Я — физика. Насколько реально быть Железным человеком в нашем мире?

Железный человек — это не только один из лучших персонажей MCU, но и герой самых крутых фильмов супергеройской киновселенной по версии Royal Cheese — «Железный человек» и «Железный человек 2». Они и раньше были лучшими, а теперь, на фоне той параши, что снимает Марвел сейчас, и вовсе кажутся бриллиантом в коллекции Файги.

Более того, эти фильмы выглядят самыми реалистичными после всех этих космических богов, магов, волшебных африканских стран и говорящих енотов. Сейчас я пересматриваю все фильмы MCU и во время просмотра у меня возник вопрос. Насколько реальны могут быть показанные в Iron Man технологии в нашем мире? Время проверить «Желчела» на прочность.

***

Для меня это самый сложный блог на «Стопгейме», поскольку я позорный гуманитарий, а не крутой технарь. Поэтому заранее прошу прощение за ошибки, неточности и глупости, которые я могу допустить в тексте.

Как Тони справляется с перегрузкой?

Все мы хоть раз в жизни летали на самолетах и помним то чувство, которое возникает при влете. Нас вдавливает в кресло, закладывает уши, желудок проваливается куда-то вниз и иногда немного начинает кружиться голова. Это лёгкие признаки перегрузки, которые испытывает человеческое тело при взлёте.

При этом для нас, неженок, добрые дяди конструкторы попытались снизить нагрузку на организм. Гражданские самолеты разгоняются и летают с меньшей скоростью, чем, скажем, истребители. Набирают высоту и снижаются более плавно. Поэтому все наши ощущения во время взлета и набора или снижения высоты — это цветочки по сравнению с тем, что ощущает военный летчик.

Что такое вообще перегрузка? Это показатель того, как ускорение воздействует на человека. Чем выше величина ускорения, тем больше вес тела, тем больше перегрузка. Если человек весит 60 кг и движется с ускорением, которое в два раза превышает ускорение свободного падения, то перегрузка получается 2g. Если в три раза — 3g.

В гражданском самолете во время взлета перегрузка обычно 1,5 g (по стандартам гражданской авиации она не должна превышать 2g). У космонавтов при взлете с космодрома — в среднем 3-4 g.

Так вот. У Тони Старка перегрузка должна быть адовой. Во-первых, он взлетает вертикально, как ракета.

Причем тело самого Тони при взлете тоже находится вертикально, а не горизонтально, как у космонавтов при взлете. Горизонтальное положение позволяет равномерно распределить нагрузку на организм и обеспечить эффективное кровоснабжение мозга.

Ученые рассчитали, что угол между спиной и бедром должен составлять 100 градусов, между бедром и голенью - 117 градусов. Наклон спины - 12 градусов. Такое положение идеально для того, чтобы переносить перегрузки до 10 g (а кратковременно - даже до 25 g).

N - cила реакции опоры. MG - сила тяжести

Я честно пытался рассчитать перегрузку Тони, но так и не смог. Я почему-то натыкался на совершенно разные формулы. Кроме того,  даже если взять одну из них, то слишком много неизвестных — вес Тони, скорость разгона, вес доспехов, сила тяги двигателей и так далее. Если тут найдутся технари, которые смогут решить задачку, буду благодарен.

Во-вторых, Тони берет разгон моментально, а не постепенно, как уже упомянутая выше ракета. Лишь в сцене самого первого полета он набирает скорость постепенно, вылетая из ангара. Во всех остальных фильмах он при взлете разгоняется буквально за секунду.

В-третьих, Тони должен испытывать колоссальные перегрузки и при обычном ускорении. В первом фильме есть сцена, где за Железным человеком гонятся два истребителя F-22 Raptor, у которых крейсерская скорость — 850 км/ч.

Более того, чтобы оторваться от преследователей, Тони разгоняется до сверхзвука. Где-то вычитал, что перегрузка при переходе на сверхзвуковую скорость составляет 8-12 g. Пилотам и космонавтам с этим помогает справиться кресло и специальный антиперегрузочный костюм.

