Черепаха-робот Мадлен решает вопрос о числе плавников

Четыре плавника или два? Сколько нужно плавников, чтобы продвигать себя через толщу воды? Морские черепахи и львы, а также пингвины полагаются для толчка на одну пару, двумя другими они управляют движением. А вот древние гигантские черепахи времён Мезозоя использовали все четыре. Так сколько?

 

 

Найти ответ должна помочь черепаха-робот.

"Чтобы понять, как смоделировать поведение подводных пловцов, продвигающих себя многократными придатками, мы провели эксперименты с нашим роботом Мадлен", — пишет американский биолог Джон Лонг (John H. Long) и трое его коллег из колледжа Вассара (Vassar College) в апрельском номере журнала института физики (IOP).

Уж ни в честь Мадлен ли Олбрайт (Madeleine Albright), бывшего госсекретаря США, прозвали подводного робота? Непонятно. Зато известно, что у машины есть другое название — TransPhibian. Так её окрестили создатели из компании Nekton Research, подразделения университета Дюка (Duke University), специализирующегося на разработке маленьких автономных и полуавтономных роботов.

Дистанционно управляемая Мадлен по своим габаритам старается походить на оливковую морскую черепаху (Lepidochelys olivacea). Её прямоугольное тело (80 на 30 сантиметров) весит 24 килограмма. Журнал New Scientist указывает, что "робот также имеет сопоставимую с черепахой выходную мощность, между 5 и 10 ваттами на килограмм, в зависимости от нагрузки".

Lepidochelys olivacea, известная также как Kemp's Ridley или Olive Ridley. В отличие от Мадлен может ходить по суше (фото William Flaxington).' width=478 height=302>

У робота она — предмет для подражания. Морская черепаха Lepidochelys olivacea, известная также как Kemp's Ridley или Olive Ridley. В отличие от Мадлен может ходить по суше (фото William Flaxington).

Четыре плавника из полиуретана имеют такую же жёсткость, как у живой черепахи, но независимо друг от друга управляются, понятное дело, электродвигателями, связанными с бортовым компьютером.

TransPhibian также оснащена несколькими датчиками, видеокамерами, сонаром, альтиметром и акселерометром.

Увидеть Мадлен в действии можно своими глазами: New Scientist располагает 11-секундным видеороликом (3 мегабайта в формате MOV) – там робот в бассейне резво суетит всеми плавниками и делает пару переворотов.

Трудно сказать, похоже ли плаванье Мадлен на передвижение гигантских черепах в мезозойских морях между 251 и 65 миллионами лет назад, когда они так же использовали для толчка все четыре плавника. Кульбиты древних животных под водой мы не видели, не застали.

TransPhibian – маленькая, быстрая и манёвренная машинка (изображения John Long/New Scientist).

Лонг сотоварищи сообщают, что, задействуя то два, то четыре плавника, проверили восемь подводных "походок". Что же они выяснили в итоге?

А то, что четыре плавника более эффективны для ускорения и остановки, но в целом требуют больше энергии, в то время как два плавника лучше подходят, чтобы просто плыть вперёд, так сказать, для выполнения круиза.

С двумя парами плавников TransPhibian требуется на 44% меньше места для полной остановки, и она может достигнуть скорости 0,7 метра в секунду, что на 20% быстрее по сравнению с двумя плавниками. Вместе с тем для избегания препятствий очень полезна возможность переключения с двух на четыре плавника — так робот двигается манёвреннее.

Хотя ответить на фундаментальные вопросы о том, как плавали доисторические животные, Мадлен вряд ли сможет (те же плезиозавры использовали плавники не как черепахи — они, скорее, махали ими как птицы крыльями), исследователи надеются с помощью робота научиться строить более совершенные автономные подводные транспортные средства.

Очевидно, в четырёхплавниковом исполнении они будут эффективнее, чем с двумя. А, может, попробовать шесть или восемь? Нет. Во всяком случае, не в колледже Вассара, где Лонг с коллегами пытаются копировать животных. "Если природа сделала именно так, это должно быть хорошо", — говорит учёный. Наверное, он прав.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru