Время прочтения - 6 мин.
Винтокрылый посадочный модуль Dragonfly отправится на поиски жизни на спутник Сатурна — Титан. Австрийские ученые изучают поведение пчел, напичкав электроникой стандартный пчелиный улей. Робот, размером с биологическую клетку, доставит лекарство в нужное место и транспортирует больные ткани.
Ключ к зарождению жизни
Лаборатория прикладной физики Джонса Хопкинса (штат Мэриленд, США) проектирует винтокрылый дрон под названием Dragonfly (Стрекоза), который в рамках программы NASA «Новые рубежи» в 2027 году отправится к спутнику Сатурна — Титану.
Титан является вторым по величине спутником в Солнечной системе, и ученые считают его очень интересным объектом исследований, поскольку основой атмосферы Титана, как и земной, является азот. На спутнике имеются вода, метан, аммиак и другие азотные соединения. Однако пребывают они на поверхности при температуре -180° ниже Цельсия. При этом в недрах Титана продолжается вулканическая активность, и ученые рассчитывают обнаружить там признаки биологической жизни.
Для этого Dragonfly будет оснащена целой портативной лабораторией, позволяющей определить как химический состав атмосферы, так и жидкостей, обнаруженных на поверхности Титана и под ней.
Извлекать образцы дрону поможет инструмент Drill for Acquisition of Complex Organics (DrACO), позволяющий получать за раз образец массой не менее 1 грамма. А исследовать его внутри корпуса аппарата будет масс-спектрометр DraMS, подобный тому, что установлен на марсоходе Curiosity.
«Мы хотим знать, имеет ли место на Титане тот тип химии, который может быть важен для ранних добиохимических систем на Земле», — утверждает руководитель проекта по прибору DraMS Мелисса Трейнер.
Запуск ракеты с Dragonfly на борту должен был состояться еще в 2020 году, но его перенесли на 2027 год. Еще 7 лет уйдет на полет к Титану, и, если все пройдет без сбоев, посадочный модуль опустится на поверхность небесного тела и дрон проведет там не менее 32 месяцев, изучая образцы и передавая на Землю интересующую астробиологов информацию.
Роботизированное пчеловодство
Изучать поведение пчел — далеко не всегда благодарное занятие. Даже небольшое вмешательство в жизнь колонии приводит насекомых в возбуждение, которое для исследователей может обернуться многочисленными укусами.
Исследователи из группы мобильных роботизированных систем Инженерной школы и Школы компьютерных и коммуникационных наук EPFL (Лозанна, Швейцария) и проекта Hiveopolis в австрийском Университете Граца нашли выход из этого положения, вмонтировав в каркас улья все необходимое для исследований оборудование.
Система состоит из множества термодатчиков и приводов и позволяет оценивать поведение пчел за счет локальных колебаний температуры.
«Многие правила пчелиного общества — от коллективных и индивидуальных взаимодействий до выращивания здорового расплода — регулируются температурой, поэтому мы использовали это для своего исследования», — объясняет доктор философии EPFL Рафаэль Бармак.
Ранее ученые оценивали поведение пчел зимой на основе изменения температуры снаружи улья. Сейчас у них появился более надежный и точный инструмент. Более того, тепловые датчики позволяют изменять температуру внутри улья и моделировать поведение колонии.
«Собрав данные о положении пчел и создав в улье более теплые участки, мы смогли побудить их передвигаться так, как они обычно никогда не делают в природе зимой… Это дает нам возможность действовать от имени колонии, например, направляя ее к источнику пищи или препятствуя ее разделению на слишком маленькие группы, которые могут угрожать ее выживанию», — утверждает глава группы мобильных робототехнических систем Франческо Мондада.
В ходе экспериментов ученые смогли продлить выживание колонии после смерти ее королевы, распределяя тепловую энергию через приводы. Способность системы смягчить коллапс колонии может повлиять на выживаемость пчел, которая становится все более серьезной проблемой для окружающей среды и продовольственной безопасности.
«Тот факт, что пчелы приняли интеграцию электроники в улей, дает нашему устройству большой потенциал для различных научных или сельскохозяйственных применений», — считает Мондада.
Одноклеточный помощник доктора
Команда профессора Гилада Йоссифона из Школы машиностроения и факультета биомедицинской инженерии Тель-Авивского университета разработала гибридного микроробота размером с одну биологическую клетку (около 10 микрон в поперечнике), которым можно управлять с помощью электрического и магнитного механизмов.
По словам Гилада Йоссифона, «разработка способности микророботов двигаться автономно была вдохновлена биологическими микроплавающими, такими как бактерии и сперматозоиды». В настоящее время эта область исследований стремительно развивается и будет обладать широким спектром применения как в медицине, так и других областях исследований окружающей среды.
В качестве демонстрации возможностей микроробота исследователи использовали его для захвата отдельных кровяных и раковых клеток, а также одной бактерии, и показали, что устройство способно различать клетки с разным уровнем жизнеспособности, включая здоровую, поврежденную лекарством или умирающую в естественном процессе «самоубийства». Последнее играет важное значение при разработке противораковых препаратов.
Микроробот определяет тип клетки и ее состояние с помощью встроенного сенсорного механизма и после идентификации захватывает и перемещает клетку туда, где ее можно было бы проанализировать.
«Наша новая разработка значительно продвигает технологию в двух основных аспектах: гибридное движение и навигация с помощью двух разных механизмов — электрического и магнитного. Кроме того, микроробот обладает улучшенной способностью идентифицировать и захватывать одну клетку без необходимости маркировки для локального тестирования или извлечения и транспортировки на внешний инструмент», — утверждает профессор Йоссифон.
Хотя первые исследования провели на лабораторных биологических образцах, в дальнейшем планируется создать микророботов, которые также будут работать внутри организма — например, как эффективные носители лекарств, которые можно доставить точно в цель.
Источники: Space.com, TechXplore, Phys.org
Подпишись на наш телеграм канал
только самое важное и интересное
