Robot zkouší, jak plavali plesiosauři

Dálkově ovládaný podvodní stroj (AUV - Autonomous Underwater Vehicle) Madeleine postavili John Long a jeho kolegové z Vassar College v Durhamu (Severní Karolína). Pro jeho pohon nepoužili běžné lodní šrouby nebo vodní turbíny, ale inspirovali se přírodou. Madeleine ženou vpřed čtyři pohyblivé ploutvovité plochy, stejně jako tomu bylo u vyhynulých druhohorních plesiosaurů patřících mezi dinosaury.

Pohon čtyřmi ploutvemi dnes není v živočišné říši příliš obvyklý - téměř všechny ryby, kytovci, stejně jako mnoho obojživelníků mají za "hlavní hnací jednotku" silný ocas, zatímco ostatní malé ploutvovité končetiny používají hlavně pro manévrování. Další skupina vodních tvorů (vodní želvy, tučňáci, ploutvonožci atd.) sice nepreferují ocas, ale využívají k pohonu jen dvě ploutve, obvykle přední. Inženýři proto chtěli vědět, jaké jsou přednosti pohonu čtyřmi ploutvemi, zatímco biologové toužili zjistit, k čemu jej plesiosauři potřebovali.

Čtyři ploutve ke svému pohonu používali druhohorní plesiosauři|foto: Frank de Nota

A právě pro ukojení této zvědavosti byla postavena Madeleine. Řečeno slovy Johna Longa: "...čtyřploutvový podvodní robot testuje biologické teorie mechanických interakcí a nervové kontroly více končetin používaných pro plavání."

Jméno Madeleine konstruktéři vybrali pro podobnost svého výtvoru s jedním druhem francouzského moučníku. Stroj je sice ovládaný na dálku pomocí joysticku a tenkého kabelu, má ale celou řadu vlastních senzorů (sonary, kamery, hloubkoměr, sklonoměr a akcelerometr), které mu společně s počítačem v případě potřeby zajišťují plnou autonomii pohybu.

Testy robota ukázaly, že na první pohled použití čtyř ploutví moc výhodné není. Ve srovnání s režimem využívajícím jen dvou ploutví rychlost nevzrostla, zato se zvýšila spotřeba energie a přibyly neužitečné turbulence. Z dalších zkoušek ale vyplynulo, že čtyři ploutve přece jen nějaké přednosti mají: umožňují rychlý start, obraty s velmi malými poloměry a rychlé zastavení pohybu ve vodě. Zdá se proto, že plesiosauři byli dravci, kteří na svou kořist útočili ze zálohy. Po jejich vyhynutí se však evoluce k tomuto řešení už nevrátila.

Pohled pod kůži Madeleine ukazuje počítač, senzory, motory ploutví a baterie|foto: John Long: Vassar College

Robot tedy evolučním biologům pomohl objasnit jednu část vývoje obratlovců. Především ale zkušenosti ze stavby a zkoušek Madeleine autoři využijí pro vývoj dalších autonomních podvodních strojů. Videozáběry pořízené při jejích testech dokazují, že stroj poháněný ploutvemi vykazuje takové manévrovací schopnosti, jakými se AUV s lodními šrouby většinou nemohou pochlubit.