От гвоздей до карбона: как за 160 лет изменилась подошва беговых кроссовок

Полтора века назад бегуны выходили на старт в узких кожаных туфлях, в подошву которых вбивали металлические шипы. Никакой амортизации, никакой поддержки стопы — от обуви требовалось только одно: не скользить по траве или гаревой дорожке. Все остальное было делом ног.

Сегодня беговые кроссовки все труднее назвать просто обувью. Подошва у некоторых моделей такая высокая, что кажется, будто бегун стоит на платформе. Внутри скрываются жесткие карбоновые пластины, слои пены разной плотности и вставки, которые управляют тем, как подошва сжимается и распрямляется при каждом шаге. От обуви теперь ждут, что она смягчит приземление, вернет часть энергии и поможет держать темп на всей дистанции, а над ее конструкцией работают инженеры и специалисты по биомеханике.

Рассказываем, как за полтора века кожа и гвозди уступили место резине, воздушным подушкам, пеноматериалам и карбону — и почему каждое из этих изобретений меняло не только обувь, но и сам бег.

Все началось с кожи

Одним из старейших сохранившихся экземпляров беговой обуви считается пара начала 1860-х годов. На вид это скорее строгие кожаные туфли из гладкой кожи, с довольно массивным каблуком и металлическими шипами, выступающими из подошвы. Шипы, вероятно, должны были помогать держаться за грунт во время соревнований.

Главной задачей подошвы в те времена было обеспечить сцепление с поверхностью, а о мягкости и возврате энергии еще почти не задумывались. 

Беговые дорожки тогда часто делали из грунта или шлака — материала, который получали как побочный продукт сжигания угля. Даже в 1950-е годы шлаковые покрытия оставались распространенными на стадионах. По сухой дорожке можно было бежать относительно уверенно, но после дождя она размокала, а в дождливую погоду становилась рыхлой. Металлические шипы помогали удерживать ногу на поверхности. 

В 1924 году британский спринтер Гарольд Абрахамс выиграл олимпийский забег на 100 метров в Париже в легких кожаных шиповках, изготовленных J. W. Foster — компанией, из которой позднее выросла Reebok. Для спортсменов того времени обувь уже становилась специализированным инструментом, но ее конструкция все еще была далека от современных многослойных подошв.

Как подошва стала резиновой

В первой половине XIX века резину уже использовали для изготовления обуви, но у этого материала был серьезный недостаток: он плохо переносил перепады температуры. В жару каучук размягчался и становился липким, а на холоде затвердевал и делался хрупким. Такая обувь быстро теряла форму и не годилась для постоянного использования.

Ситуацию изменила вулканизация. В 1839 году американский изобретатель Чарльз Гудьир обнаружил, что при нагревании каучука с серой получается гораздо более прочный и эластичный материал. В 1844 году он получил патент на свой процесс. В Великобритании похожую технологию независимо развивал Томас Хэнкок. Благодаря вулканизации резину стало гораздо удобнее использовать в производстве обуви, потому что теперь она сохраняла свои свойства при разных температурах и выдерживала повседневную нагрузку.

Сначала резина прежде всего защищала обувь от грязи и воды. Но к концу XIX века люди все чаще занимались спортом и проводили свободное время за городом. Тяжелые ботинки и туфли с кожаной подошвой плохо подходили для тенниса, крокета и прогулок по траве. Нужна была обувь полегче, которая сгибалась бы при движении и не скользила на поверхности.

Так появились туфли с холщовым верхом и плоской резиновой подошвой толщиной около восьми миллиметров. В Великобритании их называли plimsolls, а в США распространилось название sneakers (от англ. sneak — «красться»). Резина позволяла двигаться тише, обеспечивала сцепление с землей и делала обувь удобнее для занятий спортом. 

Но до современной амортизации оставалось еще далеко. Первые резиновые подошвы были сравнительно тонкими и плоскими, а их главными преимуществами оставались гибкость и сцепление.

Бег выходит на асфальт

В 1960-е годы в США начал набирать популярность джоггинг — бег в умеренном темпе, доступный не только профессиональным спортсменам. Люди стали чаще выходить на пробежки по дорогам и городским улицам, и привычная обувь уже не всегда справлялась с нагрузкой.

На мягком грунте поверхность сама немного поглощает удар. Но вот асфальт — гораздо жестче, а длительная пробежка означает тысячи повторяющихся приземлений. Производители начали искать материалы и конструкции, которые помогали бы сделать такие тренировки комфортнее.

