اگه تا حالا یه مستند حیات وحش دیدی که توش پرندههای غولپیکر بالای اقیانوس پرسه میزنن، احتمالش هست که آلباتروس رو دیده باشی. این پرندهها واقعاً عجیبن! بالهاشون تقریباً سه متره (یعنی حدود ۱۱ فوت)، و میتونن ساعتها و کیلومترها بدون حتی یک تکون کوچیک بال پرواز کنن.
حالا یه استاد ریاضی تو دانشگاه سینسیناتی (UC)، به اسم سامهای عیسا (Sameh Elsa)، با تیمش برنامه داره یه مدل جدید از پهپادها بسازه که تقریباً یه جورایی تبدیل میشن به آلباتروسِ الکتریکی! اون و همکاراش از پرواز عجیب و غریب این پرنده الهام گرفتن تا پهپادهایی بسازن که مثل خودش بدون استفاده از موتور، فقط با باد، مدت طولانی تو آسمون بمونن.
سامهای عیسا برای این پروژه از سازمان پیشرفته تحقیقات دفاعی آمریکا که بهش DARPA میگن (یعنی همون سازمان معروفی که معمولاً کارش حمایت از پروژههای خفن برای ارتش آمریکاست) حدود ۷۰۰ هزار دلار بودجه گرفته. هدفشون اینه که با چیزی به اسم بیومیمیکری کار کنن. بیومیمیکری یعنی الهام گرفتن از طبیعت و موجودات زنده برای طراحی چیزهای مهندسی، مثلاً مثل همین آلباتروس!
اون چیزی که خیلی سامهای رو هیجانزده کرده، تکنیکی به اسم dynamic soaring ـه. dynamic soaring یعنی «پرواز دینامیک موجی»؛ یه جور تکنیک که آلباتروسها برای حفظ ارتفاع و سرعت ازش استفاده میکنن و تقریباً هیچوقت مجبور نیستن بال بزنن. آلباتروس اول خودش رو مثل قایق بادبانی جلوی باد قرار میده تا ارتفاع بگیره و وارد جریانهای سریعتر هوا بشه. بعد وقتی که سرعتش کم میشه، یه پیچ هوشمندانه میزنه و دوباره اوج میگیره. این سیکل رو بارها و بارها تکرار میکنه. اینطوری میتونه ساعتها حتی بدون اینکه بال بزنه روی اقیانوسها حرکت کنه.
طبق حرفای سامهای، با GPS که به آلباتروسها وصل شده، دیدن این حیوونا فقط تو یه هفته صدها مایل پرواز میکنن. جالبه بدونی که اگه حساب کنیم کل عمرشون رو، تقریباً ۲۰ برابر فاصله زمین تا ماه رو پرواز کردن! تازه، دماغ حساسشون هم کلی کمک میکنه جهت باد و جریان هوا رو دقیق تشخیص بدن و سریعاً تو همون لحظه بهترین مسیر رو انتخاب کنن.
سامهای و تیمش حتی این مهارت رو با کامپیوتر مقایسه کردن! حتی پیشرفتهترین کامپیوترها هم تو شبیهسازها نمیتونستن مثل آلباتروس در لحظه بهترین مسیر رو پیدا کنن. مثلاً فقط چند ثانیه از دیتای پرواز آلباتروس، داستانهایی انقدر پیچیدهست که تولیدش با کامپیوتر صد ثانیه طول میکشه، ولی پرنده زنده تو همون لحظه یعنی زنده و real-time داره این کارُ میکنه، اونم با دقت عجیب!
پس حالا سوال اینه: چطور میشه یه پهپاد رو بر پایه همین داستان جذاب، مثل یه آلباتروس واقعی، ساخت؟ سامهای میگه برای اینکه یه پهپاد بتونه واقعاً مثل آلباتروس پرواز کنه، باید بتونه تو لحظهٔ پرواز دائماً سرعت باد و جهتش رو اندازهگیری کنه، زاویه بالها رو با شرایط لحظهای تنظیم کنه و همزمان بهترین حالت پرواز رو انتخاب کنه. یعنی کنترل پرواز هوشمند و انعطافپذیر و باعث میشه با کمترین انرژی، بیشترین مسافت طی بشه.
خلاصه، چیزی که همیشه واسه آدمها جذابه، پرواز کردنه؛ چون ما ذاتاً نمیتونیم پرواز کنیم، همیشه هم تو رویا دوست داشتیم پرنده باشیم. از همین روست که مهندسا عاشق الهام گرفتن از طبیعت و پرندهها شدن و تا امروز کلی وسایل پرنده با الهام از پرندگان ساختن. مثل همین پروژه بیومیمیکری که قراره با تکنیک dynamic soaring آلباتروس، پهپادهایی بسازن که یه جورایی با باد دوست حسابی بشن!
تیم سامهای دارن روشهایی رو طراحی میکنن که سیستم کنترل پرواز پهپادها رو بر اساس رفتار آلباتروس واقعی تنظیم کنن. یعنی این مدل پهپادها دیگه محدودیت باتری و انرژی ندارن و بیشتر از هر موقع دیگهای میتونن تو آسمون بمونن. جالبتر اینکه میخوان نتایج کار رو با همکاری شرکتهای هوایی و DARPA بسنجن تا دقیق بفهمن روش آلباتروسی چقدر واقعاً انرژیبرتر و بهصرفهتر از پهپادهای معمولیه.
به قول خود سامهای: طبیعت تو میلیونها سال تکامل، پرواز رو به تکامل رسونده؛ ما فقط داریم یه کوچولو از این علم طبیعی رو قرض میگیریم تا برای آدمها استفاده کنیم! در کل این پروژه نشون میده چطور علم، خلاقیت و نبوغ طبیعت رو کنار هم بذاری، میشه خیلی چیزای عجیب و فوقالعاده ساخت. پس دفعه بعدی که پرندهای رو بیحال تو آسمون دیدی که بال نمیزنه، شاید واقعاً داری آینده پهپادهای خودکار رو با چشم خودت میبینی!
منبع: +
