מאת: מאיה גבעון
אברי חישה ייחודיים לדגים ויונקים ימיים כמודל לפיתוח מכשירי ניווט לכלי שייט
אחד האתגרים בהנדסה ובפיתוח כלים אוטונומיים תת ימיים autonomous underwater vehicles- AUVs וכלי שייט בכלל, הוא התמודדות יעילה של הגוף ההנדסי עם לחצים וזרמים. פניה בתנועתו של כלי שייט גורמת לירידה חדה ומיידית במהירותו, ולעליה בצריכת הדלק. היות וכלי שייט צורכים כיום כ-8.6% מכלל צריכת הנפט העולמית, כל התייעלות בתחום זה יכולה להיות משמעותית. מערכות ניטור ובקרה של לחצים וזרמים בעת השייט הן נקודת מפתח בהתייעלות. מערכת כזו תהיה מסוגלת לזהות את הזוית שבה מגיע הזרם ביחס לכיוון תנועת כלי השיט, ולסייע בקביעת מסלול שבו תידרש הפעלת כוח מינימאלית, כדי שצריכת הדלק תהיה היעילה ביותר. דגים עושים זאת באופן טבעי, בזכות מערכת ביולוגית, המסייעת להם. מערכת חישה הממוקמת סביב ראשם ולאורך גופם של מינים רבים של דגים, ומכונה מערכת קו הצד (lateral lines), מסוגלת לחוש בשינויים זעירים במהירות ובלחץ המים בסביבתו הקרובה של הדג, ומאפשרת לדג לשנות את מנח גופו בהתאם, להשאר במקומו או להתקדם תוך הפעלת אנרגיה מינימאלית. המערכת יעילה ומדויקת כל כך, עד שבמינים מסוימים (כמו למשל בדגי מערות, החיים בחושך מוחלט), היא מחליפה גם את מערכת הראיה ומהווה את הבסיס היחיד לניווט ולהתמצאות במרחב.
מערכת זו היא בסיס ההשראה לפיתוח טכנולוגי חדש במעבדות למיקרו-מערכות טכנולוגיות של מכון ה- MIT במסצ'וסטס. לדברי החוקרים, המודל התאים משום שהמערכת הביולוגית, המבוססת על תאים מאורכים מלאי נוזל שהאותות מועברים בהם ישירות למרכזי עצבים במוח הדג, פשוטה יחסית מבחינת ההשקעה הנדרשת בעיבוד האותות ובפענוחם – כלומר אינה דורשת מחשב חזק וגדול במיוחד (בהשוואה למערכות המבוססות על ראייה).
החיישנים שפותחו כוללים שקע ברוחב שני מילימטרים, המכוסה בממברנת סיליקון גמישה בעובי 20 מיקרון. על פני הממברנה נמצא מד לחץ ממתכת, שמגיב לשינוי בפני הממברנה כתוצאה מלחץ שמופעל עליה, ומייצר אותות. האותות מוגברים ומשוקללים מכלל החיישנים על ידי מערכת אלקטרונית, שמתרגמת אותם למידע על הלחץ המופעל על גוף כלי השיט בזמן אמת. ניסויים ראשונים במערכת מראים תוצאות מבטיחות.
במקביל, בוחן הצוות גם חיישנים בחוטם אריות ים, שלהם חיישנים רגישים המאפשרים להם לחוש שינויים במהירות הזרם לידם, ולאתר דגים שנמלטים מהם אפילו 30 שניות לאחר שעברו. מודל זה נמצא בשלבי בחינה ולימוד התחלתיים, והחוקרים מנסים להבין מה מקנה לאריות הים רגישות גבוהה כל כך.
החיישנים שפותחו כוללים שקע ברוחב שני מילימטרים, המכוסה בממברנת סיליקון גמישה בעובי 20 מיקרון. על פני הממברנה נמצא מד לחץ ממתכת, שמגיב לשינוי בפני הממברנה כתוצאה מלחץ שמופעל עליה, ומייצר אותות. האותות מוגברים ומשוקללים מכלל החיישנים על ידי מערכת אלקטרונית, שמתרגמת אותם למידע על הלחץ המופעל על גוף כלי השיט בזמן אמת. ניסויים ראשונים במערכת מראים תוצאות מבטיחות.
במקביל, בוחן הצוות גם חיישנים בחוטם אריות ים, שלהם חיישנים רגישים המאפשרים להם לחוש שינויים במהירות הזרם לידם, ולאתר דגים שנמלטים מהם אפילו 30 שניות לאחר שעברו. מודל זה נמצא בשלבי בחינה ולימוד התחלתיים, והחוקרים מנסים להבין מה מקנה לאריות הים רגישות גבוהה כל כך.