У Тони всего этого нет. Когда он снимает броню, на нем обычные брюки и футболка. Есть вероятность, что внутри костюма есть какой-то адаптирующийся каркас, который снижает нагрузку, но точно этого не узнать.

Тони только что снял Mark VII

Тони перед облачением в Mark VIII

Ну и не будем забывать, что Тони — обычный гражданский. Он не проходил специальные тренировки, которым подвергаются космонавты и летчики. Скорее всего, при первом взлете или при переходе на сверхзвук он просто потерял бы сознание.

Как работает двигатель?

Главное техническое достижение Тони Старка — это создание миниатюрного реактора холодного термоядерного синтеза. Эта штука способна осуществлять ядерную реакцию синтеза в химических системах без нагрева вещества.

В нашем мире таких технологий не существует. Время от времени появляются сообщения о том, что где-то смогли собрать реактор холодного термояда, но это либо оказывалось фейком, либо получался реактор, который технически работал, но был абсолютно бессмысленным, так как потреблял больше энергии, чем выделял.

На момент первого «Железного человека» в мире MCU холодный термоядерный синтез уже существовал, однако, по словам бывшего уже (муахаха!) исполнительного директора Stark Industries Абадайи Стейна, это был просто научный проект — рекламная уловка, чтобы «заткнуть рот зелёным». Из фильма следует, что главная проблема реактора Stark Industries была не в КПД, а в огромных размерах. Именно эту проблему в итоге решил Тони, когда собрал точно такое же устройство, но в миниатюрном формате.

Было 

Стало

Наличие маленького реактора объясняет существование экзокостюмов в мире «ЖЧ» — никакое иное устройство не смогло бы давать столько энергии этим механизмом, не лишая их мобильности.

И вот тут возникает вопрос. Почему изобретение Тони позволяет костюму летать? Каким образом реактор преобразует электричество в реактивную тягу?

Визуально всё выглядит так, будто у костюма в «стопы» (в фильме эту часть экзоскелета называют «джетбутсы») и в «руки» встроены сопла. И по идее, где-то должна быть емкость с топливом, которое воспламеняется и дает реактивную тягу. Но мы все знаем, что в костюме нет никаких баков (там в принципе очень мало места). Хотя в первом «ЖЧ» костюм Старка почему-то всё равно оставлял что-то похожее на реактивный след во время сцены полета с двумя «Рапторами». Но я списываю это на художественную условность. Режиссеру было важно визуализировать скорость «Железного человека» знакомыми зрителю образами.

Может это ионный двигатель?

В нашем мире существует ионный двигатель, который как раз преобразует электрическую энергию в направленную кинетическую энергию частиц, создавая тягу.

Электроны бомбардируют ксенон (газ, который не горит), заставляя его выбрасывать свои собственные электроны. Положительно заряженные ионы разгоняются с помощью электромагнитов, что создает тягу по закону сохранения импульса.

Однако и этот вариант нам не подходит. Во-первых, нам всё-таки нужно топливо — ксенон. А значит, его надо где-то хранить, а в костюме, повторюсь, никаких баков нет. Во-вторых, ионные двигатели, конечно, крутые, но они очень слабенькие. Официально зафиксированная рекордная тяга ионного двигателя — это 5,4 ньютона.

Если я не накосячил с подсчетами, то тяга твердотопливного ракетного ускорителя ныне покойного американского «Спейс Шаттл» составляет свыше 1300 тс (тонна-сила), что равняется 12748645 ньютонам. В жидкостных двигателях (например наш РД-170) — тяга свыше 800 тс — 7845320 ньютонов.

Поэтому электрические двигатели, типа ионного, могут работать только в космосе, где все намного проще с гравитацией и сопротивлением. То есть этот вариант не подходит.

Тогда может это ядерный двигатель?

Это уже ближе к истине, тем более что тяга, создаваемая ядерными двигателями, сопоставима с тягой химических ракетных двигателей (жидкостных и твердотопливных). То есть летать вполне себе можно. Более того, там используется палладий (ну или комбинации с палладием), а как мы знаем, дуговой реактор Старка работал на палладии, пока Тони не «переоткрыл» новый химический элемент.

