حشرات جاسوس

سامانه ي هاي نوين، جادوي مهندسي هوافضا در قرن 21

يک مگس مدام در گوش شما وز وز مي کند! با هيچ افشانه ي حشره کشي حريفش نمي شويد! هوشمندانه از ضربات مگس نيز مي گريزد! پس شايد يک مگس معمولي نباشد! يک مگس جاسوس...! در اين بخش از سامانه هاي نوين، جادوي مهندسي هوافضا در قرن 21، به معرفي و بررسي حشرات جاسوس پرداخته شده است. حتماً مطالعه کنيد.

1- مقدمه

گمان کنيد کشوري براي جنگ به يک سرزمني ناشناخته رفته و نبرد در حال آغاز است. سربازان و نيروي زميني کشور مقابل براي شکل دهي آفندي همه جانبه آماده شده و در سه کيلومتري حريف مستقر مي شوند. در حالي که نمي دانند هر جنبش آنها به وسيله ي حشرات روباتيکي که به دوربين هاي کوچک آراسته شده و بر فراز آن سرزمين پرواز مي کنند، ديده مي شود. اين مگس هاي روباتيکي کوچک (ريزپرنده ها) که ريزرسانگرهاي هوايي نيز ناميده مي شوند، بالاي سر نيروهاي زميني پرواز خواهند کرد.
وزارت دفاع آمريکا ميليون ها دلار براي گسترش اين ريزرسانگرها هزينه کرده است. اين حشرات جاسوص بهترين و کامل ترين ابزار براي پاسداري جان سربازان در مأموريت هاي شناسايي هستند. امروزه گردآوري داده هاي شناسايي هنگام نبرد و با مستقر کردن سربازان و هواپيماها بسيار پرخطر است و در عين حال تصويرگيري ماهواره اي به صورت فوري قابل دسترس براي سربازان نيست.
آژانس طرح هاي پژوهشي پيشرفته دفاعي بر روي گروه هاي پژوهشي گوناگوني براي گسترش و پيشرفت ريزرسانگر هاي هوايي که طول، عرض و ارتفاع آنها بيش از 15 سانتي متر نيست، سرمايه گذاري کرده است. اين هواپيماهاي کوچک ازکوچک ترين هواپيماهاي بدون سرنشيني که تا به امروز ساخته شده اند نيز کوچک تر خواهند بود.دسته اي از اين ريزرسانگرها طراحي شده اند تا پرواز و جنبش هاي حشرات (مگس ها، زنبورها و سنجاقک ها) را تقليد کنند.

