Wenn "Libellen-Drohnen mit winzigen Rucksäcken" nicht "die Zukunft ist hier" sagen, was tut das?
Ein Projekt namens DragonflEye, das von der Forschungs- und Entwicklungsorganisation Draper in Zusammenarbeit mit dem Howard Hughes Medical Institute durchgeführt wurde, verwandelt die Insekten in Hybriddrohnen. Lebende Libellen sind mit Rucksäcken mit Navigationssystemen ausgestattet, die direkt in ihr Nervensystem greifen. Die Libellen können dann „gelenkt“ werden, um in bestimmte Richtungen zu fliegen. Das Ganze wird von Miniatur-Sonnenkollektoren in den Rucksäcken angetrieben.
Die rucksacktragenden Libellen werden zu lebenden "Mikro-Luftfahrzeugen" oder winzigen Drohnen. Diese Arten von Drohnen können dort eingesetzt werden, wo größere Drohnen nicht in geschlossenen Räumen oder in überfüllten Umgebungen fliegen können.
Wissenschaftler haben bereits versucht, den Flug von Insekten zu kontrollieren, erklärt Joseph J. Register, Biomedizin-Ingenieur bei Draper und leitender Forscher im DragonflEye-Programm.
"Frühere Versuche, Insekten zu bekämpfen, beruhten größtenteils darauf, das periphere Nervensystem zu fälschen oder die Flugmuskeln direkt zu schocken, um den Flug zu verstärken", sagt Register. "Wir passen einen zentraleren Ansatz an, bei dem wir 'flugspezifische' Nerven optisch stimulieren wollen."
Dazu haben die Forscher die Steuerneuronen der Libellen lichtempfindlich gemacht durch Einfügen von Genen, die denen in ihren Augen ähneln. Dann senden winzige Strukturen im Rucksack, sogenannte Optroden, Lichtimpulse aus, die die Steuerneuronen aktivieren. Diese Neuronen wiederum aktivieren die Muskeln, die die Flügel der Insekten bedienen. Diese Optroden sind so empfindlich, dass sie nur auf die Steuerneuronen zielen können, ohne andere nahe gelegene Neuronen zu stören.
Rucksackkomponenten (Draper) Libellen sind die idealen Insekten, um als Drohnen eingesetzt zu werden, sagen Forscher.
„Libellen sind die besten Flieger der Insektenwelt“, sagt Jess Wheeler, Biomedizin-Ingenieurin bei Draper und Hauptforscherin im DragonflEye-Programm. „Aufgrund der hochentwickelten Flügelmorphologie können Libellen nicht nur schnell fliegen, sondern auch gleiten, schweben und rückwärts fliegen. Dies ermöglicht eine sehr wendige Plattform. “
Libellen sind in der Lage, Tausende von Meilen über Land und Wasser zu fliegen und Höhen bis zu 6000 Metern zu erreichen, sagt Wheeler. Dies gibt ihnen einen großen Vorteil gegenüber künstlichen Mikro-Luftfahrzeugen, die normalerweise nur wenige Minuten gleichzeitig fliegen können.
Die Rucksäcke wirken sich weniger auf die Libellen aus, als Sie vielleicht erwarten. Der Rucksack erhöht das Gewicht und wirkt sich geringfügig auf den Schwerpunkt der Insekten aus. Die Änderungen reichen jedoch nicht aus, um das natürliche Verhalten und die Flugmechanik der Libellen zu beeinflussen, sodass sie weiterhin wie gewohnt Mücken essen können.
Die DragonflEye-Plattform könnte laut Forschern beliebig genutzt werden.
„Einige Anwendungen können wir uns noch nicht vorstellen, aber wir können Anwendungen sehen, die von der Überwachung der Umgebung über die Suche und Rettung in gefährlichen Gebäuden bis hin zur Bestäubung von Pflanzen in großem Maßstab reichen“, sagt Wheeler.
Diese Optrodentechnologie könnte eines Tages auch für biomedizinische Zwecke eingesetzt werden, indem menschliche Neuronen für diagnostische oder therapeutische Zwecke gezielt eingesetzt werden.
Sie könnten möglicherweise auch zur Überwachung verwendet werden - wer würde schon ein Insekt bemerken, das über ihm summt?
Die DragonfEye-Technologie könnte laut Forschern auf andere Insekten übertragen werden. Honigbienen wären angesichts des Zusammenbruchs ihrer Population und ihrer Bedeutung als Bestäuber eine natürliche Wahl. Die Technologie könnte theoretisch dazu führen, dass Insekten in bestimmten Gebieten bestäubt werden, um Ernten zu retten, die sonst verloren gehen würden.
Im Moment konzentriert sich das Team jedoch darauf, die Grundlagen der Navigation und Steuerung zu erlernen. Das Team plant, innerhalb des Jahres mit dem Testen und Sammeln von Daten zu beginnen.
„Sobald wir einige grundlegende Navigationsdatensätze erstellt haben, können wir zu größeren Anwendungen übergehen“, sagt Register.