Казалось бы — вот оно.

Ядерные двигатели — это реактивные силовые машины, которые нагревают топливо (водород, аммиак) за счет энергии, выделяющейся при ядерных реакциях. Это миллионы кельвинов. У Тони, как мы помним, ядерный реактор, работающий на основе холодного термоядерного синтеза. То есть он выделяет энергию, почти не нагреваясь.

НО! Ему все равно нужно топливо для работы. То есть опять все упирается в то, что в костюме Тони Старка нет места для его хранения.

И к тому же, ядерный двигатель оставляет радиоактивное загрязнение окружающей среды факелом выхлопа двигателя. Тони не то, чтобы бы зеленый, но такое бы точно не допустил.

Как он вообще летает?

Окей, со взлетом все понятно. Выброс большого количества энергии строго вниз для создания тяги. Но как костюм ЖЧ умудряется летать горизонтально? У него нет крыльев, которые создавали бы аэродинамическую подъемную силу (но при этом есть закрылки, лол).

У него нет двигателей, которые бы постоянно направляли энергию вниз и поднимали тело. По идее, после вертикального взлета Тони должен либо уйти в крутое пике вниз головой (и киновселенная Марвел сразу обеднела бы как минимум на три фильма), либо лететь вниз по параболе.

Несколько лет назад СМИ писали про «реального железного человека» — Ричарда Браунинга, который создал летающий костюм. По сути, это гибрид вингсьюта и джетпака. Реактивный ранец создает тягу, передняя часть тела удерживается горизонтально благодаря направленным вниз соплам, установленным на руках, а задняя — благодаря материи, натянутой между ногами. Только так это и работает.

Ответом на вопрос «Как Железный человек держится в воздухе?» может стать еще одна технология Старка, о которой в фильмах Марвел практически не говорят. Это репульсоры. Энциклопедия Ironman Wiki дает очень туманное объяснение — «устройство, которое способно выбрасывать энергию в пространство».

«Вукипедия» (да, в «Звездных войнах» репульсоры тоже есть) чуть более конкретна: «антигравитационная технология, которая позволяла транспортным средствам двигаться за счет гравитационного поля планеты».

В фильмах Тони использует репульсоры и как оружие, стреляя направленной энергией в противников, и как устройство для полетов. Хотя изначально он убеждает Пеппер, что это всего лишь "авиастабилизаторы"

Ник Фьюри в «Зимнем солдате» прямо говорит, что «Хэликэрриеры» (гигантские летающие авианосцы «Щита») используют репульсорную технологию, которую разработал Старк.

НО! У «Хэликэрриеров» есть четыре четко обозначенных двигателя турбинного типа, которые работают строго вниз. У Железного человек нет никаких механизмов, которые бы постоянно направляли энергию вниз, позволяя костюму держаться в воздухе.

Как костюм защищает пилота?

Люди издревле пытаются стать железной черепашкой, чтобы защитить свои мягкие и нежные места от оружия противника. По мере развития атакующих средств менялись и средства защиты. Например, рыцарские доспехи были очень гладенькими и закругленными, поскольку это давало эффект соскальзывания. Смысл был не в том, чтобы броня остановила меч противника, а в том, чтобы меч соскользнул с брони. От пули такие доспехи уже не спасут (хотя закругленность все же способствует рикошету), поэтому рыцарские латы ушли в историю почти сразу, как только появилось огнестрельное оружие.

Броня современной бронетехники — это слоеный пирог из разных защитных материалов. Там и сталь, и термостойкая резина, и керамика, и графит, и кевлар, и черт в ступе. А еще сверху навешивают динамическую защиту против кумулятивных снарядов.

Все это невероятно много весит, лишает мобильности и при этом не дает гарантии защиты. Любой танк может быть быть подбит противотанковой ракетой или кумулятивным боеприпасом.

А броня БТР, сделанная из катаных листов гомогенной броневой стали, может быть пробита даже пулей, если верить «Военному обозрению». Например бронебойно-зажигательный патрон карабина СКС легко пробивает боковую броню БТР-70. А обычный патрон СВД пробивает броню БТР-60.

