Μίνι στολές κατάδυσης επιτρέπουν σε τηλεκατευθυνόμενες κατσαρίδες να ψάχνουν για επιζώντες στο νερό

Σμήνη από έντομα-σάιμποργκ, που ελέγχονται εξ αποστάσεως μέσω ηλεκτρικών εμφυτευμάτων, μπορούν πλέον να κινούνται υποβρυχίως χάρη σε μικροσκοπικές στολές κατάδυσης, οι οποίες τους παρέχουν οξυγόνο και ανοίγουν τον δρόμο για εφαρμογές από τις επιχειρήσεις διάσωσης έως –θεωρητικά – την εξερεύνηση του Άρη.

Η ερευνητική ομάδα του Hirotaka Sato, στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Nanyang της Σιγκαπούρης, είχε δείξει ήδη από το 2021 ότι κατσαρίδες του είδους Gromphadorhina portentosa μπορούν να κατευθύνονται από απόσταση με ηλεκτρόδια εμφυτευμένα σε αισθητήρια όργανα που ονομάζονται κέρκοι. Το 2024, η ίδια ομάδα παρουσίασε σμήνος 20 τέτοιων εντόμων-σάιμποργκ, ικανών να συντονίζουν την κίνησή τους.

Ο αρχικός στόχος ήταν η ανάπτυξη βιολογικών ρομπότ που θα μπορούσαν να απελευθερώνονται μαζικά μετά από φυσικές καταστροφές, εξοπλισμένα με αισθητήρες υπερύθρων, για να εντοπίζουν επιζώντες σε χαλάσματα ή δύσβατα σημεία, αναφέρει το New Scientist. Οι κατσαρίδες προσφέρουν μια σχεδόν έτοιμη «πλατφόρμα»: διαθέτουν λειτουργική πηγή ενέργειας, κινούνται αποτελεσματικά, αποφεύγουν εμπόδια με φυσικά αντανακλαστικά – ικανότητες που οι μηχανικοί εξακολουθούν να δυσκολεύονται να αναπαράγουν σε τόσο μικρή κλίμακα.

Πώς λειτουργεί η στολή κατάδυσης

Υπήρχε όμως ένα σημαντικό εμπόδιο: οι πλημμυρισμένες περιοχές, που είναι συχνές σε ζώνες καταστροφών. Για να το ξεπεράσουν, οι ερευνητές σχεδίασαν μια ειδική στολή που επιτρέπει στα έντομα να περπατούν υποβρυχίως.

Οι κατσαρίδες αναπνέουν από μικρούς πόρους που ονομάζονται στίγματα και βρίσκονται στην κοιλιά και στον θώρακά τους. Η ομάδα δημιούργησε με τρισδιάστατη εκτύπωση μια αδιάβροχη στολή από ρητίνη, η οποία προστατεύει τα κοιλιακά στίγματα από το νερό. Μικροσκοπικοί σωλήνες οδηγούν προς τα εμπρός και συνδέονται απευθείας με τα στίγματα του θώρακα, καθώς μια μεγαλύτερη στολή που θα κάλυπτε και τον θώρακα θα εμπόδιζε την κίνηση των ποδιών.

Αντί για φιάλη πεπιεσμένου οξυγόνου, όπως στις ανθρώπινες καταδυτικές στολές, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μείγμα υπεροξειδίου του υδρογόνου και διοξειδίου του μαγγανίου. Όταν οι δύο ουσίες αντιδρούν, το υπεροξείδιο του υδρογόνου διασπάται και παράγει οξυγόνο, το οποίο μπορεί να απορροφήσει η κατσαρίδα.

Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Φορώντας τη στολή, οι κατσαρίδες κατάφεραν να περπατούν κάτω από το νερό για έως και τρεις ώρες, σε βάθος έως 50 εκατοστών, χωρίς εμφανείς βλάβες. Τα πέντε έντομα που παρακολουθήθηκαν μετά τα πειράματα παρέμεναν υγιή τρεις ημέρες αργότερα.

Ακόμη πιο ενδιαφέρον ήταν ότι η στολή δεν περιόρισε ιδιαίτερα την κίνησή τους. Στη στεριά, τα έντομα-σάιμποργκ με τη στολή κινούνταν με μέση ταχύτητα 87,5 χιλιοστών το δευτερόλεπτο. Κάτω από το νερό, η ταχύτητα μειώθηκε μόλις στα 78,4 χιλιοστά το δευτερόλεπτο, δείχνοντας ότι μπορούσαν να κινούνται αρκετά φυσικά ακόμη και σε υδάτινο περιβάλλον. Η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications.

Μακρινός στόχος το διάστημα

Ο Σάτο εκτιμά ότι η τεχνολογία μπορεί να κάνει τα έντομα-σάιμποργκ πολύ πιο χρήσιμα σε αποστολές έρευνας και διάσωσης. Ωστόσο, βλέπει και πιο μακρινούς στόχους. Όπως λέει, το απώτερο όραμα είναι η χρήση ανάλογων συστημάτων στο διάστημα, ακόμη και στην επιφάνεια του Άρη. Για τον λόγο αυτό, η ομάδα σχεδιάζει να δοκιμάσει τις στολές σε ακραίες συνθήκες, όπως πολύ χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες, κενό και έντονη ακτινοβολία.

Η αποστολή τους στον Άρη, πάντως, θα συναντούσε σοβαρές ενστάσεις, καθώς θα υπήρχε κίνδυνος μόλυνσης του πλανήτη με μικρόβια από τη Γη. Προς το παρόν, η πιο ρεαλιστική χρήση τους φαίνεται να βρίσκεται πολύ πιο κοντά: σε πλημμυρισμένα ερείπια, επικίνδυνες περιοχές και σημεία όπου ένα μικροσκοπικό ζωντανό «ρομπότ» μπορεί να φτάσει εκεί όπου οι άνθρωποι και οι μηχανές δυσκολεύονται.