מדענים חשפו את סוד הכנפיים המתקפלות של פרת משה רבנו

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

מדענים מאוניברסיטת טוקיו הצליחו לחשוף את סוד הכנפיים האחוריות המתקפלות של פרת משה רבנו, לאחר שגילו שלא רק ה"כונן ההידראולי" שנחקר היטב עם רשת כלים, אלא גם האליטרה עם הבטן, הם מעורב ישירות בתהליך זה.

עבודת החוקרים מתפרסמת ב-Proceedings of the National Academy of Sciences ומתמצתת ב-Phys.org.

פרת משה רבנו מסוגלת, כשהן צועדות על רגליהן, לקפל את כנפיהן בצורה קומפקטית מתחת לאליטרה קשיחה כדי להגן עליהן מפני נזק. אם יש צורך להמריא, כנפי הקרומים האחוריות נפרשות תוך 0.1 שניות בממוצע. מנגנון זה מובן היטב, כי פרת משה רבנו מעלה את האליטרה לפני שהיא פורסת כנפיים.

הכנפיים האחוריות הקרומיות של החיפושיות מתחת לאליטרה מקופלות כמו אוריגמי וחודרות אליהן רשת של כלים המתמלאים בנוזל. לפני ההמראה, פרת משה רבנו מעלה את האליטרה ומאמצת את שרירי המקטע השלישי של בית החזה, ומגבירה את לחץ הנוזל בכלי הכנפיים המעופפות. כתוצאה מכך, גמישות הכלים עולה והכנף מתרחבת.

מדענים לא הצליחו לראות בפירוט את תהליך קיפול הכנף. העובדה היא שאחרי הנחיתה, פרת משה רבנו מקפלת את האליטרה ורק לאחר מכן מתחילה למשוך את הכנפיים האחוריות, ועוזרת לעצמה באופן פעיל עם הבטן. בממוצע, לחיפושיות לוקח כשתי שניות לקפל את כנפיהן המעופפות.

כדי לחקור את קיפול הכנפיים, מדענים השתמשו בפרת משה רבנו עם שבעה נקודות (Coccinella septempunctata). הוסר לה חלק מהאליטרה הנוקשה הימנית שלה. האזור שנמחק שימש לאחר מכן ככלי ליצירת עותק של שרף אקרילי שקוף הניתן לריפוי UV. לאחר מכן הודבק עותק אקרילי של ה-elytra על שאר ה-elytra של פרת משה רבנו.

החוקרים ביצעו סקר מהיר של החיפושית, וגם חקרו חלק מרוחק של האליטרה תחת מיקרוסקופ. התברר שלצד הפנימי של האליטרון יש תבליט התואם לתבנית הכלים של הכנף המעופפת. בנוסף, בצד הפנימי של האליטרון יש מעין "סקוטש" - אזורים המכוסים בזיפים הקטנים ביותר שמחזיקים את הכנף המקופלת.

"סקוטש" דומים ממוקמים בצד העליון של הבטן. התברר שלאחר הנחיתה, פרת משה רבנו מקפלת את האליטרה, ואז מתחילה להידוק וליישר את הבטן. ברגע זה, הלחץ בכלי יורד. בהידוק הראשון של הבטן, הכלים משתלבים בשקעים המקבילים בצד הפנימי של האליטרון.

לאחר הרפיה של הבטן, היא מחליקה לאורך החלק התחתון של הכנפיים האחוריות. ואז פרת משה רבנו שוב מאמצת את הבטן, אשר, מתהדקת, מרימה את הכנפיים ומכניסה אותן מתחת לאליטרה. במקרה זה, הממברנות השקופות בין הכלים פועלות כמנחים בעת קיפול הכנף.

כפי שמציינים מדענים, בניגוד לאוריגמי עצמו, הכנפיים של פרת משה רבנו אינן מתקפלות בזוויות חדות, אלא מסתלסלות. בשל כך, החוזק המכני שלהם עשוי להישמר. בנוסף, פיתול מאפשר למנוע קיפול של הכלים וחפיפה שלהם עקב דפורמציה.

לכן, על ידי כיווץ והרפיה של הבטן, פרת משה רבנו משיגה קיפול מלא של הכנפיים האחוריות מתחת לאליטרה. חוקרים מאמינים שהכנפיים האלסטיות המקופלות מתחילות לפעול כמעין קפיצים דחוסים. כאשר מעלים את האליטרה, חלקם הפנימי מפסיק להיצמד לכנפיים האחוריות והן, כמו קפיץ, מתחילות להתיישר. לאחר מכן, תהליך הפיזור נאסף על ידי "הידראוליקה".

מדענים יפנים מאמינים שלימוד מנגנוני הפתיחה והקיפול של כנפיים של פרת משה רבנו וכמה חיפושיות אחרות ימצאו את הפתרונות הטכניים הטובים ביותר ליצירת מנגנוני קיפול לציוד שונים, החל מפאנלים סולאריים ואנטנות לוויין ועד לכנפיים של מטוסי סיפון.

נכון להיום, אין מנגנונים לקיפול ופירוק הכנף בדומה לאלו שבחיפושיות. המנגנונים המשמשים במטוסי הסיפון הם סט של כוננים ומנעולים הידראוליים. לכנף של כלי טיס מבוסס נושא במרחק מסוים מהשורש שלו יש קפל לולאת ציר.

משאבות מיוחדות, שאיבות לחץ במערכת ההידראולית, מאלצות את ההנעה של המנגנון להיפתח או לקפל את הכנף. במצבים קיצוניים, הכנף קבועה. כנף מתקפלת משמשת במטוסים עם סיפון כדי לחסוך במקום כך שניתן יהיה למקם אותם בצורה קומפקטית יותר בהאנגרים או בחנייה בסיפון.

בתחילת פברואר השנה הציגו חוקרים מנאס א ומאוניברסיטת בריגהם יאנג עיצוב רדיאטור מתקפל לקירור לווייני אדמה מלאכותיים קטנים. הרדיאטור הזה מתקפל ומתפרש כמו אוריגמי. המכשיר ישלוט ברמת העברת החום על ידי התאמת עומק הקיפולים: ככל שהוא גבוה יותר, כך המכשיר יספוג יותר חום.