Поэтому очень странно, что самая первая модель «Марк I», собранная в пещере из говна и палок, не дырявилась от выстрелов из автоматического оружия. Окей, некоторые выстрелы рикошетились, но не все же. Модель «Марк III», который Тони собрал уже в человеческих условиях, сделана из сплава золота и титана. В этом есть смысл, так как броня получается относительно легкой и прочной.

Однако тут есть вот какой момент. Даже если предположить, что сплав из золота и титана действительно настолько прочный, что может выдержать попадание пули, то от кинетической энергии этой пули, не говоря уже о снарядах посерьезнее, Тони вряд ли что спасет. Он ведь сидит не в БТР — многотонной машине, где между броней и солдатом есть пространство. Он сидит в бронекостюме, который настолько плотно надет, что после первого боя ему не сразу удается его снять.

"Давай же… Это должно легко сниматься".

Если бы костюм Тони был сделан из вибраниума — у меня не было бы никаких вопросов. В киновселенной Марвел это уникальный и крайне редкий материал, который не только самый прочный металл в мире (даже адамантий, который имплантирован в скелет Росомахи, не так прочен), но при этом еще и обладает удивительной способностью поглощать все вибрации. Благодаря этому свойству вибраниумный костюм Черной пантеры мог накапливать кинетическую энергию от попадающих в него пуль, а потом высвобождать ее мощной волной. И все это — без вреда для носителя. Как «Марк III» и последующие модели гасят инерцию от попадающих в Тони пуль — непонятно. Даже если принять во внимание вес костюма с пилотом, все равно такое не должно проходить бесследно.

Возьмите для сравнения тяжёлый экзокостюм из Call of Duty: Advanced Warfare. Он заметно больше костюма Старка, заметно тяжелее, а грудь и голову пилота защищает огромный бронебойный лист металла. И, что не менее важно, между телом пилота и броней есть пространство.

И нечто похожее мы видим в Deus Ex: Mankind Divided. Впереди — большой щиток, закрывающий голову и грудь. Только там зачем-то сделали щель, хотя явно пилот смотрит все через камеру шлема.

А ведь в Старка стреляли не только из автоматического оружия. В первом же фильме его сбивает то ли танк, то ли зенитное орудие, а в следующей сцене расстреливают из крупнокалиберного пулемета два F-22.

Во втором фильме костюм шарашит током высокого напряжения, а в «Мстителях» бедному «Марк VII» прилетает молотом Тора — причем так, что Тони улетает на добрую сотню метров. Как минимум сотрясение мозга Старк получить должен был. В финале первого фильма Тони выдерживал удары огромного меха и пережил столкновение с автомобилем.

По сути, единственную серьезную травму, полученную при пилотировании костюма «Железного человека», нам показали в «Гражданке», где «Воитель» упал с огромной высоты после того, как Вижн случайно повредил его реактор (запомните этот момент, мы к нему еще вернемся). Хотя как Роуди вообще выжил при таком падении — большая загадка.

За свою супергеройскую карьеру Тони неоднократно падал в костюме с высоты, его придавливало тяжестью, его сбивали автомобили, его било электричеством… И все это без какого-то вреда для пилота.

Под вопросом остается и вопрос прочности брони. В первом фильме, как уже говорилось выше, «Марк III» выдерживал попадание зенитной ракеты. В третьем — развалился на части от удара обычного грузовика.

Да, костюм был составной, но в чем смысл брони, если она разваливается от малейшего чиха?

Как Тони управляет костюмом?

Окей, некоторые вещи он делает с помощью голосовых команд. В костюм интегрирован искусственный интеллект Джарвис (позже — Пятница), который помогает в пилотировании. Но ведь многие действия Тони делал молча. Это касается и взлета, и использования репульсоров как оружия. Как Джарвис понимал, что именно хочет пилот в данный момент? Никакого геймпада, который бы позволял управлять функциями брони, у Тони не было.

