Драфтинг – не только для элитных марафонцев

Новое исследование решило разрешить давние споры о том, насколько драфтинг помогает бегунам, и обнаружило, что оно существенно экономит время даже для медленных любителей.

Эти цифры известны уже несколько десятилетий. Данные показывают, что драфтинг (бег за спиной другого бегуна) может сэкономить элитному марафонцу целых шесть минут. В это сложно поверить — возможно, именно поэтому большинство из нас на самом деле в это и не верит. В конце концов, самое известное исследование по драфтингу у бегунов, опубликованное еще в 1970 году физиологом-первопроходцем Эвереста Гриффитом Пью, было основано на эксперименте в аэродинамической трубе с участием всего одного испытуемого.

Попытки Элиуда Кипчоге пробежать марафон быстрее двух часов в 2017 и 2019 годах, в которых использовались сменяющиеся команды пейсеров, бегущих в тщательно организованных хореографических построениях, возродили интерес к теме драфтинга среди бегунов. Но оценка сэкономленного времени оставалась спорной, особенно потому, что последующие исследования, опубликованные после работы Пью, дали очень разные результаты и часто использовали удобные, но неточные методы для оценки влияния заданной величины сопротивления воздуха на потребление энергии и скорость бега.

Еще одно исследование на эту тему, выполненное группой под руководством Эдсона Соареша да Силвы из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул в Бразилии, Роджера Крама из Университета Колорадо и Воутера Хугкамера из Массачусетского университета в Амхерсте, было опубликовано в Journal of Applied Physiology. Цель работы – получение точных ответов о влиянии сопротивления ветра на марафонский бег, и результаты работы преподнесли несколько сюрпризов. Оказывается, некоторые люди лучше других умеют бежать навстречу ветру, а любители, пробегающие марафон на 5 часов, сэкономят примерно столько же времени с помощью драфтинга, что и Кипчоге.

Новое исследование – это недостающее звено, соединяющее два существующих направления исследований. Предыдущие исследования использовали вычислительную гидродинамику, чтобы выяснить, какую силу оказывает воздух на атлета. Эти исследования показывают, что бег в неподвижном воздухе в элитном марафонском темпе создает силу сопротивления около 8 Ньютонов, а драфтинг за другим атлетом снижает эту силу примерно до 4 Н. Яблоко среднего размера весит около 1 Н, то есть вас словно тянет назад под весом большой или маленькой упаковки яблок.

Все это интересно, но знание действующих на атлета сил не говорит напрямую, насколько быстрее или медленнее этот атлет будет двигаться. Если бы мы знали, сколько дополнительной энергии мы сжигаем из-за сопротивления воздуха и сколько из этой энергии мы экономим при помощи драфтинга, мы могли бы использовать более ранние исследования Шалайи Кипп из Университета Британской Колумбии, которые связали экономию энергии и скорость бега. Чтобы связать эти две идеи, нужно знать, сколько дополнительной энергии сжигает атлет, когда его тянет назад небольшая сила, порядка 4–8 Н. Именно это и оценивало исследование да Силвы.

Методика оценки показана на схеме ниже. Атлет бежит по беговой дорожке, дыша в маску, которая измеряет потребление энергии, и его тянут назад с помощью резиновой трубки, соединенной через шкивы с подвешенным грузом, который оказывает желаемое усилие — в данном случае 0, 4 или 8 Н, поскольку именно такой диапазон сил аэродинамического сопротивления наблюдался в вычислительных гидродинамических исследованиях по драфтингу у бегунов.

Основной результат логичен: большие силы сопротивления заставляют сжигать больше энергии. Вопрос в том, насколько больше. При трех тестовых скоростях от 3:43 до 4:58 минут на километр ученые обнаружили, что потребление энергии увеличивалось примерно на 6% на каждое увеличение на 1% веса тела силы, тянущей атлета назад.

Для Элиуда Кипчоге, который весит ~53 кг и бежит в темпе двухчасового марафона без пейсеров, сила сопротивления составляет 1,39% от веса его тела, а это означает, что он сжигает на 7,8% больше энергии, чем при абсолютно идеальном драфте. Подставьте это число в уравнения Киппа, и вы обнаружите, что идеальное построение пейсеров для драфтинга сэкономит ему 6:28 на марафоне. Для бывшей обладательницы мирового рекорда среди женщин Бриджид Косгей, бегущей в немного более медленном темпе, экономия составит все еще значимые 5:58.

