В поисково-спасательных операциях после землетрясений и наводнений иногда нужны помощники, способные проникать в самые узкие и опасные щели. Учёные из Наньянского технологического университета (NTU) в Сингапуре и Университета Васэда в Японии создали необычное решение — 3D-печатный «акваланг» для киборг-тараканов. С его помощью мадагаскарские шипящие тараканы могут дышать, выживать и активно двигаться под водой до трёх часов.
Ранее киборг-тараканы уже использовались в спасательных миссиях: на их спины крепили миниатюрные электронные рюкзаки с электродами, подключёнными к усикам. С помощью беспроводных сигналов операторы могли направлять насекомых влево или вправо. Однако вода оставалась для них непреодолимым препятствием — тараканы дышат через крошечные отверстия (стигмы) на теле, и в затопленной среде они быстро задыхались.
Как устроен «акваланг» для тараканов
Инженеры разработали лёгкий 3D-печатный рюкзак размером всего 10 × 10 миллиметров из смолы. Внутри него находится миниатюрная губка, покрытая катализатором — диоксидом марганца. В рюкзак вводится жидкий пероксид водорода, который под действием катализатора разлагается с выделением кислорода.
Кислород по четырём мягким силиконовым трубкам доставляется непосредственно к грудным стигмам насекомого. Снаружи рюкзак закрыт мягкой водонепроницаемой оболочкой, которая полностью защищает от воды, но при этом не мешает естественной подвижности таракана. Трубки надёжно крепятся, но при необходимости их можно аккуратно снять без вреда для насекомого.
«Главная инженерная задача заключалась в том, чтобы создать систему, достаточно маленькую, лёгкую и гибкую, чтобы таракан мог её носить, и при этом производящую достаточно кислорода для длительного движения под водой», — отметил профессор Синдзиро Умэдзу (Shinjiro Umezu) из Университета Васэда.
Результаты испытаний
В лабораторных тестах тараканы в «аквалангах» успешно выдерживали длительное пребывание в полностью затопленных пробирках. Контрольные группы без костюма погибали в течение нескольких минут. Насекомые сохраняли высокую подвижность: на суше они развивали скорость 87,5 мм/с, а под водой лишь незначительно снижали её — до 78,4 мм/с.
Тараканы успешно преодолевали сложные препятствия, включая камеры с углекислым газом и полностью затопленные тоннели. Силиконовые трубки не вызывали повреждений и могли быть сняты без негативных последствий.
Киборг-тараканы уже применялись в реальных условиях — например, помогали в спасательных работах после разрушительного землетрясения магнитудой 7,7 в Мьянме. Новая возможность работать под водой значительно расширяет их потенциал в зонах затоплений и обрушенных конструкций.
Перспективы технологии
Учёные планируют доработать костюм, интегрировав в него тепловые датчики и системы навигации. Это позволит тараканам не только двигаться, но и самостоятельно обнаруживать живых людей под завалами, передавая данные операторам.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Разработка показывает, как биогибридные системы — сочетание живых организмов и миниатюрной электроники — могут стать эффективными помощниками в самых сложных условиях поиска и спасения, где традиционная техника часто бессильна.
