Wissenschaftler entwickeln winzige Luftfahrzeuge mit innovativen Schlagflügeln, die auf denen natürlicher Insekten basieren.
Die Forschung an der University of Oxford spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung revolutionärer insektengroßer Fahrzeuge mit Mikrokameras, die sich für verschiedene Zwecke eignen, z. B. in Notsituationen, die für Menschen als zu gefährlich gelten, oder für verdeckte militärische Überwachung.
Könnte dies der neue Look der Überwachung in 20 Jahren sein? Bildnachweis: robynejay
Richard Bomphrey, Abteilung für Zoologie, leitet diese Forschung, die neue Erkenntnisse über die Entwicklung der Insektenflügel in den letzten 350 Millionen Jahren liefert:
Die Natur hat das Problem der Konstruktion von Miniaturflugmaschinen gelöst. Unsere Erkenntnisse werden es ermöglichen, eine neue Generation von Überwachungsfahrzeugen aerodynamisch zu konstruieren, die sich, da sie so klein wie Insekten sind und auch so fliegen wie sie, vollständig in ihre Umgebung einfügen.
Derzeit sind die kleinsten unbemannten Überwachungsfahrzeuge mit Starrflügeln auf dem neuesten Stand der Technik etwa einen Meter breit. Der Einbau von Schlagflügeln ist das Geheimnis, um die neuen Designs besonders klein zu machen.
Um einen Flug zu erreichen, benötigt jedes Objekt eine Kombination aus Schub und Auftrieb. In künstlichen Flugzeugen werden zwei separate Geräte benötigt, um diese zu erzeugen: Triebwerke sorgen für Schub und Flügel für Auftrieb. Dies begrenzt den Spielraum für die Miniaturisierung von Flugmaschinen.
Aber die Flügelschläge eines Insekts kombinieren sowohl Schub als auch Auftrieb. Wenn menschliche Fahrzeuge diesen effizienteren Ansatz nachahmen könnten, wäre es möglich, Flugmaschinen auf viel kleinere Dimensionen zu verkleinern, als dies derzeit möglich ist.
Die Natur hat das Problem der Konstruktion von Miniaturflugmaschinen gelöst, sagt der Forscher Richard Bomphrey. Bildnachweis: Joi
Bomphrey sagte, dass die Untersuchung der Unterschiede zwischen den Designs der Insektenflügel ein Schwerpunkt der Arbeit seiner Gruppe ist. Ökologische Unterschiede haben zu einer Vielzahl von Flügelkonstruktionen für verschiedene Aufgaben geführt:
Bienen sind Lastheber, ein Raubtier wie eine Libelle ist schnell und manövrierfähig, und Kreaturen wie Heuschrecken müssen sich über weite Entfernungen ausbreiten. Die Untersuchung der Unterschiede zwischen Insektenflügelkonstruktionen ist ein Schwerpunkt unserer Arbeit.
Bomphrey erklärte, wie er dieses Wissen auf kleine Flugmaschinen anwenden würde:
Dies bedeutet, dass neue Fahrzeuge an bestimmte Verwendungszwecke angepasst werden können, angefangen bei der Erkundung von feindlichem Gelände, eingestürzten Gebäuden oder verschütteten Chemikalien bis hin zur verbesserten Fernsehberichterstattung über Sportereignisse und andere Ereignisse.
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Entscheidend für die Arbeit ist die Berechnung der Luftströmungsgeschwindigkeiten um Insektenflügel. Dies wird erreicht, indem Insekten in einen Windkanal gebracht, die Luft mit einem leichten Nebel ausgesät und die Partikel mit pulsierendem Laserlicht beleuchtet werden - eine Technik namens Partikelbild-Velocimetrie.
Die bahnbrechende Arbeit des Teams hat die Aufmerksamkeit der NATO, der US-Luftwaffe und des Europäischen Amtes für Luft- und Raumfahrtforschung und -entwicklung auf sich gezogen. Es wird erwartet, dass die Forschung innerhalb von 3-5 Jahren Erkenntnisse liefert, die von der Verteidigungsindustrie genutzt werden können und innerhalb von 20 Jahren zur Entwicklung und Verbreitung insektengroßer Flugmaschinen führen.
Bomphrey sagte:
Dies ist nur ein weiteres Beispiel dafür, wie wir wichtige Lehren aus der Natur ziehen können. Winzige Flugmaschinen könnten die perfekte Möglichkeit sein, dunkle, gefährliche und schmutzige Orte zu erkunden.
Das grundlegende Ziel der Arbeit ist es zu untersuchen, wie natürliche Selektion das Design von Insektenflügeln beeinflusst hat und wie diese Designs durch die Gesetze der Aerodynamik und andere physikalische Einschränkungen beeinflusst wurden. Bomphrey sagte:
Evolution hat sich nicht auf eine einzige Art von Insektenflügeln festgelegt. Wir wollen verstehen, wie natürliche Auslese zu dieser Situation geführt hat. Wir wollen aber auch untersuchen, wie künstliche Fahrzeuge die von der Natur auferlegten Einschränkungen überwinden können.
Fazit: Richard Bomphrey von der Universität Oxford untersucht die Entwicklung kleiner Flugzeuge in der Größe von Insekten und nutzt insektenähnliche Flügel für verschiedene Zwecke, einschließlich der Überwachung.