Modely a makety

Informatika je zázračná veda, ale na obrazovke nemôžeme simulovať všetky aspekty skutočného života. Preto vedci a technici konštruujú verné miniatúrne makety skutočných stavieb, aby ich v laboratóriu podrobili zaťažkávacím skúškam.

Areál námorného prístavu, tepelná elektráreň s vybavením alebo futbalový štadión pre osemdesiat tisíc divákov – ak ich chceme pozorovať vcelku a ľubovoľne s nimi manipulovať, musíme sa stať Gullivermi v krajine Liliputánov. Rovnako postupujú vedci niektorých výskumných laboratórií. Skôr, ako je položený základný kameň k továrenským komplexom, inžinierskym a iným stavbám, zhotovia ich dokonalé makety, ktoré podrobujú skúškam a vystavujú ich vplyvom počasia a ľudskej činnosti. Jediné, čím sa tieto makety líšia od skutočných stavieb, je ich miniatúrna veľkosť.

V laboratóriách tak simulujú výfukové plyny, búrky, lavíny, povodne, uragány a vedci skúmajú, ako tieto javy na miniatúrne makety pôsobia. Ako je známe, ak sa menia rozmery v priestore, mení sa aj čas. Preto sú makety v dvadsiatich štyroch hodinách (ako v zrýchlenom filme) vystavené rôznym javom, ktorých vznik by v skutočnosti trval celý rok. Na to, aby pokus verne reprodukoval skutočné udalosti a jeho závery mohli byť uplatnené v praxi, treba priestor, čas i udalosti vymerať presne na milimetre a sekundy.

Azda každému zíde na um otázka, či by nemohli tieto pokusy nahradiť počítače. Ani tie najvýkonnejšie však nemôžu riešiť určité problémy. Simulácia javov na počítači nikdy nemôže celkom nahradiť ich priame pozorovanie, hoci na zmenšených maketách. Istotu vedcom poskytuje jedine skutočné testovanie. Preto dávajú v mnohých prípadoch prednosť starej dobrej analogickej simulácii, než by riskovali a nechali vybudovať stavby v hodnote mnoho miliárd korún, na presných parametroch, od ktorých závisia stovky ľudských životov.

Vo výskumnom ústave poľnohospodárskej techniky a životného prostredia vo francúzskom Grenoble uvádzajú vedci do pohybu snehovú lavínu, ktorá by dokázala vyľakať aj najskúsenejších horalov. Vzniká vo vnútri dva metre vysokej vodnej nádrže. V jej vrchnej časti je ventil, ktorý vypúšťa umelý sneh. A ten vlastnou váhou sa kĺže po svahu. V inom prípade nahrádza lavínu tekutina zafarbená na ružovo, ktorá prúdi do nádrže obsahujúcej dvadsaťdva kubických metrov vody. Cieľom vedeckého pokusu je sledovať, ako sa masa snehu správa pri pohybe zo svahu, a vďaka pozorovaniu vyrátať presnú výšku retenčnej steny, ktorá bude chrániť pred lavínami jednu z horských osád. Dojem je dokonalý. Nebyť toho, že postavená hora je rovnako vysoká ako ľudia okolo nej, dokázala by lavína nahnať poriadny strach.

Podobne vedci postupovali aj v prípade mestskej teplárne. Testovali rozptyl plynov znečisťujúcich ovzdušie a podľa získaných údajov vyrátali, akú výšku bude musieť mať komín.

Vedci z Výskumného meteorologického ústavu vo francúzskom Toulouse verne napodobňujú dosahy silného vetra na vodnú hladinu. Ako je známe z hydromechaniky, obe veličiny sa správajú veľmi podobne. V laboratóriu inštalovali niekoľko nádrží s tekutinou, do ktorej boli ponorené malé modely.

Pomocou laserových lúčov zaznamenávajú účinky atmosférického vplyvu v určitých oblastiach planéty. V takej nebezpečnej oblasti leží aj ostrov Tahiti, kde sa lietadlá stále stretávajú so silnými turbulenciami.

V Nemecku patrí väčšina podobných laboratórií univerzite v Karlsruhe. V ústave vodných stavieb sú testované vodné a morské prúdy. Vedci zhotovujú veľké makety riečnych tokov, morských zátok a priehradných diel, na ktorých simulujú rôzne geologické poruchy. Maketu zaplavia vodou, ktorej množstvo proporčne zodpovedá skutočnosti a pozorujú, kde vytvára naplaveniny, kde je zadržovaná a kde sa jej tok zrýchľuje.

Dáta získané z podobných testov sú využiteľné aj v zábavnom priemysle. V laboratóriu v Karlsruhe testovali umelú rieku so zákrutami a miestami rýchleho prúdenia vody pre veľký kórejsky zábavný park. Bolo potrebné presne vyrátať reliéf dna a každučký vír, aby sa budúca prechádzka v člnoch neskončila pre návštevníkov katastrofou.

Pri stavbe koncertných sál musia architekti rátať s tým, že steny a strop pohlcujú a odrážajú zvuk. Vedci simulujú odraz zvuku laserovými lúčmi a zaznamenávajú ich na malej figúrke, na ktorej inštalujú dva miniatúrne mikrofóny vo vzdialenosti 8,5 milimetra, čo proporčne zodpovedá 8,5 centimetra, ktoré od seba delia oba orgány ľudského sluchu.

Technický ústav stavebný vo francúzskom Nantes disponuje jedným z najväčších veterných tunelov v Európe. V ňom testovali aj presnú kópiu parížskeho futbalového štadiónu pre 80-tisíc divákov v Saint Denis. V tuneli sú inštalované obrovské ventilátory, ktoré môžu simulovať poryvy vetra s rýchlosťou tristo kilometrov za hodinu. V rovnakom veternom tuneli bola testovaná maketa rakety Ariane i najväčší visutý most v Normandii.

Najdôležitejšou úlohou simulácií je dokonalá maketa. Bez doslova milimetrovej presnosti nemá testovanie význam. Na miniatúrnom modeli železničnej stanice pracujú rovnako umelci, ktorých úlohou je verne napodobniť aj stromy na ulici. Plechová strecha modelu musí byť starostlivo zvarená. Model stanice bude umiestnený do veterného tunela a jeho parametre sa budú tak dlho opravovať a prispôsobovať, pokiaľ nevydržia nápory vetra bez následkov.

V laboratóriu Ames patriacemu NASA a v britskom fyzikálnom laboratóriu v Harper Hill vedci dokonca simulujú účinky veľkých katastrofických udalostí, ako sú zemetrasenia alebo jadrové výbuchy. Možno sa čoskoro dočkáme i Big Bangu, t. j. veľkého tresku, pri ktorom vznikol vesmír.

(mb)