OD STULECI ludzie marzyli o lataniu. Ale człowiek nie może siłą własnych mięśni unieść się w powietrze. W roku 1781 James Watt wynalazł silnik parowy o ruchu obrotowym, a w roku 1876 Nikolaus Otto skonstruował czterosuwowy silnik spalinowy. Wreszcie powstał silnik, który mógłby napędzać maszynę latającą. Ale czy ktoś ją zbuduje?

Bracia Wilbur i Orville Wright pragnęli latać, odkąd w dzieciństwie nauczyli się puszczać latawce. Później doskonalili swoje umiejętności konstruktorskie, wytwarzając rowery. Uświadomili sobie, że podstawowym problemem jest zbudowanie maszyny dającej się sterować. Samolot, nad którym nie można by zapanować w powietrzu, byłby równie bezużyteczny jak rower, którym nie można by manewrować. Wilbur obserwował gołębie i zauważył, że podczas lotu przechylają się w kierunku skrętu, podobnie jak rowerzysta na zakręcie. Doszedł do wniosku, że ptaki zmieniają kierunek lotu, odpowiednio odchylając końcówki skrzydeł. Wpadł wtedy na pomysł zbudowania ruchomego skrzydła.

W roku 1900 Wilbur i Orville skonstruowali samolot z ruchomymi skrzydłami. Najpierw wypróbowali go w postaci latawca, potem jako szybowiec z pilotem. Odkryli, że maszyna latająca musi mieć zdolność do regulowania wysokości, przechylenia oraz skrętu. Byli jednak rozczarowani tym, że skrzydła nie wytwarzały wystarczającej siły nośnej. Wykonali więc tunel aerodynamiczny i przetestowali setki skrzydeł, aż znaleźli odpowiedni kształt, rozmiar i kąt natarcia. W 1902 roku udało im się opanować sztukę utrzymywania samolotu w powietrzu. Czy można już było montować silnik?

Bracia Wright sami musieli zbudować silnik. Doświadczenia zdobyte z tunelem aerodynamicznym pomogły im też rozwiązać trudności konstrukcyjne związane ze śmigłem. Wreszcie 17 grudnia 1903 roku silnik zawarczał, śmigła zawirowały i samolot wzniósł się w lodowate powietrze. Orville Wright wspomina: „Spełniliśmy swoje dziecięce marzenie. Nauczyliśmy się latać”. Bracia ci zyskali światową sławę. Ale czy udało im się wznieść nad ziemię tylko dzięki własnej inwencji? Nie — przecież podpatrywali naturę.

[Ilustracja na stronie 4]

Scenka: „Flyer” braci Wright, Karolina Północna, rok 1903

„Zapytaj (...) skrzydlatych stworzeń niebios, a ci opowiedzą. (...) Uczyniła to ręka Jehowy” (Hioba 12:7-9).

PTAK jest w każdym szczególe tak zaprojektowany, by mógł latać. Na przykład stosiny jego piór muszą być na tyle mocne, by udźwignąć cały ciężar ptaka w locie. Dzięki czemu skrzydła są lekkie i jednocześnie wytrzymałe? Można to zrozumieć, gdy się obejrzy stosinę w przekroju poprzecznym. Ma ona gąbczaste wnętrze i twardą powłokę. Inżynierowie badają strukturę stosiny, a konstruktorzy wykorzystują wzorowane na niej materiały w budowie samolotów.

Równie zdumiewające są kości ptaka. Na ogół w środku są puste, ale niektóre mają wewnątrz wzmocnienia przypominające znaną konstruktorom kratownicę Warrena. Co ciekawe, podobne rozwiązanie stosuje się w skrzydłach promu kosmicznego.

W nowoczesnych samolotach pilot manewruje maszyną za pomocą kilku lotek na skrzydłach i sterów na ogonie. Tymczasem ptak wykorzystuje 48 mięśni, którymi potrafi kilka razy na sekundę zmieniać ustawienie skrzydeł i pojedynczych piór. Nic dziwnego, że konstruktorzy samolotów zazdroszczą ptakom wirtuozerii lotniczej!

Lot, a zwłaszcza start, wymaga sporo energii. Dlatego ptaki potrzebują wyjątkowo sprawnego „silnika”. Serce ptaka bije szybciej niż serce ssaka podobnej wielkości i zazwyczaj jest większe oraz silniejsze. Różnice dotyczą też układu oddechowego. U ptaka jest on wydajniejszy i zapewnia mu nieprzerwany dopływ tlenu — podczas wdechu i wydechu.

Co jeszcze można powiedzieć o sprawności ptasiego „silnika”? Miarą wydajności samolotu jest jego zasięg i zużycie paliwa. Na przykład kiedy Boeing 747 rozpoczyna dziesięciogodzinny rejs, mniej więcej jedną trzecią jego wagi stanowi paliwo. Podobnie migrujący drozdek okularowy w ciągu dziesięciu godzin lotu może stracić prawie połowę swojej wagi. Jednak prawdziwym czempionem jest szlamnik (Limosa lapponica baueri). Gdy wyrusza z Alaski do Nowej Zelandii, ponad połowę jego wagi stanowi tkanka tłuszczowa, ale na tym „paliwie” leci 190 godzin, czyli osiem dni non stop. Żaden samolot nie ma takich możliwości.