Интересным решением в данной ситуации была бы система жестов, которые бы распознавал Джарвис. Условно, как в Наруто. Определенная комбинация отвечала бы за определенный механизм. Но смотрелось бы это конечно нелепо, да и механизмов в костюме явно больше, чем пальцев у Тони.

Почему самая важная деталь костюма не защищена?

Разумеется, я говорю о реакторе, который питает броню. Это самая важная и при этом самая незащищенная часть. Реактор мало того, что не спрятан под броней, он даже не замаскирован. Как будто Тони специально сделал заметный светлый кружок в центре груди, чтобы в него проще было целиться.

Заметьте, что Бэтмен делал то же самое, но наоборот. Как следует со слов главного антагониста из «Акркам найт», Брюс Уэйн специально разместил заметный бэт-символ на костюме, чтобы если дело дойдет до стрельбы, враги инстинктивно целились именно туда, вместо того, чтобы стрелять в голову. А там — самое прочное место в броне.

У Старка же это просто глупая уязвимость, которой, между прочим, неоднократно пользовались. В финале «Гражданки» сперва Баки чуть не повредил реактор механической рукой. А потом Кэп уничтожил устройство ударом щита, победив таким образом в бою.

Да и Роуди, как вы помните, рухнул на землю только потому, что луч Вижена уничтожил реактор на груди «Воителя».

Как там все умещается?

Серьезные вопросы кончились, начались мелкие придирки. Их можно оправдать художественной условностью или неизвестными зрителю особенностями конструкции брони, но я все же затрону эти моменты.

В отличие от брони Абадайи Стейна, броня Старка — довольно небольшая, с человеческий рост. И внешне она полностью повторяет анатомию человека. Поэтому мне всегда было интересно, как вообще там что-то могло уместиться. Да, по большей части там электроника, которая занимает не слишком много места, а оружие у Старка миниатюрное — микроракеты, лазерная установка и собственно репульсоры. У «Воителя» кстати пулемет был приделан к плечу, поскольку авторы понимали, что засунуть такое оружие внутрь брони они никак не смогут.

Но в «Гражданке», к примеру, мы выяснили, что в костюм Старка встроена система пожаротушения. То есть в броне где-то должен был размещаться резервуар, который подает противопожарную пену под давлением. Где?

Костюм из наночастиц я уже трогать не буду. Это такая антинаучная фигня, что разбирать ее не имеет смысла. Я воспринимают это как волшебную штуку, к которой наша физика не применима.

Как Тони выжил в открытом космосе?

Все упирается в то, есть ли у костюмов Старка герметичность или нет. С одной стороны, нам в самом начале «Мстителей» показали, как Тони работает под водой, что как бы предполагает наличие герметичности (хотя откуда он берет воздух — не ясно, баллонов-то нет) — это «Марк VI».

Однако меня смущает вот какой момент. Обычно герметичные костюмы — цельные. Чем меньше там сочленений, тем лучше. В качестве примера можно взять скафандр космонавта или водолаза.

Броня «Марк VI» же имеет массу сочленений, щелей (господа гусары, всем молчать!) и подвижных деталей. Посмотрите на него — он же почти весь состоит из стыкующихся друг с другом пластин. О какой изоляции тут можно говорить?

Может изоляционный слой находится под доспехами?

Намек на это есть во втором фильме, где можно заметить, что под доспехами у Тони какой-то плотный, похожий на резину материал. Но опять же — голову он все равно не закрывает.

А ведь чтобы выжить в космосе, костюму Старка мало одной только герметичности. Нужно еще иметь подходящие для космического путешествия системы жизнеобеспечения. Например, подачу кислорода, регулировку давления и температуры. В космосе, напомню, минус 270,45 по Цельсию. Это чуть меньше значения абсолютного нуля (273,15 градуса). Даже электроника костюма от такой температуры полетела. Сам Тони каким-то чудом остался жив, хотя пробыл в космическом пространстве около 10 секунд.

Как Тони хоть что-то видит?

