ایمنی پرواز با شبکه‌ تارهای عنکبوتی

محققان می‌گویند در آینده نزدیک می‌توان هواپیماها را با پوششی همانند تارعنکبوت تجهیز کرد که قادر است به‌طور هوشمندانه و با احساس فشار و درجه حرارت هرگونه مشکلات بالقوه بر سر راه ناوبری و عزیمت هواپیماها را کنترل و بررسی کند. دانشمندان دانشگاه استنفورد با الهام از رشته‌های بسیار ظریف و لعاب‌دار تارهای عنکبوت توانسته‌اند شبکه تورمانند فوق‌العاده ظریفی از حسگرهای دما و فشار را توسعه بخشند که می‌تواند ظهور سامانه‌های بررسیگری نوینی را برای عرصه پرواز و هوانوردی آینده نوید دهد.

در واقع این حسگرها که همانند لفاف توری هوشمند یک هواپیما را در خود می‌پیچند، می‌تواند هواپیماها را در امر کنترل و بررسی کارکرد مطلوب سامانه‌های داخلی‌شان یاری کند. به بیان دیگر، اضافه شدن این درجه از آگاهی و هوشیاری به کل سامانه پروازی می‌تواند با ردیابی و اطلاع از شکاف‌ها و رخنه‌های میکروسکوپی جلوی گسترش و توسعه آنها به سوی خرابی‌های فاجعه‌بار را بگیرد. ضمن این که فناوری نوین شبکه هوشمند تار عنکبوتی می‌تواند فراتر از هواپیماهای آینده، ظهور نسل جدیدی از خودروهای هوشمند، دستگاه‌های بسته‌بندی و ادوات پزشکی را نویدبخش باشد.

در همین خصوص، فوکو چانگ به عنوان دانشمندی که این حسگرها را توسعه بخشیده، در تعریف این فناوری جدید به عبارت جالب توجهی در ژورنال تخصصی مواد پیشرفته اشاره کرده و می‌گوید: «هدف ما ساخت هواپیماهایی است که مثل پرندگان پرواز می‌کنند. هواپیماهایی که درست همانند پرندگان تمامی اطلاعات حسگری درباره آنچه پیرامونشان در حال روی دادن است را دارند.»

هواپیما و پرندگان هر دو از روش‌های گوناگونی برای حس کردن محیط‌شان برخوردارند. به عنوان مثال، پرندگان چشم برای دیدن، گوش برای شنیدن و دهان برای صحبت کردن یا آواز خواندن دارند. از طرفی هواپیما نسخه‌های بدل مخصوص خودشان از این اندام‌ها را یدک می‌کشند؛ مثل رادار برای جمع‌آوری اطلاعات درباره محیط فیزیکی پیرامون و رادیو برای ارتباط برقرار کردن.

اما با وجود چنین قابلیت‌هایی هواپیماها فاقد اعصاب هستند. به عبارتی هواپیماها برخلاف پرندگان برای حس کردن تغییراتی که در درون بدنشان اتفاق می‌افتد، راه و روشی ندارند. به عنوان مثال، یک پرنده در زمان شیرجه رفتن قادر است از طریق اعصاب و سایر بافت‌ها حس کند که فشار وارده تا چه حدی بالاست و در صورت لزوم قبل از آن که استخوان‌هایش خرد شود، خودش را بالا بکشد. اما این شبکه توری جدید الهام گرفته شده از تار عنکبوت دو حس حیاتی را برای هواپیماها به ارمغان می‌آورد که پرندگان میلیون‌ها سال است از آنها برخوردارند: حس فشار و دما. این شبکه جدید محتوی ساختارهای ظریفی است که به ادعای سازندگانش می‌تواند درجه حرارت را در طول کل بدنه هواپیما اندازه‌گیری کرده یا فشار هوای جاری در اطراف بال هواپیما را ترسیم کند.

