Создание бионических медуз для исследования океана
Несмотря на отсутствие мозга, медузы способны достигать глубин океана, что недоступно человеку. Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) создают биогибридных роботизированных медуз — по сути, киборгов для океана. Их оснащают электроникой для улучшения плавания и протезным «головным убором», который несет полезную нагрузку и улучшает обтекаемость.
Цель работы, опубликованной в журнале Bioinspiration & Biomimetics под руководством профессора Джона Дабири, — использовать медуз как автономных сборщиков данных об температуре, солености и уровне кислорода в океане, что критически важно для понимания климата.
«Наша цель — сдвинуть дело с мертвой точки, используя нестандартный подход, вдохновленный одним из немногих животных, которые уже успешно исследуют весь океан», — говорит Дабири.
Изначально лаборатория пыталась создать механического робота-медузу, но он не достиг эффективности живого организма. Тогда команда решила работать с самими медузами. Поскольку у них нет мозга и способности чувствовать боль, сотрудничество с биоэтиками позволило развивать проект этически приемлемым способом.
Ранее лаборатория имплантировала медузам электронный кардиостимулятор, контролирующий скорость плавания. Оказалось, что при ускорении в три раза от обычной скорости медуза тратит лишь вдвое больше энергии, то есть становится эффективнее.
В новой работе команда добавила передний обтекатель (forebody) — напечатанную на 3D-принтере конструкцию, которая крепится на куполе медузы. Она снижает сопротивление, повышает скорость и служит платформой для датчиков. Разработчик, аспирант Саймон Анущик, также добился баланса плавучести для вертикального движения.
Для испытаний в Caltech построили трехэтажный вертикальный аквариум с потоком воды, создающим «беговую дорожку» для пловцов. Это позволяет моделировать многодневные погружения на тысячи метров.
Тесты показали, что медуза с кардиостимулятором и обтекателем может плыть в 4.5 раза быстрее обычной, неся при этом полезную нагрузку. Стоимость одной такой биогибридной медузы — около 20 * *, чтоделаетихкрайнедешевойальтернативойисследовательскимсудам, арендакоторыхобходитсяв * *50 000 в день.
«Используя естественную способность медуз выдерживать экстремальное давление и питаться для производства энергии, наша инженерная задача становится гораздо проще», — отмечает Дабири.
Следующие шаги — создание компактного пакета датчиков, способного выдержать давление на глубине, и разработка системы управления, позволяющей медузам двигаться не только вертикально, но и по горизонтали.