Уже долгие десятилетия архитекторы ищут наилучший способ защиты зданий от разрушительной силы землетрясений. Теперь им на помощь пришли физики-оптики. Группа ученых из Англии и Франции разработала новую технологию, которая позволяет любым типам волн обходить стороной массивные объекты. Уже в прошлом году состоялись успешные испытания "невидимости" для цунами, а теперь физики готовы продемонстрировать защиту от подземных толчков.
В основе технологии лежат результаты исследований новых материалов, контролирующих потоки световых волн вблизи объектов. Физики Мохаммед Фархат и Стефан Энок из Института Френселя (Франция) и Себастьян Гвинно из Ливерпульского университета (Великобритания) доказали, что этот принцип может быть использован применительно к любым типам волн – не только световым, но и акустическим, и даже к ударным волнам, распространяющимся под поверхностью земли при землетрясениях.
Землетрясение и цунами являются одними из самых разрушительных стихий на нашей планете. Даже в сейсмически благополучных районах мира периодически фиксируются подземные толчки, разрушающие здания и ведущие к гибели людей. В настоящее время человечество способно лишь предсказывать землетрясения с определенной долей вероятности. Но скоро ситуация может измениться – в руках у ученых появился способ уберечь строения от катастроф.
Для создания "невидимости" при землетрясениях использовались уже известные в оптике технологии, которые применялись для создания "плаща-невидимки" и других материалов, помогающих скрывать людей и предметы в диапазоне видимого света. При этом световые волны огибают объект, как вода в горной реке обтекает камень.
Теоретические расчеты международной команды ученых показали, что возведение защитного барьера, закрывающего здание от ударных волн, вполне возможно при использовании современных научных достижений. Для этого фундамент строения нужно окружить серией концентрических окружностей, расположенных под землей и изготовленных из специального бетона.
"Каждый круг может частично гасить вибрацию и перенаправлять ее вовне, в сторону от здания, – говорит Себастьян Гвинно. – Получающаяся физическая картина напоминает эффект концентрических кругов, разбегающихся по воде от брошенного в нее камня".
Поскольку при землетрясении генерируется сразу несколько видов ударных колебаний, различающихся между собой длиной волны, то изобретатели учли необходимость настройки защитного барьера на отражение всех видов толчков. Для этого каждое кольцо должно взаимодействовать со своим диапазоном частот, и все вместе они обеспечат "невидимость" здания для стихии.
Тем не менее, среди тех, кто сталкивается с проблемой подземных катаклизмов на профессиональном уровне – сейсмологов, архитекторов и спасателей, – новинка пока не вызвала повышенного интереса. Дело в том, что все испытания средств против землетрясений проходили на уменьшенных копиях, в то время как для защиты даже небольшого коттеджа потребуются подземные кольца радиусом от 10 метров. Как поведет себя технология при переходе на макроуровень – этого пока никто не может предсказать.
Сами физики не готовы заниматься ноу-хау и дальше – защита от землетрясений появилась на свет, как побочный результат их работы в области оптики. "Мы предлагаем другим свою концепцию, теперь пускай они сами пробуют ее улучшить и доработать для коммерческой эксплуатации, – говорит Себестьян Гвинно. – Просто надо поверить, что наша идея – не научная фантастика, а результат серьезного исследования".
Разработчики защитного щита уверены в эффективности своего изобретения. Ведь на их счету уже есть одна научная победа в борьбе с катастрофами. В прошлом году Фархат, Энок и Гвинно представили средство для "гашения" волн, образующихся при подводном землетрясении, – цунами.
Для отвода водной стихии используется огромный монолитный диск, на котором прорезаны концентрические каналы, заставляющие поток огибать расположенный в центре дом. Вслед за лабораторными испытаниями прошли опыты и с полномасштабным прототипом, которые продемонстрировали эффективность и надежность технологии.
Павел Урушев
