Máy bay là mô phỏng của côn trùng

Điều kỳ lạ của cánh côn trùng

Cánh côn trùng có thể tự gập lại theo một thế nhất định, nhưng khi xòe ra có thể rộng gấp 10 lần.  Các nhà khoa học phát hiện ra bí quyết của loài côn trùng nằm ở protein resilin đàn hồi tại điểm gian đốt nếp gấp cánh và cơ chế các sợi resilin như lò so. Từ đó họ đã lập trình trên máy tính và công nghệ 3D để chế tạo ra các “cánh buồm mặt trời” cho các phương tiện không gian, các tàu thăm dò vũ trụ… Khi phóng lên chỉ chiếm một khối lượng rất nhỏ, lên quỹ đạo sẽ mở ra đến kích thước đầy đủ.

Nhóm nghiên cứu của Đại học công nghệ Delft, Hà Lan lại có bước đột phá khi chế tạo ra thiết bị bay tự hành vỗ cánh như côn trùng với tên gọi DelFly Explorer. Máy vỗ cánh tý hon không người lái, viết tắt là MAV có sải cánh 28cm, nặng 20g, tích hợp thị giác - âm thanh stereo nặng 4g, gồm 2 camera và bộ vi xử lý. Pin cho phép thiết bị này hoạt động liên tục trong 9 phút và đã được Guinness ghi nhận là thiết bị bay lập kỷ lục nhỏ nhất.

Các nhà khoa học thuộc trường Đại học Oxford (Anh) đã tiến hành nghiên cứu cơ chế tiến hóa của cánh côn trùng trong vòng 350 triệu năm qua. Nhóm nghiên cứu muốn chế tạo những thiết bị bay hoàn hảo lấy cảm hứng từ cơ chế hoạt động của chúng. Sự linh hoạt của côn trùng cho phép chúng có khả năng hạ cánh và cất cánh chính xác ở tốc độ rất cao. Khả năng này giúp chúng có thể tồn tại trong các cuộc chiến tranh và thiên tai. Lực lượng quân sự cũng muốn phát triển những robot nhỏ như côn trùng có thể bay trong hang động và các phòng bí mật nhằm thu thập thông tin về người và vũ khí bên trong.

Côn trùng siêu việt hơn

Tuy nhiên, vấn đề với các nhà khoa học là, loại máy bay này không thể bay lượn nhanh và cơ động như những loài côn trùng. Lí do là vì, để có thể bay, bất kỳ vật thể nào cũng đòi hỏi sự kết hợp giữa lực đẩy và lực nâng. Máy bay do con người thiết kế có hai thiết bị riêng biệt - động cơ và cánh – giúp chúng có thể bay, nhưng lại gây hạn chế trong việc sản xuất ra máy bay siêu nhỏ.

Trong khi đó, cử động vỗ cánh của côn trùng tạo ra cả lực đẩy và lực nâng. Nếu các máy bay do con người thiết kế có thể mô phỏng theo cơ chế này, kích thước của các máy bay có thể giảm xuống nhỏ hơn nhiều so với các máy bay hiện nay. Mẫu máy bay do thám nhỏ nhất hiện nay có sải cánh rộng khoảng 30cm. Các nhà khoa học hy vọng, nghiên cứu của họ có thể hữu ích cho ngành công nghiệp quốc phòng trong vòng 3-5 năm tới trong việc phát triển những loại máy bay có kích cỡ như côn trùng và những loại máy bay này sẽ trở nên phổ biến trong vòng 2 thập kỷ tới.

Nhà thiết kế người Hà Lan Aagje Hoekstra đã giới thiệu phát minh mới là vật liệu làm từ vỏ của bọ cánh cứng (Colroptera) có thể thay thế những dạng nhựa truyền thống gây hại cho môi trường. Chuyên gia này đã nung chảy vỏ của bọ cánh cứng đã chết trong tự nhiên để tạo ra “nhựa côn trùng” phân hủy được và tạo thành các món trang sức, đèn các loại. Chuyên gia áp dụng quy trình hóa học để biến chitin thành chitosan với kết cấu chắc chắn. Nhà phát minh Hà Lan hy vọng nhựa côn trùng trong tương lai có thể giảm bớt thói quen sử dụng nhựa truyền thống làm từ dầu mỏ.

Mắt côn trùng thường chứa hàng trăm đơn vị quang học là những thấu kính nhỏ xíu, còn gọi là ommatidia. Chẳng hạn, mỗi con chuồn chuồn có 30.000 cấu trúc như vậy. Ommatidia sẽ hướng sáng qua một thấu kính và chụm vào một kênh chứa các tế bào nhạy cảm với ánh sáng. Những tế bào này được kết nối với các tế bào  thần kinh quang học để tạo ra hình ảnh. Lợi dụng đặc tính ưu việt của loại cấu trúc này, các nhà khoa học đã làm ra mắt côn trùng nhân tạo sử dụng làm những camera siêu mỏng hoặc các sensor chuyển động với tốc độ cao để chụp ảnh ruột và xa hơn là phát triển võng mạc nhân tạo cho người mù.

GS Bùi Công Hiển, Hội Côn trùng học Việt Nam