Karaluch w kombinezonie nurka. Jak owad-cyborg ratuje ludzi spod gruzów

Karaluch w skafandrze nurkowym? To nie scena z filmu grozy, tylko realny projekt ratunkowy, w którym żywy owad wyposażony w elektroniczny sterownik i miniaturowy system oddechowy przemierza zalane tunele, by odnaleźć ludzi pod gruzami.

To żywy owad, nie robot

→ Czytaj też: Zamrozili światłowód do -196°C. Efekt może zmienić komputery na zawsze

Badacze z Nanyang Technological University w Singapurze nie zbudowali sztucznego robota przypominającego karalucha. Wykorzystali osobnika karaczana madagaskarskiego – dużego, odpornego i bezskrzydłego – i na jego ciele zamontowali miniaturowy sterownik. Wysyła on impulsy elektryczne, które wpływają na kierunek poruszania się owada, ale nie napędzają jego mięśni – te pracują naturalnie.

Dzięki temu rozwiązaniu cyborg zachowuje zdumiewającą sprawność biologiczną. Przeciska się przez szczeliny, wspina po nierównościach i nie potrzebuje pokładowej baterii do zasilania silników, bo korzysta z własnych rezerw energetycznych. Zbudowanie od podstaw mikrorobota o podobnej mobilności byłoby niezwykle trudne i kosztowne. Jak podkreślają inżynierowie, natura rozwiązała problemy miniaturyzacji miliony lat temu.

Minikombinezon z butlą tlenową

→ Czytaj też: Most z drukarki 3D w 20 godzin. MIT tnie beton o 76% i zmienia budownictwo

Do tej pory cyborgiczne owady radziły sobie tylko na lądzie. Tymczasem w katastrofach – po trzęsieniu ziemi, powodzi czy awarii – pod gruzami często zalegają kałuże i woda odcięta od powierzchni. Karaczan, jak każdy lądowy owad, oddycha przez przetchlinki i tonie w kilka minut. Aby to zmienić, singapurski zespół wydrukował w technologii 3D przezroczysty zbiornik, w którym umieszczono gąbkę pokrytą dwutlenkiem manganu. Po wstrzyknięciu rozcieńczonego nadtlenku wodoru zachodzi kontrolowana reakcja chemiczna, powoli uwalniająca tlen.

System nie potrzebuje elektroniki – ciśnienie i katalizator robią wszystko. Tlen spływa silikonowymi rurkami bezpośrednio do przetchlinek na tułowiu karalucha. Elastyczna, wodoodporna osłona otacza owada, tworząc miniaturową „bańkę” odcinającą wodę. Tak wyposażony owad przypomina nurka z butlą tlenową, ale wszystko waży zaledwie kilka gramów. Wybór gatunku nie był przypadkowy: karaczan madagaskarski osiąga długość około 6 cm i nie ma skrzydeł, co ułatwia montaż sprzętu bez ryzyka uszkodzenia delikatnych błon.

Trzy godziny pod wodą

W testach cyborg z kombinezonem mógł pozostawać aktywny pod wodą od 2 do 3 godzin i wciąż reagował na elektryczne komendy. Dla porównania osobnik bez osłony dusił się w niecałe dwie minuty. Na lądzie owady w osprzęcie rozwijały prędkość średnio 87,5 mm/s, a w zanurzeniu – 78,4 mm/s. To spadek tylko o około 10 procent w ruchu prostym, choć manewry skręcania były już wyraźnie utrudnione przez opór cieczy.

Ta zdolność do nieprzerwanego działania – wejścia do wody, przebycia zalanej przestrzeni i wyjścia na drugi brzeg – daje owadom-cyborgom przewagę nieosiągalną dla współczesnych mikrorobotów. W przeciwieństwie do psa ratowniczego, który nie wejdzie w wąską szczelinę, ani drona, który nie przetrwa w wodzie, hybrydowy owad łączy zdolność penetracji gruzu z odpornością na zalanie. Dzięki prostocie chemicznego generatora tlenu system jest odporny na awarie i zużywa minimalną ilość energii.

Od pytań etycznych po realne misje

W przyszłości taki cyborg mógłby przenosić mikrofon, kamerę termowizyjną, czujnik dwutlenku węgla albo prosty nadajnik lokalizacyjny. Na razie największą barierą nie jest miniaturyzacja czujników, lecz akceptacja społeczna. Pomysł sterowania żywym organizmem budzi sprzeciw, a wizerunek karalucha wywołuje odrazę. Naukowcy zaznaczają jednak, że rurki można usunąć bezboleśnie, a owady po eksperymentach wróciły do normalnego funkcjonowania.

Singapurski projekt przesuwa granicę między robotyką a biologią i pokazuje, że najbardziej nieoczywiste pomysły mogą uratować życie. Gdy pod gruzami uwięzieni są ludzie, a czas ucieka, karaluch w kombinezonie nurka nie wydaje się już tak absurdalny.