Тараканы-киборги уже несколько лет рассматриваются как перспективный инструмент для обследования завалов после землетрясений и других катастроф. Благодаря компактным размерам они способны проникать туда, куда не доберутся ни люди, ни крупные роботы. Однако до сих пор такие биогибридные системы имели серьезное ограничение — они практически не могли работать в затопленных пространствах.
Команда специалистов из Наньянского технологического университета в Сингапуре и Университета Васэда в Японии решила эту проблему, создав миниатюрный «водолазный костюм» для насекомых. Легкая конструкция, изготовленная с помощью 3D-печати, позволяет тараканам дышать под водой и в условиях недостатка кислорода до трех часов, превращая их в полноценных амфибийных разведчиков.
В основе разработки лежит автономная химическая система генерации кислорода. Инженерам удалось создать компактный дыхательный модуль, который практически не влияет на подвижность насекомого. Размер устройства составляет всего 10×10 миллиметров, а внутри размещена небольшая губка с катализатором на основе диоксида марганца. При взаимодействии с перекисью водорода она постепенно выделяет кислород, который через четыре мягкие силиконовые трубки поступает непосредственно к дыхальцам таракана.
По словам авторов исследования, главной задачей было создать максимально легкую систему, способную обеспечивать насекомое воздухом без ущерба для его естественной подвижности. Для этого инженеры объединили гибкую водонепроницаемую оболочку с простым химическим генератором кислорода, который не требует сложной электроники или громоздких компонентов.
Во время испытаний тараканы в новых костюмах успешно проходили маршруты с полностью затопленными тоннелями и камерами, заполненными углекислым газом. При этом скорость их передвижения практически не снижалась: если на суше насекомые развивали около 87,5 миллиметра в секунду, то под водой сохраняли скорость примерно 78,4 миллиметра в секунду. Контрольные группы без защитной системы быстро погибали при погружении.
Разработчики отмечают, что подобная технология особенно актуальна для современных спасательных операций. После сильных землетрясений разрушенные здания нередко оказываются частично затоплены из-за прорыва водопроводов или сильных дождей. Именно такие условия до сих пор были непреодолимым препятствием для насекомых-киборгов.
Подобные системы уже применялись в реальных спасательных работах, в том числе после разрушительного землетрясения магнитудой 7,7 в Мьянме. Возможность свободно перемещаться как по суше, так и под водой значительно расширяет потенциальную область их применения и повышает шансы быстрее обнаружить людей под завалами.
Следующим этапом проекта станет оснащение тараканов тепловизионными камерами, дополнительными навигационными датчиками и более совершенными системами дистанционного управления. Исследователи рассчитывают, что в будущем подобные биогибридные платформы смогут стать важной частью спасательных операций, дополняя традиционную робототехнику там, где использование обычных машин оказывается невозможным.