2- آموزش پرواز

نکته هاي زيادي براي پرواز و هوانوردي از مگس ها مي توان آموخت که با استفاده از هيچ هواپيماي بال ثابتي قابل آموختن نيست. سال هاي گذشته در باره ي مکانيزم و ساختار پرواز حشرات، شناخت زيادي نبود در حالي که آنها کهن ترين هوانوردان جهان هستند. حتي برخي اوقالت به اين حشرات جست هاي جنگي طبيعت نيز مي گويند. شايد شما در باره ي اينکه چگونه زنبورهاي عسل بر طبق قوانين آيروديناميک پرواز نمي کنند، چيزهايي شنيده باشيد. اين به آن دليل است که اصول پرواز يک حشره بسيار متفاوت از اصول پرواز يک هواپيماي بال ثصابت است. مهندسان مي گويند براساس قراردادهاي آيرودينامکي که بر هواپيماهاي بال ثابت صدق مي کند، پرواز زنبورهاي عسل ناممکن است! پس اصول و قوانين ديگري بايد موجود باشد.
طرح ريزحشره ي پروازگر مکانيکي در باره ي گسترش روبات هاي کوچک پروازي است که اصول پرواز حشرات را به کار م گيرند. طرح ريزحشره ي پروازگر مکانيکي، يک حشره ي روباتکي را که عرضش 10 تا 25 ميلي متر است و دو بال آويخته را براي پرواز به کار مي گيرد، پيشنهاد مي کند. هدف طرح، آفرينش يک روبات کوچک پروازگر است تا همانند مگس پرواز کند.
سه اصل زير چگونگي ايجاد نيروي برا و ماندن حشره را در هوا روشن مي کند:
واماندگي تأخيري: حشره بال خود را در يک زوايه ي حمله ي زياد به جلو مي زند، از ميان هوا در يک زاويه ي پرشيب تر نسبت به هواپيماهاي عادي هوا را برش مي دهد. در چنين زاويه ي پرشيب هواپيما دچار واماندگي شده، نيروي برا از بين مي رود و نيروي پسا (نيروي بازدانده) روي بال افزايش مي يابد. بال يک حشره يک گردابه ي لبه ي حمله توليد مي کند که روي سطح بال مي نشيند تا نيروي برا توليد شود.
انتشار جريان چرخشي: در پايان حرکت بال حشره به عقل مي چرخد که يک چرخش به عقب ايجاد کرده و حشره را به باالا مي راند (توليد برا).
گرفتن جريان حلقوي بال: هنگامي که بال در ميان هوا جنبش مي کند، گردابه هايي پس آن توليد مي شود. وقتي که حشره بال خود را مي چرخاند، به سوي جريان هاي حلقوي خودي تغيير سمت مي دهد و انرژي کافي کسب مي کند تا خود را در بالا نگه دارد.
پژوهشگران مي گويند که اگر بتوان از اين ساختار بهره برداري کرد براي ساخت يک روبات کوچک پرنده بسيار مفيد خواهد بود، ولي نمي توان اين روبات ها را براساس اصول موجود طرح کرد و ساخت؛ يک بازنگري کلي نياز است.

3- روباگ ها براي پرواز آماده مي شوند

دست کم دو طرح در آژانس طرح هاي پژوهشي پيشرفت دفاعي در حال گسترش است که از اصول پرواز حشرات الهامي مي گيرد. يکي از آنها بر کلي است و ديگري انتوموپتر!

انتوموپتر

در ژولاي سال 2000 ميلادي، اداره ي ثبت نوآوري ها آمريکا امتيازي به مؤسسه ي پژوهشي جرجياتک، به خاطر اختراع انتوموپتر اهدا کرد. اين اختراع حشره ي الکتورمکانيکي چندوجهي نيز ناميده مي شد. انتوموپتر براي عمليات ممکنِ داخلي طراحي شده است و با جنبش بال هايش و توليد برا، حشرات را تقليد خواهد کرد. پژوهشگران در حال مطالعه هستند تا بتوانند انتوموپتر را براي پرواز در راهروها، کانال هاي سامانه هاي تهويه و خزيدن از زير درها آماده کنند.

بخش هاي پايه اي انتوموپتر

بدنه: همانند يک هواپيماي بزرگ است؛ در آن منبع نيرو و مخزن سوخت اصلي جاسازي شده است؛ تمامي بخش هاي ديگر انتوموپتر به بدنه مي خورند.
بال ها: انتوموپتر دو بال دارد که در يک آرايش فضايي شبيه به x قرار گرفته اند؛ از يک غشاي نازک ساخته شده اند؛ رگه هاي سيخ ولي خمش پذيري در محل پيوند به بدنه به آنها پيوسته شده است تا خمشي را که براي توليد نيروي برا نياز است به آنها بدهد.
ماهيچه ها ي شيميايي رفت و برگشتي: يک موتور فشرده ي نااحتراقي به بال ها پيوند خورده تا جنبش بال هاي را فراهم کند.

حسگرها: حسگرهايي براي نگاه کردن جلو، عقب و کناره ها.

