חלל פועל בסביבות הלא סלחנות ביותר הידועות לאנושות: ריק, תנודות טמפרטורה קיצוניות, קרינה באנרגיה גבוהה ואפקטים מיקרומטרורואידיים.במשך עשרות שנים, מהנדסים התבססו על פתרונות שמרניים, בעלי יתר על המידה – הגנה על מחלות, מערכות מחוסמות, ושולי פעולה כבדים – כדי להבטיח הישרדות עמוקה יותר למערכת השמש וביקוש לחיי חיים פעילים יותר, פרדיגמה חדשה שנוצרה באמת, אשר מפתחת מחדש של מערכות הפעלה אוטונומיות, אך לא יעילה של חומרת, אלא רק על ידי פיתוח חומרים יעילים של מערכות אנרגיה, אך ורק לאחר מכן, אך ורק על ידי הנדסה יעילה של מערכות יעילות של חומרת, אך ורק על ידי פיתוח של מערכות ניהוליות, אך ורק על ידי הנדסה יעילה של מערכות ניהולית של חומרים יעילים של מערכות כוח.

מדוע הטבע מחזיק את טביעת הרגל הכחולה לחוסנות חלל

האבולוציה פתרה את האתגרים העומדים בפני החללית: לשרוד טמפרטורות קיצוניות, עם לחץ מכני רב, התאוששו מנזק, ופועלים עם אנרגיה מוגבלת.המפתח הוא שפתרונות הטבע הם בדרך כלל קלים, יעילים, ועצמים – באופן ברור אילו משימות חלל דורשות כאשר כל קילוגרם של תשלום עולה עשרות אלפי דולרים לשיגור.

לדוגמה, היכולת של הגוף האנושי לרפא עצם לחתוך או לרומם אין אנלוגיה ישירה בחלליות הנוכחית, שבו puncture יחיד יכול להוביל לדיכוי קטסטרופלי. בדומה, כנף הציפור מאמתה את צורתה באופן מתמיד בתגובה להפרעות, רמה של הסתגלות אירובית שיכולה להשיג כמה מבנים מעשה ידי אדם.

חומרים אוטונומיים: תיקון נזק אוטונומי

אחת הטכנולוגיות החזקות ביותר ביולוגית היא חומרי שימור עצמי.בטבע, אורגניזמים לתקן פצעים באמצעות תהליכים ביוכימיים מורכבים.מהנדסים שילשו זאת ברמה החומרית באמצעות מיקרו-קפסולות שמשחררות סוכני ריפוי כאשר הם פועלים, או באמצעות אג"ח כימי ניתוק שיכול לשנות את הרפורמות לאחר הפרידה.

מיקרו-capsulation ו-Vircular Systems

חומרים בעלי חיים עצמיים מוקדמים בשימוש בפולימרים מלוטשים מוטבעים במריצה.כאשר פצץ סדק, הקפסולות rupture, שחרור מונומר אשר מגיב עם זרז למלא את הפער.גישה זו יעילה עבור סדקים קטנים אבל יש לו יכולת מוגבלת - על הכמוסות הם depleted, ריפוי מערכות מתקדמות יותר, בהשראת רשתות אורתולוגיות (כמו דם), אשר ניתן להטמיעו על פני מחזורי מחזורי מחזורי זמן רב של חומרים ממעבדים מקוריים של אילינוי.

קידוד וזיכרון

סוג אחר של חומרי השמדה עצמית משתמש בכימיה אור-על-ידי-פוחיות המוחזקים יחד על ידי אג"ח מימן או אינטראקציות ניתוקות אחרות.כאשר החומר נפגע, חום או אור יכולים לגרום לאיגרות החוב לרפורמה, ביעילות "מגבת" את השבר.צורה פולימרים, בהשראת רקמות ביולוגיות שמשנות נוקשות או צורה (כמו העור של מלפפונים ים), ניתן לשחזר את צורתם המקורית שלהם לאחר שנים של סגסוגת, אך כעת, אך היא הרחבה מלאה של זיכרון עצמי, אך היא יכולה להרחיב את צורות חיים אלה.

