Рой тараканов с дистанционным управлением сможет дышать под водой

Крошечные водолазные костюмы, напечатанные на 3D-принтере, позволяют тараканам передвигаться под водой до 3 часов без каких-либо негативных последствий, что может дать функция рою киборгов-насекомых исследовать зоны бедствий и, возможно, даже Марс

Рои киборгов-насекомых, дистанционно управляемых с помощью электрических имплантатов, теперь могут действовать под водой за счёт крошечным водолазным костюмам, снабжающим их кислородом. Однажды это может позволить им исследовать даже Марс.

Хиротака Сато из Наньянского технологического университета в Сингапуре и его коллеги в 2021 году впервые продемонстрировали, что мадагаскарскими шипящими тараканами (Gromphadorhina portentosa) можно дистанционно управлять с помощью электродов, вживлённых в сенсорные органы — т. н. церки. В 2024 году они продемонстрировали, что рой из 20 таких киборгов-насекомых способен координировать свои действия.

Цель команды — разработка биологических роботов, оснащённых инфракрасными датчиками, которых можно было бы массово выпускать после стихийных бедствий для поиска выживших. Тараканы представляют собой готовую платформу для таких применений, обладая рабочим источником энергии, эффективным передвижением и врождёнными рефлексами уклонения от препятствий — способностями, которые инженерам до сих пор с трудом удаётся воспроизвести механически в столь малом масштабе.

Однако Сато и его команда были недовольны тем, что насекомые не могли обследовать затопленные территории, которые нередко встречаются в зонах бедствий, поэтому они разработали водолазный костюм, позволяющий им функционировать под водой.

Тараканы дышат через поры, называемые дыхальцами, расположенные на брюшке и груди. Исследователи напечатали на 3D-принтере водонепроницаемый костюм из смолы, который защищает брюшные дыхальца от попадания воды. От костюма вперёд идут крошечные шланги, напрямую соединяющиеся с дыхальцами на груди; если бы основная часть костюма покрывала и грудную клетку, она мешала бы движению ног.

Вместо того чтобы снабжать насекомых баллоном с кислородом под давлением, как это делается в акваланговых костюмах, исследователи использовали смесь перекиси водорода и диоксида марганца. При взаимодействии этих двух химических веществ перекись водорода разлагается с выделением кислорода, который таракан может поглощать.

В этих костюмах тараканы могли передвигаться под водой до 3 часов подряд на глубине до 50 сантиметров без каких-либо негативных последствий: все пять насекомых, за которыми наблюдали после ношения костюмов, через три дня оставались здоровыми.

Помимо этого, костюмы позволяли насекомым двигаться под водой на удивление естественно. На суше киборги-насекомые в костюмах развивали среднюю скорость движения вперёд 87,5 миллиметров в секунду, а под водой она снизилась ненамного — до 78,4 миллиметров в секунду.

Сато отмечает, что такие костюмы могут значительно повысить эффективность киборгов-насекомых, задействованных в поисково-спасательных операциях, но он равным образом надеется изучить функция их использования в космосе — ещё одной среде, лишённой жизненно важного кислорода.

С этой целью исследовательская группа теперь намерена протестировать костюмы для тараканов в различных суровых условиях, с которыми они могут столкнуться на орбите или на поверхности такой планеты, как Марс: при очень низких и высоких температурах, в вакууме и при интенсивном облучении. Однако космическим агентствам может не понравиться идея отправки тараканов на Марс, поскольку это создаст риск заражения планеты микробами с Земли.