دوربين: نمونه ي آرمايشي داراي دوربين نبود ولي گونه ي نهايي توانايي حمل يک دوربين يا يک حسگر بويايي را خواهد داشت. اين حسگرها بوها را تشخيص خواهد داد و انتوموپتر به سوي منشأ بو رانش خواهد کرد.
و...
انتوموپتر از يک واکنش شيميايي نيرو مي گيرد. سوخت به بدنه تزريق مي شود که يک واکنش شيميايي را رد پي داشته و گازي پخش شده و فشار گاز پيستون را در بدنه به حرکت در مي آرود. اين پيستون که به بال ها پيوند خورده، آنها را حرکت مي دهد. طول بال انتوموپتر کنوني 25 سانتي متر است. ولي پژوهشگران اميدوارند آن را کوچک تر سازند.

4- ريزحشره ي پروازگر مکانکي

برکلي، طرحي براي گسترش حشره ي روباتيکي در اندازه ي مگس هاي خانگي است که براي آن 2/5 ميليون دلار هزينه شده است.

ريزحشره ي پروازگر در طرح برکلي

پژوهشگران براي ساختن ريزحشره هاي پروازگر مکانيکي، آزمايش هايي را براي ياديگري چگونگي پرواز مگس ها انجام داده اند. يکي از اين آزمايش شامل ساختن يک جفت بال روباتيکي 25 سانتي متري است که روبوفلاي نام دارد. شش موتورـ سه موتور براي هر بال ـ بال ها را به بالا و پايين، عقب و جلو و در يک حرکت دايره اي مي رانند. حسگرهايي روي بال ها پيوند خورده که نيروي وارده را اندازه گيري مي کنند. براي کنترل پرواز اين روبوفلاي ها از ژيروسکوپ ها، حسگرهاي نوري نيز بهره گرفته خواهد شد.

5- مگس هاي کارا

به علت هزينه هاي زياد گسترش حشرات روباتيکي پروازگر، ارتش آمريکا دوست دارد براي نخستين بار اين حشرات را در مأموريت هاي جاسوسي به کار بگيرد. آژانس طرح هاي پژوهشي پيشرفت دفاعي در روياي يک مگس جاسوس است که در مأموريت هاي شناسايي به کار گرفته شده و با سربازان نيروي زميني کنترل شود. اين رسانگر پروازي کوچک افزون بر آن که عکسي هايي از جا به جايي نيروها خواهد فرستاد، براي يافتن جنگ افزارهاي زيستي، شيميايي و هسته اي به کار گرفته خواهد شد. افزون بر آن يک حشره ي روباتيکي، توانايي فرود بر روي رسانگرهاي دشمن و جاسازي يک برچسب الکتريکي روي آنها خواهد داشت تا به راحتي نشانه گيري شوند.
ارتش خواهان ريررسانگرهاي هوايي است که بردي در حدود 10 کيلومتر داشته باشند، در روز يا شب بتوانند پرواز کنند، در حدود يک ساعت روي هوا پرواز کنند. يک ريزرسانگر هوايي مطلوب بايد سرعتي در حدود 20 مير بر ثانيه داشته باشد و از پايگاه هاي زميني کنترل شود. اين حشرات روباتيکي را مي توان در مأموريت هاي مريخ نيز به کار برد. دانشمندان و پژوهشگران اميدوراند ريزپرنده هايي بسازند که در مأموريت هاي اکتشافات فضايي به کار گرفته شودند. براي اين مأموريت هاي انتوموپترها پيشنهاد شده اند.

منابع:

1-"Micro Air Vehicles-Toward aMew Dimension in Flight" , internet online, Availavle from:www.darpa.mill
2- "US Berkeley Robotics and intelligent Machines Labratory", internet online, Availavle from:rovot-ics.eecs.berkely.edu
3- Micromechamical Flying Insect (MFI) project:", internet online, Availavle from: robotics.eecs.berke-ley.edu
4- Robofly, Solves Mystery of Inset Flight, internet online, Availavle from: robotics.eecs.berkeley.edu

/س