تکامل دوچرخه

در عصری که رفت و آمد به سیاره‌های نزدیک عملی شده است از دوچرخه سخن گفتن دشوار است. دوچرخه سواری نیاز به سوخت ندارد، هوا را آلوده نمی‌کند، و نوعی ورزش در دورانی است که همه دیوانه‌وار در جستجوی سلامتی‌اند. اما در عصر تکنولوژی عالی، دوچرخه وسیله‌ای منسوخ به نظر می‌رسد که بیش از صد و بیست سال از زمان اختراع آن می‌گذرد – دوچرخه‌ای که یک جفت چرخ، یک تنه‌ی فولادیِ جوش کاری شده، یک سیستم تعویض دنده‌ی دستی، دو رکاب، و یک زنجیر دارد. در زمانی که اتوموبیل‌ها به ابزارهای الکترونیکی مجهز شده‌اند، دوچرخه‌ها صرفاً تماشاگر پیش رفت‌ها بوده‌اند.
تاکنون تکنولوژی فضا نوردی و طراحی به کمک کامپیوتر، به ابداع دوچرخه‌های نوینی کمک کرده که سوار شدن بر آن‌ها امن‌تر، آسان‌تر، و لذت بخش‌تر است. این دوچرخه‌های سریع‌تر و سبک‌تر که در اصل برای دوچرخه سوارانِ مسابقه‌های المپیک ساخته شده‌اند، و اکنون در دسترس دوچرخه سواران عادی قرار گرفته‌اند، از تنه‌ای از جنس مواد مرکب، چرخ‌هایی با سه پره، ترمزهای هیدرولیک، و سیستم‌های تعویض دنده‌ی خودکار تشکیل شده‌اند. مدل‌هایی از این دوچرخه‌ها که دارای تکنولوژی عالی هستند، در امریکا به بهای بیش از هزار دلار به فروش می‌رسند، اما با افزایش تولید آن‌ها قیمتشان کاهش خواهد یافت. این تغییراتِ تازه از چه نوعی است؟
تنه‌ی دوچرخه‌های جدید، خواه قهرمان دوچرخه سواری فرانسه در مسابقات تور دو فرانس بر آن سوار شود تا از راه‌های کوهستانی آلپ بگذرد، یا پدری بر آن سوار شود و بچه‌اش را نیز بر ترک بنشاند، می‌تواند فشار شدیدی را، به ویژه در محل اتصال لوله‌های توخالی به یک دیگر، تحمل کند. طی دهه‌های متوالی، مهندسان طراح و سازنده‌ی دوچرخه‌ها کوشیده‌اند که تنه‌ها را محکم‌تر، و در عین حال سبک‌تر نمایند. این امر، نا ممکن به نظر می‌رسید تا این که سازندگان به موادی توجه کردند که برای ساخت بدنه‌ی سفینه‌ها و جنگنده‌های جت به کار می‌رود. ثابت شده است که تنه‌های ساخته شده از آلومینیم، تیتانیم، الیاف کربن، و ترکیبات فلزی مختلف، محکم‌تر، سخت‌تر، ضربه‌گیرتر، و سبک‌تر از دیگر تنه‌ها هستند. تنه‌های معروف کسترل از الیاف کربن ساخته شده‌اند. این تنه‌ها که یک تکه‌اند و طراحی آیرو دینامیک دارند از تنه‌های فولادی محکم‌تر و در حدود یک کیلوگرم از آن‌ها سبک‌ترند.
الیاف جدید، تغییرهایی را از لحاظ چرخ‌های دوچرخه نیز پدید آورده‌اند و دیگر تعداد فراوان پره‌ی فلزی نازک در یک طوقه‌ی خمیدنی منسوخ شده است. پره‌های قدیمی مقاومت در برابر باد را کاهش می‌دادند، اما به آسانی خم می‌شدند و از شکل می‌افتادند. در حدود دو دهه قبل، چرخ‌های دیسکی تو پُر، از ماده‌ی پیش رفته‌ی کِولار ساخته می‌شدند، اما در صورت به کار گیری این چرخ‌ها، کنترل دوچرخه در پیچ و خم راه‌ها دشوار می‌شد. سپس مجتمع صنعتی بایسیکل کامپوننتز چرخ سه پره‌ای را ساخت که به لاستیک دانلوپ مجهز می‌شد. این چرخ که ماده‌ی اصلی آن ترکیبی از الیاف کربن، نوعی رزین، کولار، و آلومینیم است، شکلی حنثی کننده‌ی هوا دارد و با استفاده از سوپر کامپیوتر کری طراحی شده است. آزمایش ثابت کرده است که این چرخ‌ها، از چرخ‌های پُر پره‌ی قدیمی تند روتر و با دوام‌تر هستند.
