Met het apparaat zouden we bijna net zo snel kunnen rennen als we kunnen fietsen, beweren onderzoekers op basis van rekenmodellen.

Sinds 2008 staat hij te boek als snelste man op aarde: Usain Bolt. Zowel het wereldrecord voor de 100 als voor de 200 meter sprint heeft de Lightning Bolt, zoals men hem gauw doopte, op zak: in een ongelofelijke 9,58 en 19,19 seconden legde hij de afstanden af.

Een team Amerikaanse onderzoekers beweert daar nog wat vanaf te kunnen schaven. Als Bolt hun exoskelet onder de knie zou krijgen, zo schrijft het team in vakblad Science Advances, zou hij zijn snelheid met pakweg 50 procent kunnen opschroeven. Dat betekent een sprong naar een snelheid van bijna 80 kilometer per uur!

Lees ook:

• Lichtgewicht ‘exoskelet’ maakt lopen en rennen makkelijker
• Filmpje: exoskelet geeft skiërs een extra ‘boost’

Efficiëntie

Hoe kunnen we zonder energie van buitenaf (zoals een motor) onze rensnelheid opvoeren? Dat was de vraag waarover de onderzoekers zich bogen. Er is namelijk wel iets te zeggen over de (in)efficiëntie van onze manier van sprinten. Te voet kan de snelste mens – Bolt – tot bijna 12,5 m/s afleggen (zo’n 45 km/u). De topsnelheid op de fiets, zo schrijft het team, is daarentegen bijna 80 km/u.

En dat terwijl we voor beide manieren van ‘transport’ enkel onze eigen energie gebruiken. Dat verschil is volgens de onderzoekers te wijten aan hoe die energie gebruikt wordt. Zo zijn de wielen van een fiets constant in contact met het wegdek, en kan er door de trappers continu energie in de voortgang gepompt.

Bij sprinten is dat anders, legt coauteur David Braun uit. “Als je kijkt naar het wereldrecord sprinten, dan raakt de voet slechts 20 procent van de tijd de grond. Maar liefst 80 procent ervan is de voet in de lucht en voegt het geen energie toe aan de beweging.” Als de voeten ook van de grond energie zouden kunnen leveren, schiet de topsnelheid omhoog.

Verend mechanisme

Met behulp van computermodellen testten de onderzoekers een aantal manieren om precies dat waar te maken. Een soort katapult-achtig mechanisme kwam als beste uit de bus. Met het apparaat wordt energie die vrijkomt bij het optillen en buigen van het achterste been van de sprinter, opgeslagen in een veer (lees: de veer wordt samengedrukt).

Als het been naar voren zwaait, springt de veer op slot. Pas als de voet de grond raakt, komt de energie vrij: de veer ontspant en ‘katapulteert’ de sprinter als het ware (voorzichtig) vooruit (zie afbeelding hieronder).

Prototype

Die vooralsnog theoretische boost, zou de snelheid van de sprinter met pakweg 50 procent doen toenemen. Een prototype moet ergens aankomend jaar verschijnen. In eerste instantie zal het nog het meest weg hebben van een aan de benen bevestigd exoskelet, zo schrijft het team. De hoop is echter het uiteindelijk te reduceren tot een snelheidsverhogende schoen.

Met het mechanisme zouden er op de Olympische Spelen niet alleen het een en ander aan records verbroken worden, ook reddingswerkers zouden waardevolle seconden kunnen besparen, schrijft het team. Overigens vergt het gebruik van het apparaat zeer waarschijnlijk wel enige oefening.

Bronnen: Science Advances, The Guardian

Beeld: Sutrisno en Braun, 2020/Science Advances

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!