Природа – неисчерпаемый источник уникальных инженерных решений, в чем лишний раз убедилась международная группа ученых, возглавляемая профессором Ричардом Бомфри из Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне. Они изучили сенсорный механизм самцов комара Culex quinquefasciatus, что помогло им воссоздать способность насекомого обнаруживать препятствия с помощью воздушного потока.
Исследователей прежде всего заинтересовало то, как эти насекомые ориентируются в кромешной темноте. Как оказалось, это возможно благодаря так называемой механочувствительности – способности обнаруживать препятствия без участия органов зрения. В отличие от летучих мышей, использующих биологическую эхолокацию, комариная «РЛС» состоит из крыльев, создающих воздушный поток, и чувствительных антенн-рецепторов.
Комары в полете машут крыльями с большой частотой (до 1000 Гц), создавая воздушные потоки. При столкновении потоков с препятствиями их конфигурация изменяется, что тут же фиксируют множество рецепторов – органы Джонстона. Это дает насекомому возможность построить картинку окружающего пространства.
Чтобы понять, как это работает, ученые сделали высокоскоростные записи полета комара, а затем проанализировали результаты с помощью вычислительных моделей динамики жидкостей. Они обнаружили, что органы Джонстона идеально расположены для измерения изменений структуры потоков, поскольку перепады давления были самыми большими над головой комара, и лучше всего комары «работали» на малой высоте.
Результаты исследований стали основой для создания миниатюрного сенсорного устройства, которым исследователи оснастили маленький квадрокоптер. В процессе полета дрон с его помощью обнаруживал на безопасном расстоянии препятствия и стены помещения, практически не тратя времени на обработку данных.