Одной из заметных моделей того времени стала New Balance Trackster, выпущенная в 1960 году. У нее был кожаный верх и резиновая подошва с волнообразным рельефом. Trackster создавали специально для бегунов, а сама модель получила известность благодаря удобной посадке и ощущению мягкости под стопой. 

Отдельный слой для амортизации

Постепенно производители начали разделять функции разных частей подошвы. Наружный слой, который соприкасается с землей, должен был выдерживать износ и обеспечивать сцепление. Между ним и стопой появился более мягкий слой, способный сжиматься при приземлении. В современной обуви эти части называют outsole — наружная подошва — и midsole, промежуточный слой, который отвечает прежде всего за амортизацию.

Одним из важных ранних примеров стал Cortez — беговая модель с амортизирующей промежуточной подошвой во всю длину стопы. Его придумал американский тренер Билл Бауэрман, сооснователь компании Blue Ribbon Sports, которая продавала обувь японской Onitsuka в США. В 1968 году модель вышла под брендом Tiger, а после того как компании разошлись, Cortez стал одной из первых моделей Nike.

В каталоге 1967 года модель описывали как обувь для длинных дистанций с мягкой губчатой подошвой, призванной поглощать удары о дорогу. 

Примерно отсюда начинается история подошвы в привычном нам виде. Теперь ее конструкция зависела не только от прочности резины и рисунка протектора: инженеры могли выбирать материал, менять толщину слоя и экспериментировать с тем, как он ведет себя под нагрузкой.

Из резины в пену

Одним из материалов, изменивших беговую обувь, стал EVA — этиленвинилацетат. Это легкий полимер, который можно вспенивать, получая материал с нужными свойствами. Он хорошо подходил для средней подошвы: его можно было делать разной плотности, придавать ему нужную форму и использовать в достаточно толстом слое без чрезмерного увеличения веса обуви.

В 1974 году компания Onitsuka выпустила марафонскую модель OHBORI с промежуточной подошвой из EVA. Новый материал был легче обычной вспененной резины и подходил для амортизации. В последующие годы EVA широко распространился в спортивной обуви. 

У инженеров появился простор для экспериментов. Можно было сделать пятку толще, изменить плотность пены в разных зонах и добавить отдельные элементы для устойчивости. Подошва превратилась в конструкцию, характеристики которой можно было настраивать под разные задачи.

Бауэрман и подошва из вафельницы

У уже упомянутого Билла Бауэрмана, тренера американской легкоатлетической команды и одного из основателей Nike, была другая проблема. Его спортсмены тренировались на искусственном покрытии, где шипы работали не так хорошо, как они это делают на грунте. Нужна была такая подошва, которая обеспечивала бы сцепление, но не цеплялась за поверхность слишком сильно.

Идея пришла откуда не ждали. Однажды Бауэрман посмотрел на вафельницу на домашней кухне и задумался, нельзя ли использовать похожий рельеф на подошве. Вместо сплошной плоской поверхности он хотел получить множество небольших выступов, которые цеплялись бы за дорожку.

Недолго думая, он залил в вафельницу жидкий уретан — но забыл смазать форму, и половинки намертво склеились. Бауэрман понял, что ему нужна не сама вафельница, а ее «негатив»: если залить материал в вафельницу, на нем получатся квадратные углубления, как на самой вафле, а ему нужны были выступы-шипы. 

Он сделал собственную форму: взял металлическую пластину и просверлил в ней множество отверстий. Залитый уретан затекал в отверстия и после застывания превращался в лист резины с маленькими квадратными шипами. Бауэрман вырезал из этого листа подошвы и вручную приклеивал их к кроссовкам. Так в 1971 году появилась знаменитая waffle sole — подошва с выступами, напоминающими перевернутые ячейки вафли. 

Небольшие упругие шипы цеплялись за синтетические дорожки, траву и грунт без металла. Подошва получалась легкой и дополнительно амортизировала шаг, потому что выступы пружинили при каждом приземлении. Эта конструкция стала одним из самых узнаваемых примеров того, как изменение рисунка подошвы способно повлиять на ощущения во время бега. 

Воздух внутри подошвы

К концу 1970-х производители спортивной обуви уже вовсю экспериментировали с пеноматериалами, но один аэрокосмический инженер предложил идею, которая звучала необычно даже для этого времени: использовать для амортизации воздух. Его звали М. Фрэнк Руди. В конце 1960-х годов он начал разрабатывать воздушные камеры, которые можно было поместить внутрь подошвы и использовать для смягчения ударов при беге.