Efficient Aerodynamics: Lessons from Birds and Fish

בעוד חלליות פועלות בעיקר בוואקום, הן חייבות לעבור דרך אטמוספירות פלנטריות במהלך ההשקה, החזרה והתמרונים של אווירת העליונות, גם באטמוספירה העליונה, לגרור מסלולים מסובבים ודורשות הוצאות מדחף לתיקון.ביו-שנודד אווירודינמיקה, שמקורן בעוף הציפור ובשחייה דגים, מציע דרכים להפחית ולשפר את יכולת הניקוד ללא תוספת משקל.

משטחים של כנפיים ומרדינג

ציפורים מתאימות באופן מתמיד את צורת כנפין בתגובה לזרמים אוויריים, יכולת שמשטחי בקרה נוקשים קונבנציונליים (אילרונים, להקות) רק קרוב יותר. מהנדסים מפתחים כנפיים למכוניות החזרה לחלליות ולרחפנים היפרוזיים. לדוגמה, מרכז המחקר של נאס"א לנגלי בחן "קצה מוביל" שיכול לכופף ולסובב כמו כנף ציפור, שמירה על זרימת אוויר מחוברת בזווית גבוהה של קפסולת של סרטן, באופן דומה, שיכולה לשלוט על פני כדוריות של תאים נשיג על פני כדוריות, באופן דומה, כמו גם על פני כדוריות של תאים מעצימות, כמו גם על פני כדוריות של תאים מעצימה, כמו גם על פני כדוריות של תאים מעצימות, כמו גם על פני כדוריות של תאים מעצימות, ולהפחית את הרגל, ולהפחית את הרגל, כמו גם על פני כדוריות של כמה.

Vortex Manipulation וטיסה שקטה

Owls יש מבנים מיוחדים נוצות כי לשבור מערבה, המאפשר טיסה ליד-שקט. מושג זה מותאם להפחית את החתימה האקוסית של ארצם פלנטריים וכדי לדכא הפרדה זרימה שיכול לגרום לאובדן שליטה. מחקרים באוניברסיטת בריסטול הראו כי מחקה אוטאוליט גיאומטריה של אונשוף מפחית רעש פורצ דרך 5B תוך שיפור של חלליות לרדת דרך אווירה, ביו-שאפ כזה יכול להגדיל את הדיוק של הסיכויים של ירידה של יציבות.

מבנה הסתגלות: הטבע משתנה

אורגניזמים ביולוגיים רבים יכולים לשנות את המאפיינים המכניים שלהם על הביקוש.המלפפון הים, למשל, יכול להפוך את העור שלו נוקשה כדי להיות צייתנות בתוך שניות, ומאפשר לו לדחוס באמצעות משחנים או לנעול את עצמו במקום.מהנדסים מתרגמים את הרעיון הזה למבנים מתאימים עבור חלליות שיכולים להשתנות נוקשות או צורה בתגובה לעומסים תרמיים, רטטים או לאפקטים.

פולימרים אלקטרואקטיביים ושרירים מלאכותיים

פולימרים אלקטרואקטיביים (EAPs), לעתים קרובות נקרא שרירים מלאכותיים, חוזים או להרחיב כאשר שדה חשמלי מוחל.הם יכולים לשמש כדי לשנות את הצורה של רפלקטים אנטנה, פאנלים סולאריים, או אפילו נספחים חלליים ללא מנועים מסורתיים. a bio-inspireed manipulator באמצעות חבילות EAP, מודל לאחר הזרועות של octopus, יכול להיות , לסובב, לתפוס אובייקטים בתוך מיקרו-כוח, יש נטייה עבור מבנים צמחיים רחב.

מבנה סנספורציה וגיטו-בעור השראה

מבנים סנסגרומים - מערכות של כבלים ו struts שנערך בדחיסה ומתח - הם בהשראת הדרך עצמות ו נוטה לעבוד יחד כדי לתמוך בגוף ללא מפרקים קשיחים.נאס"א יש אבות פלנטריים מתוחים שניתן היה התמוטטו עבור שיגור ולאחר מכן לפרוס באופן אוטומטי כי הם טעונים לחלוטין, הם סופגים אנרגיה במהלך הנחיתה.

