Китайский "робот-рыба" нырнул в Марианскую впадину и поднял высоту научных исследований
Вдохновленные странной рыбой, способной противостоять суровому давлению в самых глубоких уголках океана, ученые изобрели мягкого автономного робота, способного держать свои механические плавники в движении — даже в самой глубокой части Марианской впадины.
***
Команда, возглавляемая робототехником Гуоруи Ли из Чжэцзянского университета в Ханчжоу, успешно провела полевые испытания робота на глубине от 70 до почти 11 000 метров. Они опустили механизм в Бездну Челленджера — самую глубокую точку земной поверхности, которая является частью Марианской впадины.
Давление всей вышележащей воды здесь примерно в тысячу раз превышает атмосферное давление на уровне моря и составляет около 103 миллионов паскалей.
По словам Герринджер, колоссальное давление на этих глубинах представляет собой серьезную инженерную проблему. Традиционные глубоководные роботы или пилотируемые подводные аппараты, которые появляются здесь усилены жесткими металлическими каркасами и обычно являются громоздкими, а риск разрушения конструкции остается высоким.
Чтобы спроектировать роботов, которые могут изящно маневрировать на мелководье, ученые ранее обращались за вдохновением к мягкотелым океанским существам, таким как осьминоги. Однако теперь у инженеров появилась и глубоководная муза — морской слизень Pseudoliparis swirei. Это полупрозрачная рыба, обитающая в Марианской впадине на глубине около 8000 метров.
Такие рыбы хорошо приспособлены к жизни в глубоководных средах с высоким давлением, с лишь частично затвердевшими черепами и мягкими, обтекаемыми, энергоэффективными телами.
Герринджер, которая была одним из исследователей, впервые описавших Pseudoliparis swirei в 2014 году, несколько лет спустя сконструировала ее трехмерную печатную версию, чтобы лучше понять, как она плавает. Ее робот содержал синтезированную версию водянистой слизи внутри тела, которая, скорее всего, добавляет плавучести и помогает ей плавать более эффективно.
Но создание робота, который может плавать под экстремальным давлением, для исследования глубоководной среды — это другая задача. Автономным исследовательским роботам требуется электроника не только для движения, но и для выполнения различных задач, будь то тестирование химического состава воды, освещение и съемка обитателей глубоких океанских траншей или сбор образцов для возвращения на поверхность. Под давлением воды эти электронные устройства могут тереться друг о друга.
Для решения этой проблемы Ли и его коллеги позаимствовали у Pseudoliparis swirei ее главную особенность — череп, который не полностью сросся с затвердевшей костью. Эта дополнительная податливость позволяет выравнивать давление на череп. В том же духе ученые решили распределить электронику. Они расположили электронные элементы на некотором расстоянии друг от друга и заключили их в мягкий силикон.
Команда также разработала мягкое тело, немного напоминающее Pseudoliparis swirei, с двумя плавниками, которые робот может использовать, чтобы перемещаться по воде. Робот оснащен батареями, питающими искусственные мышцы: электроды, зажатые между двумя мембранами, которые деформируются в ответ на электрический заряд.
Команда протестировала робота в нескольких условиях: на глубине 70 метров в озере; на глубине 3200 метров в Южно-Китайском море; и, наконец, на самом дне океана.
Ученые, рецензировавшие работу Ли и его коллег, отмечают, что данный робот довольно медлителен и не способен противостоять мощным подводным течениям. Однако его конструкция закладывает основы для будущих более совершенных механизмов, которые помогут ответить на многие вопросы о таинственных уголках на самом дне океана.
Источник Nat-geo.ru/science