История цивилизации изобилует примерами того, как человечество улучшает мир. Благодаря изобретательности, воображению и трудолюбию человек приручил реки, построил дороги, возвел города и создал инфраструктуру, чтобы связать их между собой. На некоторые проекты уходили столетия, другие завершали очень быстро, движимые насущной необходимостью. Многие проекты подвергались критике современников, считавших саму идею бредовой. Некоторые из них, например, Панамский канал, удалось закончить только после впечатляюще дорогих предшествующих неудач. Третьи появились в результате соперничества стран и империй.
До появления термина «инженер» уже были созданы невероятные конструкции. Мастера-строители и фантазеры эволюционировали по всему миру из математиков. Великая Китайская стена, пирамиды майя и ацтеков, города Древнего мира — все это было создано инженерами, хотя строители и проектировщики не знали, что они инженеры. На протяжении веков инженерные достижения совершались во славу богов и героев, для улучшения общественной жизни и просто во славу человека. Вот 10 величайших инженерных достижений в истории.
10. Римская система водоснабжения
За три столетия до нашей эры в Римской Республике, а позднее Империи, для распределения воды по территории использовалась система каналов, труб, резервуаров, стоячих резервуаров и акведуков. Используя влияние силы тяжести, римляне распределяли пресную воду по городам и поселкам, а также по шахтам и фермам. Некоторые акведуки все еще стоят, это настоящие чудеса архитектуры, построенные рабочими под наблюдением геодезистов и мастеров-строителей. К концу III века в Риме было одиннадцать отдельных водопроводов, по которым вода распределялась по всему городу, а для состоятельных граждан поступала прямо в дома. Бедные жители пользовались общественными колодцами и банями.
Системы водоснабжения управлялись как местными органами власти, так и государством. Природные источники были предпочтительными источниками воды. По обе стороны трубопровода законом устанавливались ограничения. Вдоль трубопроводов устанавливались смотровые пункты, которые сегодня назывались бы люками, чтобы регулярно проверять чистоту воды. В некоторых секциях использовались свинцовые трубы, хотя предпочтение отдавалось керамическим трубам, а бетонные секции акведуков были облицованы кирпичом, чтобы предотвратить эрозию и улучшить фильтрацию воды. Система была так хорошо спроектирована и построена, что сегодня, спустя 20 веков после их строительства, некоторые секции используются для распределения пресной воды.
9. Собор Святой Софии
Построенный как христианская церковь, а затем преобразованный в исламскую мечеть, Собор Святой Софии сегодня является музеем и визитной карточкой Турции. Его возвели в шестом веке, он пережил бунты, грабежи завоевателей, землетрясения, пожары и разрушения, вызванные временем. Он построен с использованием каменной кладки, а его конструкция включает угловые минареты и массивный купол. Собор много раз перестраивался, но остается символом византийской архитектуры, и в течение более 1000 лет Собор Святой Софии считался самым большим собором в мире. В свое время его дизайн произвел революцию.
Огромный купол установлен на квадратном основании, поддерживаемом четырьмя треугольными парусами купола по углам. Паруса распределяют вес купола вниз, а не наружу, как диктует форма купола. Хотя купол несколько раз обрушивался, и во время реконструкции его изменяли, добавив ребра, помогающие распределить его вес на опорные стены, каждая реконструкция укрепляла купол и улучшила общую конструкцию здания. Собор Святой Софии — это музей христианства, ислама, а также Византийской империи и крестовых походов. В 21 веке он остается одним из крупнейших каменных зданий в мире.
8. Статуя Будды в Лэшане
Вырезанная из цельной скалы в начале девятого века, статуя Великого Будды в Лэшане (Leshan) достигает 70 м в высоту, а ширина его плеч составляет 28 м. Это самая высокая статуя Будды в мире, вырезанная из скального песчаника, она возвышается над местом слияния рек Минь (Min) и Даду (Dadu) в Сычуани (Sichuan). Обычно песчаник легко размывается дождем, поливающим статую в течение веков. Этого не произошло благодаря инженерной конструкции, построенной для защиты статуи около 803 года н.э.
На голове Будды более 1000 спиральных завитков волос. Они были сделаны для сбора дождевой воды и направления ее в систему стоков и дренажных труб, по которым вода течет через голову и руки статуи, стекая через спину, за каменную одежду и прочь от статуи, что предотвращает эрозию. Систему сделали во время работы над статуей. Сначала последнюю защищало деревянное укрытие, которое было разрушено монголами. В результате статуя в течение семи веков подвергалась влиянию стихии, а ее дренажная система защищала Будду от эрозии. Сегодня наибольшую угрозу статуе представляет сильно загрязненный воздух региона, фактор, которого ее проектировщики не могли предвидеть.
