Ученые и инженеры постоянно берут идеи в дикой природе. Стрекоза стала прообразом вертолета, светоотражатели придумали благодаря кошачьим глазам, а бесшумный полет совы натолкнул человека на создание шумоизоляции. И таких примеров очень много.
Автор канала «Научпоп. Наука для всех» Сергей Христофоров рассказал, как сегодня кальмары и комары помогают ученым создавать робототехнику.
Кальмары: просто существуют. Ученые: «Ого, это так круто! Сделаем робота!»
Вот уж от кого не ожидаешь полетов, так это от кальмаров, ведь они выглядят как мешочек с глазами и щупальцами! На самом деле они это делают: вылетая из воды, кальмар выстреливает мощную струю из сифона — трубчатого органа, который набирает воду в жабры и выталкивает ее, создавая ускорение.
Расправленные плавники и щупальца помогают ему дольше держаться в воздухе и даже менять траекторию полета. Например, полет неонового кальмара длится около трех секунд, за это время он успевает разогнаться до 40 км/ч. Так кальмар экономит энергию, ведь в воздухе сопротивление меньше, чем в воде.
Как это помогло науке. Китайские ученые создали робота, похожего на кальмара. Он имитирует передвижение кальмара и использует реактивную струю для ускорения и выпрыгивания из воды. Робота могут использовать для исследования подводного мира или для разведки подтопленных мест.
https://www.youtube.com/watch?v=kePnamaDSBw
Летучие рыбы: планируют не хуже ястреба, завихряются, чтобы не упасть, и пролетают 400 метров
Уже под водой шустрые летучие рыбы разгоняются почти до 60 км/ч. Этот импульс позволяет им выпрыгивать в воздух и планировать с помощью непропорционально крупных плавников, похожих на крылья. Летучие рыбы не могут изменить направление полета, как кальмары, но могут пролететь до 400 метров! Выпрыгивая из воды, они летят параллельно ее поверхности. Кончики плавников создают граунд-эффект — воздушные завихрения, которые помогают держаться над водой. Оказавшись слишком близко к воде, рыбы отталкиваются от нее хвостом.
Как это помогло науке. Инженеры давно применяли граунд-эффект в экранопланах, которые передвигаются над поверхностью воды или земли за счет отраженного от нее воздушного потока. Изучение полетов летучих рыб поможет улучшить уже существующие модели этого транспорта.
По экономичности и грузоподъемности экранопланы выигрывают у самолетов и вертолетов, а по скорости — у кораблей. Фото: commons.wikimedia.com
Бабочки: не просто хлопают красивыми крыльями, а создают воздушные карманы и движущие струи
Кажется, что порхающая над цветами бабочка двигается очень хаотично и в ее траектории нет никакой логики. На самом деле она летает очень умело. Ученые выяснили, что гибкие крылья бабочек сгибаются и складываются, создавая между собой воздушный карман. Когда крылья хлопают, они выдавливают из кармана воздух и тем самым создают движущую струю. Она позволяет держаться в воздухе до следующего взмаха, а в случае опасности — мгновенно взлететь с цветка.
Как это помогло науке. Израильские ученые пытаются применить механику полета бабочки к миниатюрным беспилотникам. С помощью хлопка и движущей струи беспилотники смогут летать на дальние расстояния и разведывать труднодоступные места.
Бабочка-дрон весит всего восемь граммов и умещается в кармане, а ее крылья сделаны из прозрачного углеволокна. Фото: lenta.ru
Комары: хитрые кровососы выписывают крыльями «восьмерки» и остаются не замеченными жертвой
Если упустить момент, когда комар подлетел, можно попрощаться с пятью миллиграммами крови и поздороваться с новым волдырем от укуса. Почему мы не замечаем, как они кусают и улетают? Дело в том, что комары не просто отталкиваются лапками вверх, а сперва «запускают» крылья. Они движутся «восьмерками», создавая небольшие завихрения — совсем как у летучих рыб. В одной из фаз они немного меняют наклон крыльев, улавливая завихрения от предыдущего взмаха. И улетают молниеносно, прежде чем жертва их заметит.
Как это помогло науке. Комариная техника пилотирования натолкнула британских биоинженеров на создание особых дронов. Их главная фишка в том, что они могут летать ночью и не сталкиваться с препятствиями. Подобно комарам дроны определяют сенсорами обратные потоки воздуха и вовремя меняют траекторию полета.
Дроны могут зависать в воздухе, приземляться и взлетать, оставаясь незамеченными. Фото: commons.wikimedia.com
На канале Сергея Христофорова «Научпоп. Наука для всех» вы найдете больше необычных фактов о науке и технике. Например, узнаете, может ли все-таки мыслить искусственный интеллект и почему скафандр с подсветкой изнутри в кино — полнейшая глупость.