Крошечные магниты помогли изучить невероятную ловкость плодовых мух в полёте

Исследователи из Корнеллского университета выяснили, что плодовые мушки (Drosophila) способны выправлять своё положение в полёте с беспрецедентной скоростью и ловкостью. В работе, опубликованной в Journal of the Royal Society Interface, физики Tsevi Beatus и Itai Cohen вместе с математиком John M. Guckenheimer описали эксперимент, в котором они с помощью магнитов заставляли мух переворачиваться в воздухе, а затем записывали происходящее на высокоскоростные камеры.

Чтобы изучить реакцию мух на нештатные ситуации в полёте, учёные приклеили к спинкам примерно 15 мух намагниченные стальные булавки длиной 1.5–2 мм. Это увеличивало вес насекомых примерно на 20%. Мух помещали в прозрачную коробку с системой катушек Гельмгольца, создающей управляемое магнитное поле. Включая поле, исследователи заставляли мух переворачиваться в воздухе.

Анализ высокоскоростной съёмки показал, что мухи в среднем восстанавливали нормальное положение всего за 30 миллисекунд, что эквивалентно примерно трём-четырём взмахам крыльев. Реакция на нарушение полёта начиналась уже через 5 миллисекунд — это один из самых быстрых ответов, когда-либо зафиксированных у живых организмов.

Исследователи выяснили механизм восстановления:

• Муха увеличивала амплитуду взмаха крыла с одной стороны тела, одновременно уменьшая её с другой.
• При этом независимо регулировался угол взмаха обоих крыльев.
• Также мухи слегка опускали ноги, возможно, смещая центр тяжести, как при подготовке к посадке.

Несмотря на врождённую нестабильность, плодовые мушки демонстрируют в полёте выдающуюся манёвренность, превосходящую всё, созданное человеком. Такие исследования могут помочь в разработке крошечных роботов с аналогичными способностями.