7. Канал Эри
Между рекой Гудзон и озером Эри (Erie) уклон земли увеличивается примерно на 183 м. С помощью шлюзов каналы того времени (1800-е) могли поднимать или опускать лодки примерно на 3,6 м, т.е. для строительства канала, соединяющего Гудзон с Великими озерами, потребовалось бы не менее 50 шлюзов. Президент Томас Джефферсон (Thomas Jefferson) назвал проект « … немного безумным». Губернатор Нью-Йорка Девитт Клинтон (Dewitt Clinton) не согласился с ним и поддержал проект, в результате чего канал окрестили «канавой Девитта» и другими, менее мягкими названиями. Клинтон продолжал проект, наблюдая за созданием водного пути длиной 580 км через север штата Нью-Йорк, который соединял верхний Средний Запад с Нью-Йорком. Города Буффало, Нью-Йорк и Кливленд, штат Огайо, расцвели после завершения строительства канала в 1825 году.
Для воплощения инженерного плана потребовались животные для удаления земли, вода (доставленная с помощью акведуков для перенаправления потока) и порох, чтобы взрывать известняк. Никто из проектировщиков и строителей канала не был профессиональным инженером, вместо этого они были преподавателями математики, судьями и геодезистами-любителями, которые учились по ходу дела. Рабочими стали эмигранты, в основном из Ирландии и немецких провинций. Когда в 1825 году канал был завершен, он стал инженерным шедевром, одним из самых длинных каналов в мире. Расцвет канала Эри был относительно коротким из-за развития железных дорог, но он способствовал росту порта Нью-Йорка и стимулировал строительство каналов в других восточных штатах.
6. Бруклинский мост
Бруклинский мост был задумкой Джона Реблинга (John Roebling), построившего подвесные мосты с более короткими пролетами через реку Огайо и в других местах. Работы в Бруклине и Манхэттене привели к несчастному случаю, который стоил Реблингу жизни, и обязанности инженера перешли к его сыну, Вашингтону Реблингу (Washington Roebling). В начале строительства Вашингтона парализовало, и он был вынужден контролировать проект из своей манхэттенской квартиры. Перед строителями стояли сложные инженерные задачи: на дно Ист-Ривер погружали деревянные кессоны, внутри которых были люди, которые должны были копать дно реки, пока кессоны не достигнут подстилающей породы. В случае с восточной башней, поддерживающей мост, этого не было сделано. Башня и по сей день покоится на песке.
На завершение проекта ушло 14 лет, с 1869 по 1883 год. Конструкция, которую часто описывают как подвесной мост, на самом деле является гибридным подвесным-кабельным мостом, с нагрузкой на пролет, переносимой кабелями на башни, а затем на скальную породу со стороны Бруклина и песок над скальной породой на стороне Манхэттена. В 21-м веке мост вмещает шесть полос движения, а также дорожки для велосипедов и пешеходов, хотя сейчас на нем нет железнодорожного пути и не ходят коммерческие транспортные средства. На момент завершения строительства он считался шедевром инженерного искусства, простираясь почти на 9656 метров, и соединив ранее отдельные города Бруклин и Нью-Йорк.
5. Эйфелева башня
Эйфелева башня, ставшая символом Парижа, а фактически всей Франции, была построена Гюставом Эйфелем в качестве ворот для Всемирной ярмарки 1889 года. Вопреки распространенному мнению, Эйфель не проектировал башню, а купил патент на дизайн. Затем он подписал контракт на строительство башни от своего лица, а не от лица своей компании, а после создал другую компанию, чтобы управлять башней и полученными от нее доходами. Дизайн башни был спорным с самого начала, художники и инженеры говорили, что она лишена эстетической ценности. Говорили, что после строительства башни французский писатель Ги де Мопассан ел в ресторане башни потому, что это было единственное место в Париже, откуда не было видно башни.
На место строительства металлоконструкции привозили с уже просверленными отверстиями для болтов, и их устанавливали с помощью гидравлических домкратов. Чтобы возвести каждый последующий уровень, по «ногам» башни взбирались ползучие краны. Башню объявили завершенной в марте 1889 года, в то время это было самое высокое рукотворное сооружение в мире. В высоту она достигает 324 м и сегодня остается самым высоким сооружением в Париже. По условиям первоначального контракта, в 1909 году башню следовало демонтировать, но возможность ее использования в качестве радиопередающего устройства продлило срок ее службы. К концу двадцатого века о том, чтобы демонтировать башню даже не думали.
4. Панамский канал
О канале через Панамский перешеек мечтали за много десятилетий до того, как в 1881 году французы начали рыть 80-километровый канал. Во время строительства Американской трансконтинентальной железной дороги оборудование, отправляемое с восточного побережья Соединенных Штатов в Панаму, перевозили через перешеек, а затем отправляли в Калифорнию. Прежде чем французы попытались соорудить канал, инженеры в течение многих лет изучали особенности строительства, но спустя более чем два десятилетия инженерные трудности в сочетании с климатом и политикой свели их усилия на нет. Соединенные Штаты приступили к тому, в чем французы потерпели неудачу, и завершили строительство канала в 1914 году, спустя 10 лет.
