Китайцы превзойдут «Золотой купол» США в тысячи раз, мобилизовав потенциал уникальных насекомых

Китайские исследователи несколько лет пытались создать самый современный инфракрасный датчик. Но потом решили, что лучше просто скопировать то, что уже придумала природа.

Жук-огневик, у которого есть специальный орган, позволяющий ему улавливать слабое инфракрасное излучение на расстоянии сотен километров, вдохновил китайских учёных на создание технологии, которая может найти применение в противоракетной обороне.

И теперь датчик, принцип которого скопирован у жука-огневика, можно использовать для создания сети наблюдения, более мощной и эффективной, чем предлагаемая США система противоракетной обороны, известная как «Золотой купол».

Технология инфракрасного зондирования крайне важна для обнаружения объектов в сложных погодных условиях, когда дым, туман или пыль могут препятствовать визуальному обзору. Именно поэтому ученые и инженеры во всем мире огромные усилия направляют на то, чтобы совершенствовать тепловизоры. Такие датчики, конечно, незаменимы в военной и промышленной сферах.

Читайте также

Историческая сенсация: Золото скифов найдено в Туве Российские археологи вышли на рубежи от Курил до Шпицбергена

У жука-огневика на груди есть специальный орган, который позволяет насекомому улавливать слабое инфракрасное излучение от лесных пожаров на расстоянии сотен километров, даже когда он летит на большой скорости.

Точность этого органа превосходит чувствительность абсолютно всех известных человечеству инфракрасных детекторов. А все потому, что для жука-огневика такой датчик — способ выживания.

Остаточное тепло от лесных пожаров создаёт необходимые условия для вылупления личинок из толстостенных яиц, после чего они питаются обугленной корой деревьев. Так что жуки-огневики слетаются к очагам лесных пожаров и используют обугленную (а иногда и ещё тлеющую) древесину для кладки яиц.

Они также не придирчивы к источнику тепла. Слетаются они к промышленным предприятиям, печам для обжига, горящим бочкам с нефтью и даже чанам с горячим сахарным сиропом. В истории известны даже анекдотичные случаи, связанные с жуками-огневиками.

Как рассказывает National Geographics, в сороковых посетители футбольных матчей на стадионе «Калифорниэн Мемориал» в Беркли часто страдали от жуков. Насекомые облепляли их одежду и кусали за шею и руки. Причина: сигареты. Толпы людей курили так много, что над стадионом висело облако дыма. А там, где дым, там и огонь. А там, где огонь, там и жуки-огневики.

Китайские ученые давно пытаются понять, как работают природные сенсоры, чтобы затем скопировать их.

Скажем, принцип действия «природных тепловизоров» гениально прост, и в то же время сложен. Внутри каждого рецептора находится небольшой карман с жидкостью, которая расширяется при обнаружении тепла, посылая нервные сигналы.

Рецептор состоит из 70 куполообразных сенсоров, они структурно немного похожи на глаза насекомых. По чувствительности сенсоры жука-огневика превосходят созданные человечеством радиотелескопы.

Однако есть одна проблема: сенсор улавливает очень далекий сигнал, который неизменно будет заглушён тепловым шумом — случайными колебаниями температуры в окружающей среде, в которой находится жук.

Читайте также

В Москве — египетские ночи, на Кубани жарко даже арбузам Температурные рекорды лета продолжают удивлять. Чего ждать от урожая?

Так что китайские исследователи доказали: жук «отфильтровывает» сигнал, сравнивая показания от десятков рецепторов в каждом «тепловизоре». Для этого жуки могут использовать явление, называемое стохастическим резонансом.

В этом случае колеблющийся сигнал может выделяться более сильно, если уровень шума вокруг него увеличивается.

Китайские инженеры давно исследуют этот феномен: у многих животных есть нейроны, использующие стохастический резонанс. Именно это и позволяет их биосенсорам быть такими чувствительными: собака может уловить нужный запах на расстоянии до 1,5 км.

Сверчки могут использовать специальные нейроны, чтобы улавливать изменения давления воздуха, вызванные взмахами крыльев приближающейся осы.

Утконос может использовать биосенсоры, чтобы улавливать электрические поля, создаваемые её добычей — планктоном.

Во всех этих случаях источник создает колебательный сигнал, который не просто улавливается биосенсором, но и мгновенно распознается.

И теперь китайские ученые пытаются воссоздать саму нейронную систему, которая будет обрабатывать стохастический резонанс. Это позволит увеличить не только дальность, но и точность обнаружения военных целей.