מערכות כוח חיוניות: אחסון ביו-אנרגיה וציר

מערכות כוח חלל צריכות להיות אמינות במשך שנים או עשורים, לעתים קרובות בסביבות שבהן אנרגיית השמש היא בקושי (למשל, מרחב עמוק, צל קבוע על הירח) הטבע מאחסן אנרגיה ביעילות בצורת שומן, גליקוגן, ו- adenosine tripusine (ATP). Bio-inspired גישות לאחסון חשמל ויבול כולל סוללות מתקדמות, תאי דלק וניהול תרמי.

סוללות ביומטיות וסופרקוציטורים

מערכות אחסון אנרגיה ביולוגית יש צפיפות אנרגיה גבוהה והם רגולציה עצמית.חוקרים מפתחים סוללות ליתיום-סולפור בהשראת הדרך mitochondria לארוז ריכוזים גבוהים של מגיבים.TheFLT:0 (מאמר טבע על צפיפות ננו-הוריצית של נאס"א) מראה כיצד לחקות את מבנה האחסון המתקפל של מיטונדריה יכול להגדיל את האנרגיה של 200%, בעוד שמערכת ההפעלה המהירה של מערכת ההפעלה של תאים.

ניהול תרמי בהשראת Termite Mounds ו- Cacti

השליטה הארומית היא אתגר גדול עבור חלליות, אשר ניצבות בפני חימום סולארי קיצוני וקור עמוק בחלל. .ארוכות טרמיט לשמור על טמפרטורה פנימית קבועה כמעט למרות תנודות חיצוניות, באמצעות רשת של אוורורות המסתירה את זרימת האוויר.תקנה פסיבית זו יכולה להיות בקנה מידה למטה לקרינה חללית: על ידי שילוב משטחים משתנים בהשראת העור של בעלי חיים (שנו צבע לספוג ביעילות או לשקף מהנדסי חום), יש להפחית את הציפוי חלל נמוך של מערכת הדם של תאים גמישה של תאים בטמפרטורות גבוהות של טמפרטורת חלליות בתדר גבוה של פחמן CLTFDV נמוכה, על בסיס גבוה, אשר דווח על בסיס גבוה, על בסיס גבוה של מערכת העיכול, על בסיס גבוה של תאים גמישה של תאים גמישה של מערכת העיכול, 000.

חברת פיתוח ו-Switchrm Robotics for האוטונומית

Spacecraft צריך יותר ויותר לפעול אוטונומי, במיוחד עבור משימות חלל עמוק שבו עיכובים תקשורת לעשות בזמן אמת שליטה אטומית מערכות ביולוגיות, ממושבות אנת לרשתות עצביות, להצטיין בקבלת החלטות מבוזרת וארגון עצמי. אלגוריתמי בקרה בהשראת ביו-שנושר כבר מוטבעים לתוך חללי חלל ורובוטים מודולריים.

מודיעין סוודר לניהול Constellation

בהשראת התנהגות הדבורים, ציפורים ודגים, אלגוריתמים של המודיעין הנחיל מאפשרים למספר רב של חלליות קטנות לתאם ללא בקר מרכזי:0NASA Innovative Advanced Concepts ProgramsFLT:1 למד "מחילים ניתנים לזיהוי" אשר יכולים לפענוח ולאפשר מחדש מודולים כדי ליצור מבנים גדולים יותר או להפיץ משאבים.