Канал представляет собой два канала, соединенных искусственным озером Гатун (Gatun), расположенным на высоте 26 м над уровнем моря. Шлюзы на двух каналах поднимают или опускают корабли до уровня озера или выше него, позволяя им пересекать Атлантику до Тихого океана или наоборот. Канал позволяет кораблям перемещаться из одного океана в другой менее чем за двенадцать часов. Американцы отказались от инженерного решения французов разместить канал на уровне моря, и вместо этого создали озеро Гатун путем строительства плотины Гатун (тогда самой большой плотины в мире), а затем установили шлюзы для подъема и опускания судов. Это позволило американцам успешно построить плотину, которая навсегда изменила судоходные пути и межокеанское сообщение.
3. Евротоннель
На протяжении столетий Британские острова не имели связи с европейским континентом, что многие британцы считали критическим для национальной безопасности. Было выдвинуто множество предложений относительно строительства туннеля под Ла-Маншем, но оппозиция внутри Англии и Франции препятствовала любым серьезным попыткам воплотить эту идею. В середине и конце 20-го века предпринимались попытки строительства туннеля для автомобилей, которые заморозили. Наконец, в конце 1980-х после обычных маневров между политиками и профессионалами, предприятиями и финансистами, началась работа по строительству туннеля, который сегодня известен как Евротоннель.
Туннель строили с обеих сторон, используя для сближения массивные бурильные машины. Машины бурили породу, которая в основном состояла из меловых отложений, хотя некоторые трудности возникли на французской стороне из-за смешанной геологии. Удаленную породу французы и англичане использовали для мелиоративных проектов. Туннель облицевали чугуном и железобетоном. После завершения строительства он обеспечивал электроэнергией поезда, проходящие поверх туннеля. Тоннель открылся в 1994 году и сегодня позволяет совершить поездку из Лондона в Париж всего за два часа. Туннель также позволяет импортировать производимые в Европе товары в Великобританию, а производимые в Великобритании — в Европу.
2. Бурдж Халифа
На 2019 год это самая высокая конструкция в мире. Бурдж Халифа — небоскреб ссмешанного назначения в Дубае, строительство которого завершилось в 2009 году. Здание было спроектировано той же чикагской фирмой, которая в этом городе спроектировала Уиллис-Тауэр (Willis Tower), и в нем использовался тот же инженерный принцип сгруппированных труб, используемых как стержень, чтобы удерживать вес здания. Трубчатая конструкция позволила использовать в строительстве значительно меньше стали, при этом большая часть здания была железобетонной.
В здании есть открытый бассейн, расположенный на 76-м этаже, и еще один на 43-м этаже. Также в здании находится отель с 300 номерами, корпоративные офисы и частные апартаменты. Только самые выносливые могут подняться по лестнице, соединяющей 2 909 ступеньками первый этаж со 160-м. На 124 этаже расположена смотровая площадка. В окружающем здание парке, известном как Парк Бурдж-Халифа, растут растения пустыни, а поливают их с помощью воды собираемой в системе охлаждения здания, которая использует более холодный воздух верхней части здания для снижения температуры в его нижней части.
1.Космическая программа Аполлон
Эта программа остается одним из главных инженерных достижений в истории человечества. Ни одна другая программа не позволяла отправить людей в среду, отличную от их родной планеты, и вернуть их на Землю в целости и сохранности. Американцы не только ходили по поверхности Луны, они ездили по ней, используя специально сконструированный для этой цели вездеход с аккумулятором, что позволило людям использовать большую площадь. Его доставили на Луну в модуле Lunar Excursion Module и использовали во время трех последних лунных миссий в начале 1970-х годов. В 2003 году Национальная академия инженеров (National Academy of Engineers) назвала программу «… величайшим коллективным инженерным достижением в американской истории».
Программа Аполлон способствовала значительному прогрессу в развитии интегральных схем, что благотворно сказалось на состоянии окружающей среды, и более 20% населения мира смогли наблюдать по телевизору, как астронавт Нил Армстронг оставляет на лунной поверхности первые человеческие следы. НАСА заявило о положительных побочных эффектах, спровоцированных космической программой, в их числе замороженные продукты питания, аварийные согревающие одеяла, переносные ручные пылесосы и более 2000 других изобретений. Метод лазерной коррекции зрения LASIK является прямым потомком технологии, разработанной для стыковки с космическими аппаратами, впервые использованной в рамках программы Джемени (Gemini), в которой астронавты изучали методы, необходимые для программы Аполлон.
