هل ستحدث أجهزة الطيران الشبيهة بالحشرات ثورة في المراقبة؟

تلعب الأبحاث في جامعة أكسفورد دورًا رئيسيًا في تطوير المركبات الثورية بحجم الحشرات باستخدام الكاميرات الصغيرة ، وهي مناسبة لأغراض مختلفة مثل المساعدة في حالات الطوارئ التي تعتبر خطيرة جدًا على الأشخاص أو الانخراط في مراقبة عسكرية سرية.

يمكن أن يكون هذا الشكل الجديد للمراقبة في 20 سنة؟ الصورة الائتمان: robynejay

يقود ريتشارد بومفري ، قسم علم الحيوان ، هذا البحث ، الذي يولد نظرة جديدة حول كيفية تطور أجنحة الحشرات على مدى 350 مليون سنة الماضية:

قامت الطبيعة بحل مشكلة كيفية تصميم آلات الطيران المصغرة. من خلال تعلم هذه الدروس ، ستتيح نتائجنا هندسة الديناميكيات الهوائية لمجموعة جديدة من مركبات المراقبة ، لأنها صغيرة مثل الحشرات وتطير أيضًا مثلها ، وتمتزج تمامًا في محيطها.

حاليًا ، أصبحت أصغر مركبات المراقبة غير المأهولة ذات الأجنحة الثابتة على نطاق واسع. دمج أجنحة الخفقان هو سر جعل التصميمات الجديدة صغيرة جدًا.

لتحقيق الطيران ، أي كائن يتطلب مزيج من الدفع والرفع. في الطائرات من صنع الإنسان ، هناك حاجة إلى جهازين منفصلين لإنشاء هذه: توفر المحركات قوة الدفع وتوفر الأجنحة المصعد. هذا يحد من نطاق لتصغير آلات الطيران.

لكن أجنحة الخفقان للحشرة تجمع بين الدفع والرفع. إذا استطاعت المركبات التي يصنعها الإنسان تقليد هذا النهج الأكثر كفاءة ، فسيكون من الممكن خفض آلات الطيران إلى أبعاد أصغر بكثير مما هو ممكن حالياً.

يقول الباحث ريتشارد بومفري إن Nature قد حلت مشكلة كيفية تصميم آلات الطيران المصغرة. الصورة الائتمان: جوي

وقال بومفري أن التحقيق في الاختلافات بين تصاميم جناح الحشرات هو محور رئيسي لعمل مجموعته. أدت الاختلافات البيئية إلى مجموعة متنوعة من تصاميم الأجنحة لمختلف المهام:

النحل هو رافع الأحمال ، المفترس مثل اليعسوب سريع ويمكن المناورة ، والكائنات مثل الجراد يجب أن تمتد عبر مسافات شاسعة. يُعد التحقيق في الاختلافات بين تصميمات جناح الحشرات محورًا رئيسيًا لعملنا.

وأوضح بومفري كيف سيطبق هذه المعرفة على آلات الطيران الصغيرة:

[هذا] يعني أنه يمكن تخصيص سيارات جديدة لتناسب استخدامات معينة تتراوح من استكشاف التضاريس المعادية والمباني المنهارة أو الانسكابات الكيميائية إلى توفير تغطية تلفزيونية معززة للرياضة وغيرها من الأحداث.

الصورة الائتمان: ايتور اسكوريزا

مفتاح العمل هو حساب سرعات تدفق الهواء حول أجنحة الحشرات. يتم تحقيق ذلك عن طريق وضع الحشرات في نفق الرياح ، وبذر الهواء بضباب خفيف وإضاءة الجسيمات باستخدام ضوء الليزر النبضي - باستخدام تقنية تسمى قياس سرعة صورة الجسيمات .

اجتذب عمل الفريق الرائد انتباه الناتو والقوات الجوية الأمريكية والمكتب الأوروبي لأبحاث وتطوير الفضاء الجوي. من المتوقع أن ينتج البحث نتائج يمكن أن تستخدمها صناعة الدفاع في غضون 3-5 سنوات ، مما يؤدي إلى تطوير ونشر آلات الطيران بحجم الحشرات في غضون 20 عامًا.

قال بومفري:

هذا مجرد مثال آخر على كيفية تعلم الدروس المهمة من الطبيعة. يمكن أن توفر آلات الطيران الصغيرة الطريقة المثالية لاستكشاف جميع أنواع الأماكن المظلمة والخطرة والقذرة.

الهدف الأساسي من هذا العمل هو استكشاف كيفية تأثير الانتقاء الطبيعي على تصميم أجنحة الحشرات وكيف تأثرت هذه التصاميم بقوانين الديناميكا الهوائية وغيرها من القيود المادية. قال بومفري:

لم يستقر Evolution على نوع واحد من تصميم جناح الحشرات. نحن نهدف إلى فهم كيف أدى الانتقاء الطبيعي إلى هذا الوضع. لكننا نريد أيضًا أن نستكشف كيف يمكن أن تتجاوز المركبات التي يصنعها الإنسان القيود التي تفرضها الطبيعة.

خلاصة القول: يستكشف ريتشارد بومفري ، من جامعة أكسفورد ، تطوير طائرة صغيرة بحجم الحشرات واستخدام أجنحة شبيهة بالحشرات لأغراض مختلفة ، بما في ذلك المراقبة.

اقرأ المزيد في فيزورج

ايكاترينا شيفتسوفا: أجنحة حشرات شفافة في الواقع قوس قزح