Самая мелкая моя придирка, но я ее оставлю. Вероятнее всего, «глаза» в шлеме — это не просто прорези как в рыцарских доспехах, а камеры, которые передают изображение пилоту. Но вы видели, как засран его интерфейс? Там миллионы окошек с разными показателями. Любой, кто играл хотя бы в парочку хороших игр, знает, что интерфейс должен быть минималистичным и обитать где-то в углу экрана. Иначе ты тупо не будешь видеть, что у тебя перед носом.

У Роуди дела не лучше

***

Первый вопрос, который может возникнуть у читателя, если он все же смог осилить эту простыню: «Это вообще-то фантастика. Чего ты докопался?». Но в том-то и дело, что к Железному человеку хочется докапываться. Его костюмы хочется проверять на реалистичность. И это в данном случае скорее комплимент, чем критика. Желание разобраться, как что работает, говорит о том, что авторы попытались показать фантастические технологии более-менее правдоподобно. Они попытались ответить на вопрос — как это может существовать и функционировать. И это круто.

Изучать броню Железного человека действительно интересно. А вот изучать конструкцию костюма Черной пантеры или Человека-муравья — не особенно. Там уже чистой воды сказка.

К сожалению, сказочность в итоге коснулась и костюма Старка. Если в первых фильмах это был вполне правдоподобный экзоскелет, где вы примерно понимали, как что работает. То уже в «Войне бесконечности» нам представили «волшебный вариант» с наночастицами.

Там уже авторов ничего не ограничивало, поэтому они пошли в отрыв. Тут вам и костюм, который собирается из воздуха на глазах. И мгновенно материализующийся щит. И трансформация ног в одно большое сопло. По сути, «Марк L» ничем не отличается от магии доктора Стрэнджа. Да и выглядит это все куда менее внушительно чем раньше. Теперь броня похожа не на стальной панцирь, а на латексный костюм косплеера. А что авторы сделали с костюмом «Железного сердца» — на это вообще смотреть без слез нельзя. Ну вылитый «могучий рейнджер». Тут только статиста в резиновом костюме монстра не хватает.

Железное сердце

Такая разница в визуале возникла не случайно. В первом «Желчеле» авторы заморочились и создали физическую копию брони. На ней видны царапины, подпалины и прочие повреждения, полученные в бою, что сразу же заставляет зрителя верить в увиденное.

Впоследствии все костюмы создавались только с помощью компьютерной графики. А в последних фильмах, с появлением наночастиц, авторы немного забили на реалистичность и детализацию доспехов.

На этом все, пишите, что вы думаете про костюм «Железного человека». Согласны ли вы с озвученными претензиями или считаете их натянутыми. И какой ваш любимый супергерой MCU.

Ну и давайте, раз на то пошло, выясним самую горячую героиню MCU. Когда у меня еще будет повод устроить такое голосование? К сожалению, больше 10 вариантов ответа в голосование включить нельзя, но в картинках я оторвусь по полной.

Пеппер Потс. "Я не буду целовать парня, который писает в свой костюм"

Хоуп ван Дайн

Елена Белова. "Сучка!"

Валькирия. "Пью, пила и буду пить"

Тетя Мэй. "Используй чуйку"

Ванда Максимофф. "Не знаю, что это, но точно не паприкаш"

Джейн Фостер. "Извини, что сбила тебя. Опять"

Гамора. "Я не поведусь на твои половые чары, Питер Квил!". Спойлер - повелась

Мантис. "Глаз натянем на зад"

Шури. "Босиком в моей лаборатории?!"

Доктор Хелен Чо. "А Тор будет там?"

Пегги Картер. "В клубе "Айс" в субботу. Не вздумай опоздать".

Шэрон Картер. "Он же сказал: "Приказ капитана".

Ава Старр аka Призрак

Наташа Романофф. "Смотри на дорогу"

Скай. Думали, не включу, да? Кто меня остановит?

Кейт Бишоп aka Соколиный глаз. Девушке 25 лет, все под контролем

Карен Пейдж

Электра Начиос

Ши-Халк. Сериал - говно, девушка очаровательная.

Капитанка

Окойе. "Ибомбе!"