Тараканы-киборги с кислородными баллонами исследуют затопленные здания. Остановить их уже нельзя

Инженеры превратили тараканов в настоящих подводных разведчиков. Насекомые с электронными имплантатами, которыми уже научились дистанционно управлять, получили миниатюрные водолазные костюмы с автономной подачей кислорода. Новая конструкция позволяет киборгам исследовать затопленные помещения в течение нескольких часов, а в будущем может пригодиться даже для работы в условиях космоса.

Разработка продолжает серию экспериментов с мадагаскарскими шипящими тараканами (Gromphadorhina portentosa). Несколько лет назад исследователи научились управлять движением насекомых с помощью электродов, имплантированных в церки - чувствительные придатки на конце брюшка, которые помогают таракану реагировать на внешние раздражители. Позже удалось скоординировать действия сразу 20 киборгов, показав, что такие биологические машины способны работать не поодиночке, а целым роем.

Главная задача проекта связана не с демонстрацией необычных технологий, а с поисково-спасательными операциями. После землетрясений, взрывов и других крупных катастроф небольшие насекомые способны проникать в узкие щели, где не проходят обычные роботы. В отличие от миниатюрной техники тараканам не нужны сложные приводы, аккумуляторы и системы удержания равновесия. Природа уже снабдила их компактным источником энергии, эффективным способом передвижения и врожденной способностью обходить препятствия, а инженерам остается лишь направлять движение и дополнять насекомых датчиками, например инфракрасными камерами для поиска людей.

До сих пор у технологии оставалось серьезное ограничение. После наводнений и других стихийных бедствий значительная часть разрушенных зданий оказывается затопленной, а обычные киборги-тараканы не могли обследовать такие участки. Чтобы решить проблему, инженеры создали миниатюрный водолазный костюм.

Тараканы дышат не легкими, а через дыхальца - небольшие отверстия на груди и брюшке, соединенные с системой воздушных трубочек внутри тела. Поэтому задача заключалась не в том, чтобы полностью изолировать насекомое от воды, а в защите дыхательной системы. Исследователи напечатали на 3D-принтере герметичный костюм из полимерной смолы, закрывающий брюшные дыхальца. От него вперед идут тонкие трубки, соединенные с дыхальцами на груди. Полностью закрывать грудной отдел оказалось нельзя: панцирь мешал бы свободному движению ног.

Вместо тяжелого баллона со сжатым кислородом разработчики выбрали химический генератор газа. Внутри костюма находятся перекись водорода и диоксид марганца. При их взаимодействии перекись быстро разлагается, выделяя кислород, который по трубкам поступает прямо к дыхальцам насекомого.

Испытания показали, что конструкция практически не мешает движению. На суше тараканы в костюмах передвигались со средней скоростью 87,5 миллиметра в секунду. Под водой скорость снизилась совсем немного - до 78,4 миллиметра в секунду. При этом насекомые могли непрерывно находиться под водой до трех часов на глубине до 50 сантиметров.

Разработчики также проверили, как необычная экипировка влияет на здоровье насекомых. Все пять тараканов, участвовавших в эксперименте, спустя три дня после испытаний оставались живы и не демонстрировали заметных последствий пребывания под водой.

Следующий этап выходит далеко за пределы спасательных операций. Инженеры хотят выяснить, смогут ли подобные системы поддерживать жизнь киборгов в условиях, где кислорода нет совсем. Для этого костюмы планируют испытать при экстремально низких и высоких температурах, в вакууме и под интенсивным излучением, характерным для космического пространства. Одним из возможных направлений называют будущие экспедиции к Марсу, хотя такой вариант сразу сталкивается с другой проблемой: действующие правила планетарной защиты требуют не допустить попадания на другие небесные тела земных микроорганизмов, а вместе с живыми тараканами неизбежно возникнет риск биологического загрязнения.