Автономный мягкий робот, прообразом которого является рыба Pseudoliparis swirei, выдержал невероятное давление абиссальных глубин Марианской впадины.

Бездна Челленджера – глубочайшая из глубин Мирового океана. Она уходит примерно на 10990 метров ниже уровня моря. В этом месте огромный слой воды оказывает на морское дно колоссальное давление, более чем в тысячу раз превышающие показатели атмосферного давления на уровне моря, что соответствует приблизительно 108,6 МПа. Это сравнимо с давлением веса целого слона, который балансирует на кончике Вашего большого пальца. Подобные условия заметно усложняют работу инженеров, которые занимаются разработкой устройств для глубоководных исследований. Традиционные управляемые и беспилотные подводные аппараты имеют жёсткую усиленную конструкцию, однако даже при железных боках сохраняется риск структурных поломок. К тому же подобные устройства обычно довольно громоздкие, что затрудняет доступ в самые укромные уголки подводного мира.

Для создания подводных роботов, предназначенных для работы на небольшой глубине, учёные уже обращались к примеру мягкотелых морских существ вроде осьминогов. К счастью для инженеров, подобные «образцы» обитают и на абиссальных глубинах, например, Pseudoliparis swirei, которые стали вдохновением для мягких роботов нового поколения. Лучепёрая рыба Pseudoliparis swirei из семейства липаровых (или морских слизней) существует исключительно в Марианской впадине на глубинах до 8200 метров. В 2014 году первым эту мягкую и прозрачную рыбу описал Макензи Геррингер из Университета штата Нью-Йорк в Дженесио. Геррингер также первым распечатал на 3D-принтере имитацию этого существа в форме мягкого робота, чтобы лучше понять, как ему удаётся жить и передвигаться под огромным давлением морской толщи.

Впрочем, у команды робототехника Гожуя Ли из Чжэцзянского университета была ещё более сложная задача: создать по подобию рыбы Pseudoliparis swirei автономного мягкого робота, который смог бы эффективно исследовать глубоководные экосистемы. Такой робот нуждается в богатом наборе электроники, способной не только питать его движения, но и выполнять сложные исследовательские задачи – тестировать химический состав воды, подсвечивать и снимать на камеру жителей океанических бездн, собирать различные образцы и доставлять их на поверхность. Под давлением километровых пластов воды такой робот может выйти из строя из-за того, что все его внутренности окажутся сдавленными.

 Гожуй Ли и его коллеги решили позаимствовать у рыбы её адаптации к жизни на абиссальной глубине. Прежде всего они обратили внимание на особое строение черепа: его кости не окостеневают и не сливаются полностью. Дополнительная пластичность позволяет рыбе компенсировать перемены давления при изменении глубины. Следуя этому образцу, робототехники решили разместить элементы «мозга» на большем расстоянии друг от друга, чем обычно, и поместить их внутри мягкого силиконового чехла, чтобы робот также мог адаптировать своё «внутричерепное» давление. Инженеры также отчасти повторили основные формы тела морского слизняка. К примеру, они оборудовали его двумя «плавниками», при помощи которых робот будет передвигаться в водной толще. За их «взмахи» отвечают искусственные мышцы, питаемые небольшими аккумуляторами: между двух мембран учёные поместили два электрода, которые деформирует мембраны, задавая плавникам нужное положение.

Робот прошёл испытания в различных средах: в пресноводном озере на глубине 70 метров, в Южно-Китайском море на глубине 3200 метров и, наконец, в Марианской впадине. В ходе первых двух тестов искусственная рыба имела возможность плавать совершенно свободно, однако для путешествия в Бездну Челленджера её зафиксировали на площадке глубоководного аппарата. Мягкий робот успешно выдержал колоссальное давление морских глубин, однако ему ещё рано отправляться в свободное плавание. Пока что он слишком медлителен и неспособен противостоять силе подводных течений. Однако, по словам Ли, данное устройство уже заложило основы для развития будущих роботов, которые помогут ответить на многочисленные вопросы о тайнах морских глубин.

Self-powered soft robot in the Mariana Trench