Робот ходит по воде

02.09.2025

На протяжении столетий ученые наблюдали за тем, как природа решает задачи, с которыми человек сталкивается только в последние десятилетия. Одним из самых ярких примеров такого "биологического инженерного подражания" стала новая разработка международной команды исследователей, которые сумели создать миниатюрного робота, способного стремительно передвигаться по поверхности воды. Идея возникла благодаря наблюдению за удивительными насекомыми - водомерками рода Rhagovelia, живущими в быстрых реках.

До недавнего времени способность уверенно перемещаться по водной глади оставалась для инженеров почти недостижимой целью. Роботы успешно справлялись с доставкой грузов, исследованием планет или даже проведением операций, но удержаться и тем более разогнаться на воде они не могли. Вдохновившись уникальными возможностями Rhagovelia, ученые обратились к тонким механизмам, позволяющим этим насекомым скользить по поверхности с невероятной скоростью и маневренностью.

Размером всего с зернышко риса, водомерки демонстрируют способности, которые кажутся почти невозможными. Они достигают скорости до 120 длин собственного тела в секунду и способны выполнять резкие повороты всего за 50 миллисекунд. Словно паря над водой, они показывают, что природа давно придумала решения, о которых инженерам только предстоит узнать.

Ключ к разгадке оказался в необычных веерообразных структурах на средней паре ног насекомого. Долгое время считалось, что ими управляют мышцы, однако биомеханик Виктор Ортега-Хименес из Калифорнийского университета в Беркли после пяти лет наблюдений доказал, что этот процесс полностью пассивен. Веера раскрываются и складываются благодаря силам поверхностного натяжения и капиллярным эффектам, без участия мускулатуры.

Когда ножка водомерки касается поверхности воды, веер мгновенно распахивается, увеличивая площадь соприкосновения и усиливая отталкивание. Этот процесс происходит примерно в десять раз быстрее, чем моргает человеческий глаз. Как только нога поднимается, структура тут же складывается, не мешая движению. Дополнительную роль играет и гидрофобность поверхности конечностей: вода не задерживается на них, не утяжеляя насекомое.

Чтобы рассмотреть устройство таких вееров, ученые использовали сканирующий электронный микроскоп. Оказалось, что они состоят из множества тонких щетинок, каждая из которых покрыта еще более мелкими ворсинками. Именно эта многоуровневая структура обеспечивает уникальные свойства, которые ранее не были известны исследователям.

Используя эти открытия, специалисты из университетов США и Южной Кореи создали миниатюрного робота, получившего название Rhagobot. Его снабдили крошечным веером весом всего один миллиграмм, который точно воспроизводит работу природного аналога. В результате робот научился разгоняться, тормозить и менять траекторию прямо на поверхности воды, имитируя движения насекомого с поразительной точностью.

<< Назад: Беспроводные наушники Edifier Lolli Pro SE 03.09.2025

>> Вперед: Переносная зарядная станция Bluetti Pioneer Na 02.09.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Солнечные пятна влияют на климат 07.09.2012 Ученые давно подозревали, что 11-летний солнечный цикл влияет на климат отдельных регионов на Земле. Хотя учет среднегодовых температур не давал возможности подтвердить предполагаемые закономерности. Теперь же международная команда исследователей сумела обнаружить, что необычно холодные зимы в Центральной Европе напрямую связаны с низкой солнечной активностью - это как раз те периоды, когда количество солнечных пятен было минимальным. И ключевым фактором стал учет тех лет, когда покрывались льдом крупнейшие реки Германии, и в первую очередь, могучий Рейн. Несмотря на то, что в целом поверхность Земли продолжает нагреваться, новые наблюдения выявили четкую зависимость между периодами низкой солнечной активности и некоторым похолоданием на ограниченной территории Центральной Европы. Как сказал Франк Сирокко, руководитель исследовательской группы и профессор университета Иоганна Гуттенберга в Майнце, наблюдать за периодами похолодания можно в первую очередь по поведению реки Рейн: либо она замерзла, либо нет. С начала XIX до середины XX века широкий и полноводный Рейн активно использовали для грузового судоходства. В годовой отчетной документации речных портов на этой реке обязательно отображались сведения, когда и в какой части Рейн покрывался льдом. Ученые использовали эти легкодоступные документы, а также другие исторические сведения, чтобы определить число эпизодов замораживания, начиная с 1780 года. Сирокко и его коллеги обнаружили, что между 1780 и 1963 годами Рейн замерз в нескольких местах четырнадцать раз. Огромные размеры реки означают, что речь идет об очень низких температурах. Сопоставление эпизодов вставания рек с 11-летним циклом солнечной активности - циклом изменения магнитного поля Солнца и, как следствие, общей мощности излучения, - позволили профессору Сирокко и его коллегам установить, что в десяти случаях из четырнадцати Рейн замерз именно тогда, когда на Солнце было минимальное число пятен. Используя статистические методы, ученые подсчитали, что с вероятностью в 99% холодные зимы Центральной Европы неразрывно связаны с низкой солнечной активностью. Когда число пятен уменьшается, Солнце излучает меньше ультрафиолета. Меньше излучения - меньше нагрев атмосферы, что влечет изменение режима циркуляции воздушных потоков в тропосфере и стратосфере Земли. Эти изменения приводят к таким климатическим явлениям, как САК (Северо-Атлантическое колебание). Авторы исследования показывают, что данные изменения вызывают не только охлаждение в некоторых частях Центральной Европы, но и потепление в других европейских странах, таких как Исландия. Таким образом, снижение солнечной активности не обязательно охладит весь земной шар. На самом деле, климат представляет собой сложную систему. И краткосрочный локальный температурный провал только временно маскирует эффект глобального потепления. Но ученые не отрицают антропогенный фактор в изменении климата. "Климат не описывается только одной переменной, - говорит профессор Сирокко. - На самом деле, мы имеем дело как минимум с пятью или шестью переменными. Одной из них, безусловно, является углекислый газ, а другой - солнечная активность".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025