Bio-Inspired Perception and Landing Systems

מערכות ראיית חרקים, כגון העין המורכבת של זבוב, לספק מגוון רחב, גילוי תנועה דלת-עוצמה נמוכה. מצלמות בהשראת ביולוגית המחקות את הסדר של אומאטידיה (עדשות בלתי נפרדות) מפותחות לגילוי סיכונים במהלך הנחיתה הפלנטרית.מצלמות אלה יכולות לעבד זרימה אופטית במהירות גבוהה, המאפשרת קרקע להימנע מסלעים ומדרונות עם מערכת אוטונומית מינימלית על פני השטח של מאדים, כגון אלגוריתם אופטי-קרקעי, אשר יכול לנווט בין היתר באמצעות אלגוריתם אופטי של מאדים, אשר יכול לנווט בין היתר, באמצעות אלגוריתם אופטי-קרקעי, באמצעות אלגוריתם אופטי-מחדש, אשר יכול לנווט בין היתר, כגון "מחדש" (Pertraative Lander, אשר יכול לנווט בין היתר, אשר יכול לנווט בין היתר, באמצעות אלגוריתם אופטי, באמצעות אלגוריתם אופטי, באמצעות אלגוריתם אופטי-קרקעי, באמצעות אלגוריתם אופטי-ל-מחדש-קרקעי, באמצעות אלגוריתם אופטי, באמצעות אלגוריתם אופטי, אשר יכול לנווט בין היתר, באמצעות אלגוריתם אופטית, באמצעות אלגוריתם אופטית, באמצעות אלגוריתם אופטית-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש

קרינה חסימת והסתגלות: שיעורים מ Extremophiles

קרינה חללית – קרני קוסמיות גלקטיות חלקיקים אנרגטיים סולאריים – אלקטרוניקה ורקמות חיים.חלק מהאורגניזמים על פני כדור הארץ, כגון חיידק FLT:0Deinococcus radioduransFLT:1 (שנקרא "קונן ה Bacterium"), יכולים לשרוד מינונים קיצוניים באמצעות מנגנוני תיקון דנ"א מרובים והגנתיות.

החוקרים הטמיעו אנזימים לתיקון דנ"א מורעבים לציפויים פולימרים עבור אלקטרוניקה, המאפשרים להם לתקן נזק הנגרמת קרינה אוטונומית.זהו mimicry ישיר של איך FLT:0inococcus radioduransuaFLT:1, בנוסף, תרכובות המחקות את המבנה של העצם - ספוגות טבעיות שספגו קרינה מבנית באמצעות מינרלים:2Fareed, לעומת זאת, יכולות להפחית את התמיכה התקינה של הגן על ידי הגנה על ידי הגנה על ידי הגנה על ידי הגנה על ידי הגנה על ידי הגנה על ידי קרינת פוליגרפית.

אתגרים ואינטגרציה למשימות אמיתיות

בעוד הנדסה בהשראת ביולוגית יש הבטחה גדולה, שילוב טכנולוגיות אלה לתוך חלליות תעופה מזוהה אינו טריוויאלי.ביולוגיה היא לעתים קרובות סטוצ'יסטיק, בעוד הנדסה דורשת ביצועים מכריעים, ביצועים אלה-הההההההעצמים חייב לשרוד את הרטטים ואת שואבי אבק החוצה גזים. מבנים הסתגלות צריך לפעול עבור מיליוני מחזורים ללא השפלה.

עם זאת, תעשיית החלל היא לאמץ פתרונות ביו בהשראת. טלסקופ החלל ג'יימס ווב השתמש לוחות סולאריים מתקפלים, אוריגמי-שטופים (ביו-מיסימיים של קיפול גיאומטרי בעוזבים).

עתיד החלל העמיד: סימפוביוזיס עם ביולוגיה

כמשימות למקד את מכתשי הירח הנחושים לצמיתות, סערות האבק של מאדים, ואת האוקיינוסים התת-קרקעיים של הירחים ה-Icy, שולי הנדסה קונבנציונליים יתמתחו למגבלות שלהם.הנדסה בהשראת ביולוגית מציעה לא רק שיפורים מצטברים, אלא גם פילוסופיה שונה לחלוטין: במקום ליצור מערכות שפשוט "חזקות יותר", אנו הופכים מערכות שהן LT:0adareive-reative-reative-reatives, כמו גם יכולות לבודדות-reative-reative-re-reative-reative-reative-reative-reative-reative-to-reative-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-reatives-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-reative-to-to-reatives-reative-to-to-to-to-to-to-to-reative-reative-to-to-to-reatives-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-

העתיד של חקר החלל נמצא בשותפות עם הטבע.כפי שאנו ממשיכים לפענח את סודות ההנדסה של האבולוציה, אנו נסגור מערכות חלל שיכולות לשרוד במשך עשרות שנים, לחקור באופן אוטונומי, ולהתאים לא ידוע.