הרובוט שהולך על המים

הנשק הסודי של רץ המים, עכשיו גם בגרסה מלאכותית * גילוי המנגנון המאפשר למין של חרק לרוץ על מים הביא לפיתוח רובוט המחקה את פעולתו

15.8.2003
רץ מים. אורכו ס"מ אחד, מהירותו המרבית מטר בשנייה

רצי מים (Water Striders) הם חרקים שמפגינים מיומנות מדהימה על המים. הם ניצבים על פני השטח של אגמים ונחלים הזורמים באטיות כאילו עמדו על קרקע מוצקה. וכפי שמרמז שמם, הם מסוגלים להחליק ברפרוף קליל על פני המים, כמו גולשי גלים.

ג'ון בוש ועמיתיו מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) ניסו להתחרות בחרקים ולפתח מכשיר מכני שיחקה את התנהגותם. התוצאה היא ה-,Robostrider העתק של החרק באורך 9 ס"מ, שדומה למקור (אף כי הוא ארוך ממנו בערך פי תשעה).

הרובוסטריידר עשוי מאלומיניום וחוט פלדה ומופעל על ידי גלגלת וחוט אלסטי. כמו רץ מים אמיתי, הרובוסטריידר מגייס את תכונות המתח של פני המים כדי להימנע מטביעה. אך כיצד נע החרק? במשך שנים טענו מדענים שרצי מים נעים קדימה באמצעות יצירת גלים על פני המים, שדוחפים את המים אחורה. בהתאם לחוק השלישי של ניוטון, שלפיו כנגד כל כוח פועל כוח שווה לו ומנוגד בכיוונו, התנועה של המים לאחור גורמת לרצי המים לנוע בכיוון ההפוך – קדימה.

כדי לייצר גלים מתאימים, על רגלו של החרק לנוע מהר יותר מ-25 ס"מ בשנייה – המהירות המינימלית של גל על פני המים. רצי מים בוגרים, בעלי רגליים ארוכות, לא מתקשים לנוע בקצב מהיר מזה. אך רצי המים הצעירים, שרגליהם קצרות הרבה יותר, לא מסוגלים להגיע למהירות הדרושה. כיצד איפוא אפשר להסביר את העובדה שהחרקים הצעירים מרפרפים על פני המים בקלילות רבה, בדיוק כמו הבוגרים?

החידה הזאת, המוכרת בשם "פרדוקס דני" (Denny) על שם המדען שהבחין בה לראשונה, העסיקה את החוקרים במשך קרוב לעשור. בוש ועמיתיו סבורים כי גילו את התשובה. כפי שהם מסבירים במאמר שהתפרסם בשבוע שעבר בכתב העת,Nature רצי המים משתמשים ברגליהם האמצעיות כבמשוטים, החובטים במים כמה פעמים בשנייה. תמונות ברזולוציה גבוהה שצולמו במצלמות וידאו מגלות שכל חבטה יוצרת זוג מערבולות מתחת לפני המים. המערבולות הללו, שנעות לאחור, אחראיות לדחיפתם קדימה של החרקים הבוגרים והצעירים כאחד.

כמו החרק המשמש לו השראה, מסתמך הרובוסטריידר בעיקר על מערבולות כדי לייצר דחיפה קדימה. בנוסף, הוא מייצר גלים על פני המים. החוקרים אומרים שהוא יכול להגיע למהירות של כ-30 ס"מ בשנייה. לא רע, אם כי רצי מים אמיתיים מגיעים למהירויות שיא של כמטר בשנייה. והרובוסטריידר, מודים החוקרים, חינני פחות בתנועותיו ממקבילו הטבעי. מתברר שההליכה על מים מרשימה ואינה קלה כפי שהיא אולי נראית.

לידיעה בבי.בי.סי