ترمزهای استاندارد، بسیار شبیه به ترمزهای ساخت کارخانه‌ی تولیو کامپانیولوی ایتالیا هستند که بیش از نیم قرن پیش طراحی شده‌اند. برای کاستن از سرعت دوچرخه، دوچرخه سوار به دسته‌ی ترمز فشار وارد می‌آورد. این دسته به سیمی متصل است که دسته‌های لقمه‌ی ترمز را بالا می‌کشد، و این دسته‌ها، به نوبه‌ی خود، لقمه‌ی ترمز را بر طوقه‌ی چرخ می‌فشرند. این گونه ترمز ساده است، اما همیشه درست کار نمی‌کند، به ویژه در صورتی که بار سنگینی بر چرخ‌ها وارد شود، یا جاده مرطوب باشد. ویلیام ماتائوسر، مهندس هوا نوردی مؤسسه‌ی آناکورتس در واشینگتن، پس از آن که در حدود چهل سال پیش به دلیل عمل نکردن ترمزهای دوچرخه‌اش به درختی کوبیده شد دست به کار تهیه‌ی ترمزهای بهتری شد. مدتی بعد، ترمزهای هیدرولیک ابداعی او به تولید انبوه رسید.
ترمز هیدرولیک ماتائوسر جای ترمز عادی سیمی را گرفت. ترمز جدید به جای سیم به لوله‌های انعطاف پذیر درز بندی شده‌ای مجهز است که حاوی مایعی هیدرولیکی هستند. وقتی دوچرخه سوار فشار ملایمی به دسته‌های ترمز وارد می‌کند پیستونی مایعِ سیلیکون را به درون لوله می‌فشرد و همین فشار سبب جمع شدن لقمه‌ی ترمزها و چسبیدن آن‌ها به طوقه‌ی چرخ می‌شود. ماتائوسر اظهار داشت: «من این ترمزها را بیش‌تر به خاطر خانم‌ها و بچه‌ها درست کرده‌ام.»
سیستم تعویض دنده‌ی ده سرعتی ممکن است دشوار و خطرناک باشد. دوچرخه سوار لازم است چشم از جاده بر دارد تا بتواند دنده‌ی مناسبی را تنظیم کند. هنگامی که دوچرخه سوار مسابقه، روی پا بر چرخ ایستاده است تا سربالایی تپه‌ای را طی کند، و در عین حال بخواهد دنده را عوض کند، زنجیر چرخ – و دوچرخه سوار – ممکن است بلغزند. ترس از تعویض دنده علت عمده‌ی عدم استفاده از دوچرخه‌های دو دنده‌ای خریداری شده در دوران رواج خرید دوچرخه در دهه‌ی هفتاد است؛ این گفته‌ی فرد زارادنیک سردبیر فنی مجله‌ی دوچرخه سواری بود. اما او با توجه به سیستم جدید تعویض دنده که شرکت‌هایی مانند شیمانو سازنده‌ی آن هستند توضیح داد: «فقط دکمه را بفشارید، و آن گاه صدای تلق را بشنوید، و مطمئن باشید که دنده‌ی مناسب جا افتاده است.» ترمزهای شرکت شیمانو دارای دندانه‌ای به خصوص است که زنجیر را به آرامی بین دنده‌ها حرکت می‌دهند.
کامپیوترهای کوچک نصب شده بر فرمان دوچرخه، که دوچرخه سواران مسابقه بر آن مسلط هستند، جاذبه‌های زیادی برای دیگر دوچرخه سواران نیز دارد. مؤسسه‌هایی چون آووست، نوعی سایکلومتر را به بازار فروش عرضه کرده‌اند که سرعت و فاصله و حتی ارتفاع را اندازه گیری و ضبط می‌کند. دوچرخه سواران همیشه مایل هستند که قبل از آماده شدن برای مسابقه با کم کردن وزن از این ارقام آگاه باشند. در حالی که دوچرخه به سرعت وارد عصر کامپیوتر شده است بسیاری از تغییرها هنوز در آینده صورت خواهد گرفت. دوچرخه‌ی آینده به احتمال زیاد مواد دیگری هم از صنایع فضانوردی به وام می‌گیرد و با بدن انسان سازگارتر است و ترمزها و دنده‌های دارد که استفاده از آن‌ها بسیار آسان‌تر خواهد بود، اما احتمالاً چند چیز به همین صورت باقی می‌ماند: دسته، رکاب‌ها، یک زنجیر، و جفتی چرخ.