Биоинженеры с помощью комаров научили дроны летать ночью
В темное время суток насекомые летают, не сталкиваясь с окружающими предметами и поверхностями. И умеют точно и аккуратно сесть на кожу человека, чтобы остаться незамеченными. Каким образом они это делают, выяснили ученые, исследовав механику движения самца комара Culex quinquefasciatus.
Исследователи с помощью компьютерного гидродинамического моделирования провели высокоскоростную регистрацию полета комаров. Как заметили ученые, комары отличаются чрезвычайно высокой частотой взмахов крыльев. Эта особенность стала предметом изучения биоинженеров.
Комары и другие насекомые при полете создают быстрые потоки воздуха после каждого взмаха крыльев. При беспрепятственном движении струя воздуха одна, если же рядом оказывается стена или какой-то предмет, то форма струи меняется. С помощью микроантенн на голове мозг комара тут же получает от рецепторов сигнал о препятствии. Эти рецепторы на микроантеннах называют органом Джонстона по имени их первооткрывателя. Причем рецепторы на антеннах легко обнаруживают изменения воздушного потока на малых высотах, а меньше - на больших высотах.
Таким образом, способность комаров летать по ночам ученые объяснили не великолепным их зрением, а особым сенсорным чутьем - механосенсингом.
На основе этих данных ученые вычислили максимальное расстояние, на котором комар может обнаруживать препятствия. Оно составило более 20 длин крыльев, что намного больше, чем ожидаемое расстояние для обнаружения на основе существующих аэродинамических моделей.
Комар, летящий в темноте, чувствует изменения в воздушных потоках, создаваемых взмахами его крыльев. Тот же принцип применила исследовательская группа, занимавшаяся созданием сенсорной системой предотвращения столкновений для квадрокоптеров. Они оснастили миниатюрный дрон устройством, состоящим из набора зондов, соединенных с датчиками перепада давления. Датчики, как и у комаров, срабатывали на изменения воздушного потока при приближении к любой поверхности, и модель успешно реагировала на препятствия, на безопасных расстояниях меняя маршрут своего полета.