Создание бионических медуз для исследования океана: прорыв в технологиях

В Калифорнийском технологическом институте (Caltech) было проведено новаторское исследование, целью которого является превращение медуз в бионических исследователей океана. Исследователи разработали так называемых биогибридных роботизированных медуз, которые можно рассматривать как океанских киборгов. Эти существа обогащены электроникой, которая улучшает их способность к плаванию, а также протезированной "шляпой", способной нести небольшой груз, одновременно делая плавание медуз более стремительным.

Работа была проведена в лаборатории Джона Дабири, профессора аэронавтики и механического инжиниринга. Основываясь на его предыдущих работах по модификации медуз, целью Дабири было использование медуз как роботизированных сборщиков данных, отправляющих их в океаны для получения информации о температуре, солености и уровнях кислорода, все из которых затрагиваются изменяющимся климатом Земли.

Океан критически важен для определения нашего настоящего и будущего климата на суше, и тем не менее, мы до сих пор знаем удивительно мало об океане, особенно вдали от поверхности. Наша цель - наконец сдвинуть этот процесс с мертвой точки, используя нестандартный подход, вдохновленный одним из немногих животных, которые уже успешно исследуют весь океан,

говорит Дабири.

В своей карьере Дабири обращался к природному миру, включая медуз, за вдохновением для решения инженерных задач. Эта работа началась с ранних попыток лаборатории Дабири разработать механического робота, который плавал бы как медуза, имея наиболее эффективный метод передвижения через воду среди всех живых существ. Хотя его исследовательской группе удалось создать такого робота, этот робот никогда не смог плавать так же эффективно, как настоящая медуза. В этот момент Дабири задал себе вопрос, почему бы просто не работать с самими медузами?

Ранее лаборатория Дабири имплантировала медузам своего рода электронный кардиостимулятор, который контролирует скорость их плавания. Таким образом, они обнаружили, что если заставить медуз плавать быстрее, чем их обычный спокойный темп, животные становятся еще более эффективными. Медуза, плавающая в три раза быстрее обычного, использует только в два раза больше энергии.

На этот раз исследовательская группа пошла еще дальше, добавив к медузам то, что они называют передней частью. Эти передние части похожи на шляпы, которые надеваются на колокол медузы (грибовидную часть животного). Устройства были разработаны аспирантом и ведущим автором Саймоном Анущаком, который стремился сделать медуз более обтекаемыми, одновременно предоставляя место, где можно разместить датчики и другую электронику.

Для проверки плавательных способностей усовершенствованных медуз лаборатория Дабири построила огромный вертикальный аквариум внутри лаборатории Гуггенхайма в Caltech. Дабири объясняет, что трехэтажный бассейн высок, а не широк, потому что исследователи хотят собрать данные о океанических условиях глубоко под поверхностью.

Плавательные испытания в бассейне показали, что медуза, оснащенная комбинацией плавательного кардиостимулятора и передней части, может плавать до 4,5 раз быстрее, чем обычная медуза, неся при этом груз. Общая стоимость составляет около 20 долларов за медузу, что делает биогибридные медузы привлекательной альтернативой аренде исследовательского судна, которое может стоить более 50 000 долларов в день в эксплуатации.