Изобретатель Том Стэнтон много лет пытался добиться результата, который сама гравитация, казалось, запрещала. На тихом поле где-то в Великобритании груз массой 40 килограмм упал на небольшое расстояние, раскрутил карбоновое плечо до 2300 оборотов в минуту и отправил в воздух 4-граммовый снаряд со скоростью 776 миль в час. Это на девять миль в час больше скорости звука. Требушет, работающий исключительно за счёт силы тяжести, впервые преодолел звуковой барьер.
Средневековые инженеры создавали такие машины для метания огромных камней в крепостные стены. Базовая идея проста: поднять тяжёлый груз, дать ему упасть, а рычаг и петля-строп перенаправляют энергию падения на гораздо более лёгкий снаряд. Проблема в физике: тело в свободном падении ускоряется максимум на 9,81 метра в секунду в квадрате, и груз, упавший с высоты 2 метра, врезается в землю со скоростью около 6 метров в секунду. Сколько бы вес ни увеличивали, скорость остаётся постоянной — типичное плечо ведёт себя как автомобиль с велосипедной цепью, застрявшей на первой передаче: в начале много крутящего момента, но к концу хода едва хватает сил, чтобы всё это раскрутить.
Для решения проблемы скорости Стэнтон придумал изящное инженерное решение. Противовес подвешен через блочную систему с передаточным отношением 3:1: барабан большого диаметра в начале движения придаёт плечу значительную силу, а по мере раскрутки меньший диаметр даёт заметный скачок угловой скорости. В итоге барабан переработали так, что груз теперь можно поднимать на высоту до 1,9 метра — это позволяет накопить в системе больше энергии, чем в предыдущих версиях.
Плечо требушета должно быть одновременно очень лёгким и очень жёстким. Единственным разумным вариантом материала оказался карбон — он не настолько тяжёл, чтобы перегружать всю систему, но при этом способен выдерживать серьёзные нагрузки. Деталь вырезали на самодельном ЧПУ-фрезере, а пыль контролировали с помощью HEPA-пылесоса и распыления воды. Готовое плечо весит всего 116 грамм. Стресс-тесты и множество неудачных 3D-печатных прототипов показали, что конструкция прогибается под нагрузкой строп, поэтому дизайн изменили: сняли материал с растянутой стороны, усилили противоположную сторону и добавили дополнительные ребра жёсткости. Алюминиевые ступицы соединяют плечо с коротким противовесным рычагом, обеспечивая максимальную балансировку вращающейся части.
Снаряд теперь стартует у самой оси, плотно обёрнутый в строп, который разматывается в нужный момент. Весь механизм срабатывает автоматически — пружинный фиксатор открывается после определённого числа оборотов троса. Окно срабатывания составляет всего несколько миллисекунд, но этого времени достаточно для выполнения задачи. Ранние версии конструкции ломались под нагрузкой, но итоговая система из штифта и петли выдержала испытание.
Испытания проводились с постепенным увеличением нагрузки, начиная с груза массой 10 кг. Модифицированное аэродинамическое плечо разогналось до вполне приличных 1248 об/мин и запустило снаряд со скоростью 394 миль в час при впечатляющей эффективности 43,7%. Грузы в 20 и 30 килограмм прошли испытание без проблем. А вот 40 килограмм раскрутили плечо до 2336 об/мин, а снаряд — до ошеломляющих 716 миль в час, всего на 51 миль в час не дотянув до заветного барьера. В какой-то момент машина не выдержала: фиксатор разлетелся под нагрузкой в 50 кг. После этого Стэнтон уменьшил массу снаряда примерно до 4 грамм, ещё раз изменил конус барабана и вернулся на полигон с грузом 40 килограмм.
Финальный тест закономерно оказался самым важным: плечо раскрутилось до 2342 об/мин, а скорость его конца достигла впечатляющих 274 миль в час. Высокоскоростная съёмка получилась по-настоящему показательной — снаряд прошёл 1,94 метра за 5,6 миллисекунды. Пересчёт этих цифр даёт 346,4 метра в секунду, или более чем весомые 776 миль в час. Апофеозом стал громкий щелчок с последующим приятным эхом — звуковой хлопок услышали все, кто был в пределах слышимости. Ни одна деталь машины даже близко не подошла к отказу — или, по крайней мере, хочется в это верить.