Als "libelle drones met kleine rugzakken" niet zeggen "de toekomst is hier", wat dan wel?
Een project genaamd DragonflEye, uitgevoerd door de onderzoeks- en ontwikkelingsorganisatie Draper in samenwerking met het Howard Hughes Medical Institute, verandert de insecten in hybride drones. Live libellen zijn uitgerust met rugzakken met navigatiesystemen, die rechtstreeks in hun zenuwstelsel tappen. De libellen kunnen vervolgens worden "gestuurd" om in bepaalde richtingen te vliegen. Het hele ding wordt aangedreven door miniatuur zonnepanelen in de rugzakken.
De rugzak-dragende libellen worden levende "micro-luchtvoertuigen", of kleine drones. Dit soort drones hebben het potentieel om te werken waar grotere niet kunnen, binnen of in drukke omgevingen vliegen.
Wetenschappers hebben eerder geprobeerd de insectenvlucht te beheersen, legt Joseph J. Register uit, een biomedisch ingenieur bij Draper en senior onderzoeker van het DragonflEye-programma.
"Eerdere pogingen om insecten te bestrijden waren meestal afhankelijk van spoofing van het perifere zenuwstelsel of direct schokkend de vliegspieren om de vlucht te vergroten, " zegt Register. "We passen een meer gecentraliseerde aanpak aan waar we van plan zijn om" vluchtspecifieke "zenuwen optisch te stimuleren."
Om dit te doen, hebben de onderzoekers de stuurneuronen van de libellen lichtgevoelig gemaakt door genen in te voegen die vergelijkbaar zijn met die in hun ogen. Dan stralen kleine structuren genaamd optrodes in de rugzak lichtpulsen uit die de stuurneuronen activeren. Deze neuronen activeren op hun beurt de spieren die de vleugels van de insecten bedienen. Deze optrodes zijn zo gevoelig dat ze zich alleen op de stuurneuronen kunnen richten zonder andere nabijgelegen neuronen te verstoren.
Rugzakcomponenten (Draper) Libellen zijn de ideale insecten om als drones te worden gebruikt, zeggen onderzoekers.
"Libellen zijn de beste vliegers van de insectenwereld", zegt Jess Wheeler, een biomedisch ingenieur bij Draper en hoofdonderzoeker van het DragonflEye-programma. “Vanwege de sterk ontwikkelde vleugelmorfologie, zorgen libellen niet alleen voor een snelle vlucht, maar ook voor glijden, zweven en achteruit vliegen. Dit zorgt voor een zeer manoeuvreerbaar platform. ”
Libellen kunnen duizenden kilometers over land en water vliegen en hoogtes bereiken tot 6.000 meter, zegt Wheeler. Dit geeft hen een groot voordeel ten opzichte van door de mens gemaakte micro-luchtvoertuigen, die meestal slechts enkele minuten per keer kunnen vliegen.
De rugzakken beïnvloeden de libellen minder dan je zou verwachten. De rugzak voegt een beetje gewicht toe en heeft een lichte invloed op het zwaartepunt van de insecten. Maar de veranderingen zijn niet voldoende om het natuurlijke gedrag en de vluchtmechanica van de libellen te beïnvloeden, waardoor ze zoals gewoonlijk kunnen blijven snacken op muggen.
Het DragonflEye-platform kan een willekeurig aantal toepassingen hebben, zeggen onderzoekers.
"Sommige toepassingen kunnen we ons nog niet eens voorstellen, maar we kunnen toepassingen zien die variëren van externe omgevingsbewaking, zoeken en redden in gevaarlijke gebouwen en gewasbestuiving op grote schaal", zegt Wheeler.
Deze optrode-technologie zou ooit ook voor biomedische doeleinden kunnen worden gebruikt, door menselijke neuronen te richten voor diagnostisch of therapeutisch gebruik.
Ze kunnen mogelijk ook worden gebruikt voor surveillance - wie zou tenslotte een insect opmerken dat boven hem zoemt?
De DragonfEye-technologie kan worden overgedragen op andere insecten, zeggen onderzoekers. Honingbijen zouden een natuurlijke keuze zijn, gezien de ineenstorting van hun bevolkingsniveau en hun belang als bestuivers. De technologie zou in theorie insecten kunnen sturen om in bepaalde gebieden te bestuiven, en gewassen helpen redden die anders verloren zouden gaan.
Op dit moment is het team echter gericht op het uitdiepen van de basisprincipes van navigatie en bediening. Het team is van plan om binnen het jaar te beginnen met het testen en verzamelen van gegevens.
"Zodra we een aantal basisnavigatiegegevenssets hebben vastgesteld, kunnen we doorgaan naar grotere toepassingen", zegt Register.
