Киборгам-тараканам создали миниатюрный водолазный костюм для работы под водой
Учёные создали 3D-печатный «скафандр», позволяющий насекомым-киборгам дышать и передвигаться в затопленных средах до трёх часов.
Международная группа исследователей из Наньянского технологического университета (Сингапур) и Университета Васэда (Япония) разработала инновационный миниатюрный водолазный костюм для тараканов-киборгов. Как сообщает «Новая наука», это устройство, напечатанное на 3D-принтере, позволяет гибридным системам дышать под водой и в среде с низким содержанием кислорода, открывая новые горизонты для поисково-спасательных операций и даже будущих межпланетных миссий.
В отличие от традиционных роботов, тараканы-киборги представляют собой уникальный гибрид живого организма и электроники. В тело насекомого интегрируются миниатюрные контроллеры для дистанционного управления движениями, а само передвижение осуществляется за счёт естественной мускулатуры. Такой подход имеет решающее преимущество – киборги потребляют значительно меньше энергии, чем полностью роботизированные системы, и могут самостоятельно получать её из пищи, что резко снижает требования к аккумуляторам и увеличивает время автономной работы.
До недавнего времени главным ограничением для использования этих насекомых в экстремальных условиях оставалась их дыхательная система. Тараканы, как и многие другие виды, дышат через дыхальца по бокам грудного отдела, и при погружении в воду этот механизм перестаёт работать. Созданный учёными костюм решает эту проблему. Он состоит из трёх ключевых компонентов: резервуара для выработки кислорода, гибкой герметичной оболочки и четырёх силиконовых трубок, подающих кислород непосредственно к дыхальцам насекомого.
Резервуар, изготовленный методом 3D-печати из полимерной смолы на основе ПММА, содержит губку, пропитанную диоксидом марганца – катализатором химической реакции. После введения разбавленной перекиси водорода начинается медленное выделение кислорода, который по трубкам поступает к дыхальцам, позволяя таракану нормально дышать под водой. По словам соавтора исследования Синдзиро Умэдзу, главной инженерной задачей было создать систему, достаточно компактную и лёгкую для насекомого, но при этом обеспечивающую выработку необходимого объёма кислорода.
Испытания на мадагаскарских шипящих тараканах (Gromphadorhina portentosa) прошли успешно. В пластиковых туннелях, имитировавших затопленные проходы и камеры с углекислым газом, киборги непрерывно перемещались под водой на глубине около 30 сантиметров в течение трёх часов без каких-либо повреждений. Их скорость достигала 78,4 миллиметра в секунду, что лишь незначительно уступает показателям на суше.
Авторы отмечают, что подобные насекомые уже участвовали в демонстрационных спасательных операциях, в частности, во время учений Lionheart после разрушительного землетрясения в Мьянме. В настоящее время учёные разрабатывают технологии для инспекции инфраструктурных объектов и готовятся испытать костюм в условиях, приближенных к реальным чрезвычайным ситуациям.
Руководитель исследования Хиротака Сато подчеркнул, что долгосрочная цель проекта выходит далеко за пределы Земли. По его словам, эта технология может стать первым шагом к созданию «космических скафандров» для насекомых-киборгов, которые в будущем смогут использоваться для исследования поверхности Марса и других планет. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.