Сначала эта идея не заинтересовала производителей обуви. Руди предлагал свою разработку 23 компаниям, но все они отказались. В 1977 году он обратился к Nike. Один из основателей компании Фил Найт испытал прототип сам и вернулся с пробежки под впечатлением: обувь ощущалась иначе, чем привычные ему модели. Тогда Nike решила взяться за эту разработку.

Воздух нужно было удержать внутри прочной гибкой оболочки, а саму камеру разместить в подошве так, чтобы она выдерживала повторяющиеся нагрузки и не делала кроссовки слишком тяжелыми. При приземлении камера сжималась, меняя распределение нагрузки под стопой.

Первой моделью с этой технологией стала Nike Air Tailwind. В декабре 1978 года ее представили в связи с Гонолулуским марафоном. Ограниченную партию примерно из 250 пар отправили в шесть магазинов на Гавайях. Несмотря на цену в $50 — весьма высокую для беговой обуви того времени, — первую партию распродали менее чем за сутки.

Впрочем, первая версия не была идеальной. Испытания выявили проблемы с устойчивостью, а конструкция оказалась довольно жесткой. В следующие годы Nike продолжила дорабатывать технологию и искать способ совместить воздушную подушку с удобной, гибкой подошвой.

Мягче — не значит лучше

В 1986 году ASICS представила модель GT-II с технологией GEL. В подошве использовали силиконовый гель, размещенный в зонах, где требовалось смягчить удар. Так производители начали комбинировать несколько материалов внутри одной конструкции: резину снаружи, пену в промежуточном слое и отдельные элементы для управления нагрузкой.

Однако выяснилось, что самая мягкая подошва не обязательно оказывается лучшей для всех бегунов. Ее свойства влияют на движение стопы и работу ног, а результат зависит от конструкции обуви и индивидуальной техники бега. В одном экспериментальном исследовании максимально амортизированная обувь даже увеличивала некоторые показатели ударной нагрузки по сравнению с обычной.

Поэтому задача инженеров оказалась сложнее, чем просто увеличить слой пены. Нужно было найти оптимальное сочетание мягкости, устойчивости и упругости, которое помогало бы бегуну и не мешало движению.

Возвращение энергии

В XXI веке производители стали активно разрабатывать материалы, способные быстро восстанавливать форму после сжатия. Чем быстрее пена возвращается в исходное состояние, тем больше энергии она потенциально может отдать обратно при каждом шаге.

В 2013 году adidas представила Boost — промежуточную подошву из тысяч вспененных гранул термопластичного полиуретана. Компания продвигала ее как сочетание амортизации и возврата энергии. Вместо цельного слоя пены получалась структура из множества отдельных элементов.

Следующий этап связан с так называемыми super shoes — гоночными кроссовками с высокоэффективной пеной и жесткой пластиной. В 2017 году Nike выпустила модель Vaporfly, объединив в одной конструкции легкий упругий пеноматериал и карбоновую пластину. Пластина увеличивала продольную жесткость обуви и работала вместе с пеной, меняя механику движения. Эта комбинация стала одним из символов новой эпохи соревновательной обуви.

С тех пор собственные пеноматериалы появились у многих производителей. Nike использует ZoomX, разработанный для высоких результатов в беге, а ASICS развивает семейство FF BLAST, в котором материалы различаются по своим характеристикам.

Гонка за результатом

Сегодня в одной паре беговых кроссовок могут сочетаться несколько видов пены, наружная резиновая подошва с разными зонами сцепления, сложная геометрия и жесткая пластина. Каждый элемент влияет на то, как обувь сгибается, сжимается и возвращает форму во время бега.

Толщина подошвы тоже стала предметом регулирования. Еще с 2020 года World Athletics ограничивает толщину подошвы для шоссейного бега 40 мм. Организация также устанавливает требования к жестким пластинам и конструкции соревновательной обуви. 

Идеального решения для всех бегунов пока нет. Исследования показывают, что характеристики подошвы влияют на биомеханику и экономичность бега, но эффект зависит от жесткости, толщины, формы конструкции и анатомических особенностей самого человека. Убедительных доказательств того, что определенная подошва сама по себе надежно предотвращает травмы, по-прежнему недостаточно. 

Полтора века назад от подошвы требовалось (хотя бы) удержать спортсмена на грунте, а сегодня инженеры пытаются управлять деформацией материала при каждом шаге, сохраняя баланс между сцеплением, амортизацией и отдачей энергии. Подошва стала одним из главных инструментов, с помощью которого производители меняют ощущения от бега и пытаются помочь спортсмену двигаться эффективнее.