Первыми оценили возможности новой науки гидробионики военные. И с учетом хорошего финансирования военной отрасли, в этой сфере сделано уже много открытий, к счастью, многие из них применяются и в мирных целях.
Гидробионты и военно-морской флот
Современная военно-морская техника все чаще использует подводные «беспилотники» – автономные роботизированные подводные аппараты (ПА) для решения и военных, и гражданских и задач: борьбы с минами, противолодочной обороны, обеспечения безопасности на море, сбора разведывательной информации, мониторинга состояния водной среды. Особое внимание конструкторов привлекают подводные роботы, имитирующие движение живых существ – рыб, крабов, медуз, змей. Самые развитые страны уже строят подводных и надводных роботов. По прогнозам экспертов, оборонные ведомства крупнейших стран мира в ближайшие 10 лет истратят на покупку ПА 1,1 млрд. долларов. Для мирных нужд потребуется около полутора тысяч аппаратов.
Современные промышленные технологии и новые материалы позволяют использовать природные феномены для создания боевой техники.
Уже создан робот, похожий на рыбу длиной в метр, он двигается по тем же принципам, что и рыба, это существенно экономит энергию. Крабообразный робот для обнаружения и уничтожения подводных мин передвигается на шести «ногах» и под водой, ему не страшны прибой и подводные течениям.
Механика и гидродинамика движения рыб очень сложны, поэтому есть разные гипотезы для объяснения того, как движутся рыбы. Некоторые исследователи предполагают, что вдоль тела рыбы распространяется бегущая волна из мускульных сокращений, создающая зоны повышенного и пониженного давлений вдоль тела рыбы, эта результирующая сила и двигает рыбу вперед. Органами движения различных рыб являются все ее тело и плавники (угрь) либо задняя часть туловища (скумбрия). Большинство ПА имитируют способ движения скумбрии.
В США создан робот «Желтый тунец» длиной около двух с половиной метров, развивающий скорость до 5 км/ч. Робота-рыбу планируют применять для противоминных операций, патрулирования акваторий, ведения разведки и наблюдения, связи с подлодками. Подводный микроробот «Лобстер» для разминирования подводных территорий, по форме напоминающий омара, имеет массу около 4 кг и длину 61 см.
Гидробионты и мирная наука
Исследователи из Bell Labs обнаружили, что глубоководные морские губки содержат оптоволокно, очень близкое к самым современным типам волокон, используемых в телекоммуникационных сетях, причем, по некоторым характеристикам природное оптоволокно может превзойти искусственное. Немного уступая по прозрачности лучшим искусственным образцам, природные волокна более устойчивы к механическим воздействиям, особенно при испытаниях на разрыв и изгиб. Именно эти механические свойства оказались бы очень полезными, поскольку при появлении трещин или разрыве в оптоволокне его приходится заменять, а это очень дорого.
Вторая особенность – возможность появления подобного вещества при температуре около 0 град.С, в то время как в заводских условиях для этого нужна высокотемпературная обработка. К сожалению, в лабораторных условиях пока не удалось воспроизвести это творение природы.
У акул и скатов есть каналы на голове и в передней части туловища, воспринимающие изменения температуры на 0,1 градуса. Рыбы, судя по всему, ощущают блуждающие токи, вызванные электризацией воздуха. Некоторые медузы реагируют на инфразвуковые колебания, возникающие перед штормом.
Исследование особенностей строения морских организмов даёт новые идеи для технического конструирования. Кожа дельфина, который способен развивать очень большую скорость, не смачивается водой, а ее эластичная и упругая структура помогает устранить турбулентные завихрения и позволяет ему скользить в воде с минимальным сопротивлением. По образу и подобию кожи дельфина разработана специальная обшивка – искусственная кожа «ламинфло», которая дала возможность повысить скорость морских судов на 15-20%.
Лобстер – рентгенотехник
Рентгеновские аппараты имеют большие размеры из-за физических свойств рентгеновских лучей.
Размеры лобстеров, живущих в океанских глубинах, гораздо меньше, но их «рентгеновское зрение» намного лучше «зрения» наших аппаратов. Ученые придумали, как воспроизвести «рентгеновский аппарат» лобстера и сделать новый миниатюрный рентгеновский аппарат.
Рентгеновское устройство под названием Lobster Eye (глаз лобстера) представляет собой портативный «фонарь», который «просвечивает» насквозь стальную стену толщиной 7,5 сантиметров. Министерство национальной безопасности США уже вложило миллион долларов в проект Lobster Eye, планируя обнаруживать с его помощью контрабанду.
Акула – лучший санитар
Внутрибольничные инфекции во всем мире уносят сотни тысяч жизней ежегодно, хотя в больницах постоянно борются за чистоту, кварцуют палаты, пользуются дезинфицирующими растворами. А вот акулам удается оставаться абсолютно стерильными уже миллионы лет. И благодаря им борьба с инфекцией сегодня вполне может стать успешной.
В отличие от других крупных морских жителей, к акулам не прилипают ил, водоросли, разные рачки и ракушки. Это явление объясняется тем, что все тело акулы покрыто крошечными и бугристыми чешуйками, водоросли и рачки не могут за них зацепиться, и болезнетворные бактерии с вирусами тоже.
По аналогии с акульей кожей компания Sharklet Technologies разработала и производит пластиковый оберточный материал, который успешно прошел испытания в больницах на поверхностях, до которых люди дотрагиваются чаще всего (выключатели, клавиатуры, дверные ручки), и где скапливается больше всего микробов.
К сожалению, работы по гидробионике требуют больших затрат и в настоящее время успешнее развиваются за рубежом, чем в России.
Тем не менее, отечественные ученые также продолжают изучение гидробионтов. Дальневосточные специалисты доказали, например, что у акулы имеется множество необыкновенных свойств и помимо строения кожи. Гидролизаты хрящевой ткани акулы и ската включены в состав оздоровительных продуктов для суставов АРТРОФИШ и для повышения потенции ЭКСТРА СИЛА.
Хочется верить, что впереди нас ждут сенсационные открытия отечественных исследователей и в области гидробионики.