در خصوص مکانیسم و ساختار این پوشش هوشمند باید گفت، این حسگر جدید نوعی پلیمر پلاستیک (شکل‌پذیر) است که دسته‌ای از حسگرهای طلا در نوک آن مستقر شده‌اند و کار بررسی جداره هواپیما را انجام می‌دهند؛ البته دانشمندان دانشگاه استنفورد از قبل روی توسعه فناوری جالبی مشغول به کار هستند که مشابه روشی که زنان باردار را قادر به تماشای نوزاد درون رحم‌شان می‌کند، برای خلبانان نیز امکان به تصویر کشیدن بخش درونی هواپیما را فراهم می‌کند. به این ترتیب خلبانان و مهندسان پرواز قادرند از طریق تماشای اوضاع و احوال درونی هواپیما، کنترل پیوسته و موثری از نحوه کارکرد سامانه‌های پروازی داشته و مرتبا در جریان امور داخلی هواپیما قرار گیرند. محققان معتقدند با دستیابی به چنین مرزی از کنترل و نظارت مستقیم و همزمان بر شرایط درونی هواپیما، بیش از هر زمانی می‌توان سلامت و ایمنی پرواز را تضمین کرد. در واقع با اضافه شدن دستگاه‌های پیزوالکتریک متاثر از امواج مافوق صوت به هواپیما، خلبانان می‌توانند پیکره هواپیما را مرتبا اسکن کرده تا ـ آن‌طور که توسعه‌دهندگان این سامانه بررسیگر مدرن ادعا می‌کنند ـ وجود ترک‌ها و آسیب‌های میکروسکوپی را کشف کرده و قبل از آن‌که چنین صدماتی به مرز خرابی‌ها و خسارات فاجعه‌بار و تهدیدکننده جان مسافران و خدمه پرواز برسد، پشتیبانی لازم را به عمل آورند.

کارشناسان دانش هوانوردی و همچنین دانشمندانی که از نزدیک در جریان این پژوهش و نتایج آن قرار دارند، همگی معتقدند وجود چنین قابلیتی در هواپیماهای آینده به مفهوم تضمین ایمنی و سلامت حمل‌ونقل هوایی خواهد بود. در این میان اما موضوعی که تا حدودی باعث ایجاد نگرانی می‌شود، بحث افزایش بار مفید هواپیماست. یکی از دغدغه‌های همیشگی صنایع هواپیمایی مساله وزن تمام شده هواپیماست که باعث می‌شود قبل از مطرح شدن کاربرد هرگونه وسایل و ادوات اضافه بر سازمان که افزایش وزن هواپیما را در پی خواهد داشت، به پیامدهای آن توجه شود. باید در نظر داشت روکش کردن کل پیکره یک هواپیما با حسگرهایی تا این تعداد و گستردگی بالطبع به وزن آن تا حد معنی‌داری اضافه می‌کند، بنابراین به سوخت بیشتری نیاز خواهد بود و این همان موضوعی است که شرکت‌های هواپیمایی همواره دغدغه اجتناب از آن را دارند. اما دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا برای فائق شدن بر این مشکل چاره‌ای اندیشیده‌اند که بر اساس آن حسگرها را اصطلاحا برهنه می‌کنند. یعنی تا حد ممکن و با حذف 7/99 درصد مواد و مصالح ساختاری تقریبا چیزی از آنها باقی نمی‌گذارند. به این ترتیب مشکل اضافه وزنی که تصور می‌شد با استقرار این حجم از حسگرها و نوارهای جانبی آنها بر پیکره هواپیما وارد شود، حل خواهد شد.

اما این که چرا این شبکه حسگری با تار عنکبوت مقایسه و تشبیه می‌شود از این قرار است که وقتی شبکه تور حسگرها در ابتدا ایجاد می‌شود، شباهتی با یک تار عنکبوت ندارد. اما وقتی روی موضعی مثل بدنه هواپیما کشیده می‌شود، این مواد می‌توانند تا حدود 265 برابر اندازه اصلی‌شان امتداد و گسترش پیدا کنند؛ نتیجه کار ایجاد یک شبکه تورمانند تقریبا نامرئی از سیم‌هاست که با این حال محکم و بادوام هستند. به ادعای محققان، مساحتی معادل 1000 سانتی‌مترمربع از این مواد می‌تواند تا حدی‌که کل یک خودرو را بپوشاند به آسانی کش بیاید.

با این اوصاف، به گفته دانشمندان فناوری حسگرهای تار عنکبوتی شکل که می‌توانند تماس فیزیکی و درجه حرارت در هواپیما را ردیابی کنند، فعلا در آغاز راه خود و ایده‌ای آینده‌نگرانه است. اما این حسگرهای مدرن علاوه بر کاربرد در هواپیماها از طیف کاربرد بسیار گسترده و مهمی در آینده نزدیک برخوردار خواهند شد و نهایتا می‌توانند به مقاصد جالب توجه و مهمی از جمله خودروهای هوشمندتر، پانسمان‌های زخم گویایی که پزشکان را از سرعت بهبود بیمار مطلع می‌کنند، پیراهن‌هایی که برای زنان باردار امکان تماشای نوزاد متولد نشده‌شان را هر زمان که بخواهند فراهم می‌کند یا حتی پوست مصنوعی برای ربات‌ها بینجامند.

مترجم: مهریار میرنیا

منبع: Discovery