Tα υποβρύχια θα μιμηθούν τους πιγκουίνους!

Με ταχύτητα άνω των 17 χιλιομέτρων την ώρα μπορούν να κινούνται στο νερό, με τα πτερύγιά τους, οι πιγκουίνοι. Αυτή την ευελιξία, όπως και τη δυνατότητά τους να σταματούν ακαριαία, ελπίζουν οι επιστήμονες να «μεταφέρουν» σε νέας γενιάς υποβρύχια

Πάνω από έναν αιώνα τώρα, τα σκάφη επιφανείας και τα υποβρύχια κινούνται με
προπέλες. Όμως το σύστημα αυτό φαίνεται πως έχει παλιώσει. Επιστήμονες
διαφόρων κλάδων πειραματίζονται συνεχώς στα εργαστήρια για να δημιουργήσουν
μια νέα γενιά προωθητικών συστημάτων, που θα μιμούνται την κίνηση των
πιγκουίνων, αλλά και ψαριών ή φαλαινών.

«Πιστεύω ότι μέσα σε μια πενταετία θα έχουμε καταφέρει να φτιάξουμε τέτοια
σκάφη», λέει στα «NEA» ο καθηγητής Ωκεάνιας Μηχανικής στο Τεχνολογικό
Ινστιτούτο Μασαχουσέτης (MIT) Μιχάλης Τριανταφύλλου. «H αλήθεια είναι ότι από
πολύ παλιά ο άνθρωπος προσπαθούσε να μιμηθεί τον τρόπο κίνησης αυτών των
πλασμάτων, χωρίς όμως επιτυχία. Τα πλάσματα αυτά, ζώντας στο νερό επί
εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, έχουν αναπτύξει αξιοθαύμαστους μηχανισμούς
κίνησης και ελιγμών. Και τους μηχανισμούς αυτούς έχουμε αρχίσει να τους
κατανοούμε μόνον τα τελευταία χρόνια».

Οι ειδικοί φαντάζονται, για παράδειγμα, ένα υποβρύχιο που θα γυροφέρνει στον
πυθμένα του ωκεανού, αλλά θα μπορεί αμέσως όταν χρειαστεί να αντισταθεί σ’ ένα
ρεύμα, ώστε να διατηρεί τη θέση του. Ή ένα σκάφος που θα μπορεί να κάνει
επιτόπιους ελιγμούς γύρω από μικρά αντικείμενα ή μέσα στα ασφυκτικά περιθώρια
ενός μικρού λιμανιού. Οι επιστήμονες, παράλληλα, έχουν κατανοήσει ότι ο τρόπος
που κινούνται τα πλοία και τα υποβρύχια είναι κατά πολύ υποδεέστερος από
εκείνον με τον οποίο κινούνται τα ζώα της θάλασσας. Και προς αυτή την
κατεύθυνση κινούνται.

«Ο πιγκουίνος κολυμπά με τη βοήθεια των αγχίστροφων πτερυγίων του και μπορεί
να κινείται με ταχύτητα μεγαλύτερη από 17 χιλιόμετρα την ώρα. Θα τον δείτε
επίσης να στρίβει ακαριαία και να εκτοξεύεται έξω από το νερό, πάνω σ’ ένα
παγόβουνο. Κάτι δηλαδή που δεν μπορεί να κάνει ένα υποβρύχιο», λέει Φραντς
Χόβερ, ωκεάνιος μηχανικός στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας (MIT).

Ομάδα ερευνητών υπό τον Χόβερ επιχειρεί να δημιουργήσει ένα σύστημα
προώθησης με βάση την κινησιολογία του πιγκουίνου. Έχουν διαπιστώσει ότι τα
ζώα αυτά είναι πιο επιδέξια στις μανούβρες από τα σκάφη, επειδή τα πτερύγιά
τους εκτελούν διαφορετικών ειδών κινήσεις από τις προπέλες. Κολλημένα στο σώμα
τους όπως και ο ώμος του ανθρώπου κινούνται πάνω, κάτω, μπρος, πίσω και γύρω
από την άρθρωσή τους. Αντιθέτως, οι προπέλες είναι προσανατολισμένες προς μια
κατεύθυνση.

Ο Χόβερ και η ομάδα του κατασκευάζουν υδρολισθητήρες που μιμούνται την
κίνηση των πτερυγίων του πιγκουίνου. Τα μηχανικά πτερύγια που δοκιμάζουν είναι
από ξύλο. Ο κατάλληλος έλεγχος της κίνησής τους δημιουργεί έναν πίδακα νερού
πίσω από το φτερό, ο οποίος το ωθεί και κατ’ επέκταση κινεί και το σκάφος. Οι
διαφορετικές κινήσεις του πτερυγίου κινούν αναλόγως το σκάφος.

Ο Στέφεν Λιχτ, επίσης από το MIT, λέει πως ένα άλλο πρόβλημα αφορά το πού και
πώς θα πρέπει να τοποθετηθούν τα πτερύγια στο σκάφος. Ο ίδιος φαντάζεται ένα
υποβρύχιο με 50 πτερύγια που θα κινούνται ανεξάρτητα. Ο Τσακ Πελ, διευθυντής
στον Τομέα Επιστήμης και Τεχνολογίας της ερευνητικής εταιρείας Nekton
Research, λέει από την πλευρά του ότι σε μεγάλο ποσοστό τα ψάρια αποτελούνται
απο κολλαγόνο (ελαστοϊδίνη), ενώ τα συστήματα προώθησης που παραδοσιακά
κατασκευάζονταν είναι από άκαμπτα υλικά. H ελαστικότητα έχει αρκετά
πλεονεκτήματα. Ένα ελαστομερές υλικό αποθηκεύει και απελευθερώνει ενέργεια,
ενώ ταλαντώνεται και εναλλακτικά.

«Πάρτε για παράδειγμα το δελφίνι», λέει ο Πελ. «Όταν η ουρά του λυγίζει μέχρι
να κυρτώσει, η ενέργεια αποθηκεύεται στο σώμα του. Και όταν τη χτυπά προς τα
κάτω, η ενέργεια εκλύεται και το κητώδες ωθείται προς τα εμπρός». Το
πειραματικό μη επανδρωμένο υποβρύχιο σκάφος μήκους ενός μέτρου που σχεδιάστηκε
από την εταιρεία, υπακούει σε αυτή τη λογική. Μοιάζει με αυγό, στη μέση του
οποίου υπάρχουν τέσσερα ελαστικά πτερύγια. Μέσα σε ένα δευτερόλεπτο κάνει δύο
περιστροφές γύρω από τον άξονά του. Ενόσω κινείται προς τα εμπρός, μπορεί να
σταματήσει σχεδόν ακαριαία κουνώντας προς τα εμπρός τα πτερύγιά του.

Ομοιώματα περυγίων φάλαινας

H ομάδα του Φρανκ Φις, βιολόγου στο Πανεπιστήμιο Γουέστ Τσέστερ στην
Πενσυλβάνια, έχει φτιάξει ομοιώματα πτερυγίων φαλαινών μήκους περίπου 70
εκατοστών. Τα τοποθετούν σε ένα ειδικό τραπέζι όπου δέχονται ισχυρά ρεύματα
αέρα, προσομοιώνοντας κατά κάποιον τρόπο το νερό της θάλασσας, για να
εξακριβώσουν τη λειτουργικότητά τους.