This post is also available in:
English (אנגלית)
איסוף מידע בים מחייב כיום חוקרים לבחור בדרך כלל בין שני סוגי פלטפורמות שונים. רחפנים אוויריים מסוגלים לסרוק במהירות שטחים נרחבים, אך אינם יכולים לפעול מתחת לפני המים. מנגד, רובוטים תת-ימיים פועלים ביעילות בסביבה הימית, אך הם איטיים יחסית ואינם מסוגלים לעבור במהירות מאזור אחד לאחר. המעבר בין שתי הסביבות מחייב לרוב שימוש במספר כלים שונים, דבר המגדיל את העלויות ואת המורכבות המבצעית.
חוקרים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) ומהמכון הפוליטכני הפדרלי של לוזאן (EPFL) פיתחו רובוט אחד שנועד לגשר על הפער הזה. ההשראה לפיתוח הגיעה מעופות צוללים כגון תוכי ים (puffins), עוף ים צולל, המסוגלים לשחות מתחת למים ולאחר מכן לפרוץ את פני הים ולעבור מיד לתעופה. בדומה להם, גם הרובוט מסוגל לשחות מתחת לפני המים, לעלות אל פני השטח ולהמריא מיד באמצעות נפנוף כנפיים, אך בניגוד לעופות, הוא אינו זקוק לרגליים או למדחפים כדי לזנק מהמים.
הכלי, המכונה Flapping-Wing Aerial-Aquatic Vehicle (FAAV), שוקל פחות מ-300 גרם ומחקה את הביומכניקה של עופות החיים ופועלים הן באוויר והן במים. בגוף הרובוט משולבים מנוע חשמלי אטום למים וסוללה, בעוד שגל ארכובה מניע שתי כנפיים גמישות המתנפנפות במקום להסתובב כמו מדחפים. בנוסף, זנב ממונע משנה באופן רציף את זוויתו כדי לשלוט בטיפוס, בצלילה ובשלב הקריטי של המעבר בין המים לאוויר.
על פי דיווח של TechXplore, תכנון כלי כזה מורכב במיוחד משום שהמים צפופים בערך פי אלף מהאוויר. כתוצאה מכך, הכוחות הפועלים על הכנפיים שונים לחלוטין בכל אחת מהסביבות, מה שמקשה על פיתוח מנגנון תעופה אחד שיתפקד ביעילות בשתיהן. לאחר שחקרו את אופן תנועתם של עופות צוללים, החוקרים זיהו שילובים מתאימים של גודל הכנפיים, תדירות נפנוף הכנפיים וזווית הזנב, המאפשרים לרובוט לפעול ביעילות הן במים והן באוויר.
בניסויים שנערכו במכל מים במעבדה ובאגם ז'נבה שבשווייץ נמצא כי כנפיים בגודל בינוני סיפקו את האיזון הטוב ביותר בין ביצועים תת-ימיים לבין ביצועי טיסה. הרובוט שחה במהירות של קרוב למטר בשנייה באמצעות נפנוף כנפיים בתדירות של כחמישה הרץ, וטס במהירות של כ-6 מטרים בשנייה תוך שימוש בתדירות דומה. כדי להמריא מהמים בהצלחה, הוא מרים את חרטומו לזווית של כ-70 מעלות, וכך מונע מקצות הכנפיים לפגוע בפני המים בזמן ההמראה. בנוסף, הכנפיים מצופות בננו-חלקיקים דוחי מים, המסייעים להיפטר במהירות מטיפות מים לאחר היציאה מהים ומפחיתים את הגרר במהלך המעבר לטיסה.
למרות שהמערכת פותחה בראש ובראשונה עבור מחקר אוקיינוגרפי, לטכנולוגיה יש גם פוטנציאל ברור בתחומי הביטחון והאבטחה. כלי המסוגל לטוס אל אזור מסוים, לצלול מתחת לפני המים כדי לאסוף מידע ולאחר מכן לשוב באוויר, עשוי לשמש למשימות סיור ימי, אבטחת נמלים, בדיקות תשתית, ניטור סביבתי ואף משימות מודיעין ימי, וכל זאת באמצעות פלטפורמה אחת במקום שילוב של כלי טיס וכלי שיט תת-ימיים נפרדים.
כעת פועלים החוקרים לשיפור מבנה הכנפיים כדי להגדיל את יכולת התמרון של הרובוט, ומתכננים לבחון אותו גם בים גלי וברוחות חזקות יותר. אם הפיתוח יעמוד ביעדיו, הוא עשוי להוביל לדור חדש של רחפנים היברידיים שיוכלו לעבור שוב ושוב בין מים לאוויר, לשאת חיישנים או לאסוף דגימות מאזורים שקשה, או מסוכן מדי, להגיע אליהם באמצעות כלי רכב קונבנציונליים.
המחקר פורסם כאן.