Первое, что следует отметить, это то, что исследование Пью, проведенное полвека назад на одном атлете и давшее, казалось бы, невероятные прогнозы о шестиминутной экономии, оказалось в значительной степени верным. Однако, это попадание можно расценить, как счастливый случай. Средняя энергетическая стоимость бега в новом исследовании составила 6%, но диапазон среди 12 испытуемых составлял от 4,2 до 8,1%. Другими словами, некоторые атлеты платят тратят больше, чем другие, за то, что бегут против ветра, и, следовательно, получают от драфтинга примерно в два раза больше выгоды. Это поразительное открытие.

Исследователи использовали беговую дорожку, чувствительную к силе, для оценки типа приземления стопы бегунов и обнаружили, что большее сопротивление, тянущее их назад, снижает горизонтальные тормозные силы при приземлении и увеличивает их пропульсивные движущие силы (движение вперед) при отталкивании. Но они не обнаружили никакой связи между этими биомеханическими переменными и тем, кто больше всего выиграл от драфтинга. Это кажется заманчивой целью для будущих исследований, потому что, если вы сможете выяснить, почему некоторые люди намного лучше справляются с сопротивлением воздуха, и выяснить, как научить этому других, это будет энергетическим эквивалентом того, чтобы надеть на ноги пару воображаемых суперкроссовок.

На самом деле, драфтинг не идеален. Единственный способ, с помощью которого Кипчоге мог бы сэкономить 6:28, — это бежать в вакууме, что устраняло бы 100% силы сопротивления. В ходе исследований по вычислительной гидродинамике были протестированы различные формации драфтинга, чтобы определить, какую часть силы сопротивления они блокируют. Самый простой пример, рассмотренный да Силвой и его коллегами, — это три пейсера, бегущие в ряд, при этом наш атлет бежит позади среднего пейсера. Это блокирует 57,3% силы сопротивления, что для Кипчоге означает экономию 3:42. Наиболее эффективной конфигурацией является перевернутая стрела из семи человек, аналогичная той, которую использовал Кипчоге в своем забеге в Вене в 2019 году, которая блокирует 85% силы сопротивления, что соответствует экономии в 5:29.

Глядя на эти цифры, невозможно не посчитать результат, показанный Кипчоге в Вене: 1:59:40 плюс 5:29 равняется 2:05:09 для "обычного" марафона. Этот результат может показаться разочаровывающим, но лишь потому, что мы склонны забывать, что практически все лучшие марафоны теперь проводятся с той или иной формой драфтинга, по крайней мере, в первой половине забега. Несмотря на то, что более 70 мужчин пробежали марафон менее чем за 2:05, вполне возможно, что никто никогда не делал этого без какого-либо драфтинга.

На практике, конечно, выгоды почти всегда будут меньше, чем та, что получена в расчетах. Очень трудно оставаться в идеальной позиции для драфтинга, поэтому бегуны, скорее всего, будут то входить, то выходить из "убежища" на протяжении всего забега, особенно если это соревновательный забег, в котором в лучшей позиции хотят оказаться несколько бегунов. Возможно, что слишком хороший драфтинг уберет охлаждающий эффект ветерка в лицо, заставив атлета перегреться немного раньше, чем без драфтинга.

Тем не менее, цифры настолько велики, что даже несовершенный драфтинг кажется стоящим мероприятием – и не только для таких людей, как Элиуд Кипчоге и Бриджит Косгей. Это правда, что эффект от драфтинга намного сильнее на более высоких скоростях, но мы, смертные, находимся на дистанции гораздо дольше и у нас больше времени для накопления преимуществ. По расчетам да Силвы, средний любитель ростом 1 метр 75 сантиметров и весом 67 кг, бегущий в простейшем построении из трех человек, сэкономит 3:08 за время трезчасового марафонского бега, 2:59 в течение четырехчасового марафона и более 3 минут в пятичасовом марафоне. Экономия Кипчоге и Косгей (3:42 и 3:25 соответственно) находится примерно на одном уровне с этими цифрами, несмотря на огромную разницу в скорости. Честно говоря, эти цифры все еще настолько велики, что в них трудно поверить, но доказательства их правомерности теперь гораздо убедительнее. Если вы ищете, как сэкономить три минуты на своем следующем марафоне, то драфтинг – это то, что вам нужно.