Przyroda zawsze stanowiła inspirację dla wynalazców i wojskowych. Rozwój techniki umożliwił w ostatnich latach tworzenie robotów imitujących żywe istoty. Tą drogą chce też iść US Navy, która w projekcie przyszłorocznego budżetu zażądała przeszło 25 milionów dolarów na projekty systemów autonomicznych inspirowanych organizmami żywymi. Nowa generacja dronów ma obejmować przede wszystkim pojazdy podwodne imitujące ryby, aczkolwiek w planach jest również bezzałogowiec zdolny do przemieszczania się tak w wodzie, jak i w powietrzu.

Marynarka wojenna chce sfinansowania dwóch projektów badawczo-rozwojowych, realizowanych w ramach programów Defense Research Sciences i Warfighter Sustainment Applied Research, kwotą odpowiednio 15,99 miliona i 9,45 miliona dolarów. Celem Warfighter Sustainment Applied Research jest opracowanie „bio-inspirowanych systemów autonomicznych” (Bio-Inspired Autonomous Systems), zaś plany na przyszły rok podatkowy obejmują badania nad napędem i systemem sterowania takiego bezzałogowca, dopracowanie algorytmów sztucznej inteligencji odpowiadających za sposoby poszukiwania oraz integrację sonaru i systemu zobrazowania, wyszukiwanie przeszkód i ich omijanie.

Badania realizowane w ramach Defense Research Sciences zmierzają w nieco innym kierunku. Ośrodek chce skoncentrować się na rozwoju inspirowanego naturą kamuflażu multispektralnego oraz badaniach nad sposobami przemieszczania się wzorowanymi na płazach, a mającymi umożliwić systemom autonomicznym sprawne poruszanie się w wodzie i na lądzie. Ostatni postulowany program obejmuje tricte pojazdy podwodne i dotyczy „eksperymentalnych możliwości sensorycznych i modelowania bioczujników w celu umożliwienia sterowania sensoryczno-motorycznego, w tym rybich ławic dla pasywnej koordynacji roju”.



W dokumentach pojawia się też „miękka robotyka”. Celem tego programu jest opracowanie „cichego napędu bez pędników”, zapewniającego pojazdom podwodnym między innymi wysoką manewrowość i duży udźwig. Według serwisu The Drive może tutaj chodzić o napęd wykorzystujący skrzydła. Prawdopodobnie nie będą to skrzydła jak u ptaków, ale bardziej „skrzydła” płaszczki (będące w istocie płetwami piersiowymi). W projekcie budżetu US Navy wskazała zresztą zapotrzebowanie rzędu 3 milionów dolarów na badania nad systemami poruszającymi się jak zwierzęta. W grę wchodzą tutaj płetwy, skrzydła i odnóża kroczne. Do tego marynarka wojenna zainteresowana jest także sensorami inspirowanymi naturą.

O ogólnych celach takich programów badawczych informuje na swojej stronie internetowej Biuro Badań Marynarki Wojennej (ONR). Badania nad Bio-Inspired Autonomous Systems mają pozwolić na lepsze poznanie kontroli sensoryczno-motorycznej i biomechaniki poruszania się zwierząt wodnych i płazów, a tym samym umożliwić imitację ich zwinności i zdolności adaptacji do otaczającego środowiska. Dzięki takim nowym rozwiązaniom technicznym ma pojawić się nowa generacja dronów o większych zdolnościach operacyjnych.

Prace nad robotami wzorowanymi na zwierzętach nie są niczym nowym. W roku 2012 amerykański Departament Bezpieczeństwa Krajowego poinformował o finansowaniu rozwoju bezzałogowego pojazdu podwodnego przypominającego tuńczyka. Naukowcy już dawno uznali, że kształt ciała tej ryby jest idealny dla pojazdów podwodnych. Rybi kształt i sposób poruszania się miał też dron GhostSwimmer, testowany przez ONR w roku 2014. W kolejnych latach biuro pracowało wspólnie z DARPA nad niedużymi podwodnymi robotami kroczącymi przypominającymi homary.



W roku 2018 US Navy przyznano patent „Akustycznie niewykrywalny system napędowy UUV z miękkim korpusem”. Na rysunkach załączonych do wniosku patentowego widać drona przypominającego kształtem miecznika. Dzięki odpowiedniej budowie ciała ryby te potrafią osiągać na krótkich odcinkach prędkość przeszło 50 węzłów. Opatentowany system składa się z podobnej do kręgosłupa centralnej struny obłożonej kolejnymi warstwami „mięśni”, z których każda posiada swój mechanizm szkieletowy i zestaw siłowników.

Największe zainteresowanie budzi projekt drona powietrzno-podwodnego. US Navy pracowała już kiedyś nad samolotami zdolnymi do zanurzania się, jednak w przeciwieństwie do filmów z Jamesem Bondem rezultaty nie były oszałamiające. Nowe technologie i przejście na bezzałogowce otwiera jednak nowe możliwości. Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej (Naval Research Laboratory) pracuje nad kilkoma projektami „międzydomenowych” dronów.

Założenie jest tyleż proste, ile oryginalne. Autonomiczny system jest rozmieszczany z powietrza poza zasięgiem obrony przeciwnika, którą następnie przenika – w celu zachowania skrytości – pod wodą. Zdolność do wzbicie się w powietrze ma zapewnić lepsze rozpoznanie celu. „Międzydomenowe” bezzałogowce oprócz misji obserwacyjnych i zwiadowczych będą mogły również przeprowadzań ataki, tak kinetyczne, jak i niekinetyczne.



Nie tylko Amerykanie

Prace nad dronami wykorzystującymi rozwiązania inspirowane żywymi organizmami prowadzone są nie tylko w USA. W roku 2018 pojawiły się informacje o chińskim bezzałogowcu powietrznym imitującym gołębia. Obserwacyjny dron trafił już na wyposażenie przeszło trzydziestu agencji rządowych i wojska. Miniaturowy UAV imituje mechanikę lotu prawdziwego ptaka. Efekt ten osiągnięto dzięki elastycznym skrzydłom napędzanym elektrycznie, które wywarzają składową siłę nośną umożliwiająca ruch.

Na początku lipca tego roku pekińska firma Boya Gongdao Robot Technology przedstawiła niedużego podwodnego drona przypominającego rekina i imitującego jego sposób poruszania się. Projekt koncentruje się na wyciszeniu napędu i możliwości długiego przebywania w rejonie działania. Cel osiągnięcia dużej prędkości wydaje się jeszcze odległy, według dostępnych danych robot osiągnął do tej pory prędkość maksymalną 6 węzłów.



Największe ambicje deklarują obecnie Brytyjczycy. W roku 2017 Royal Navy ujawniła koncepcję nowej generacji okrętów podwodnych oraz towarzyszących im systemów bezzałogowych i uzbrojenia, które mają wejść do służby po roku 2050. Centrum takiego systemu miałby stanowić załogowy „okręt matka” zbliżony kształtem do płaszczki lub rekina wielorybiego. Jednostka ta, wyposażona w napęd hybrydowy i pędniki nowej generacji, ma kierować działaniami wyspecjalizowanych podwodnych dronów w kształcie węgorza. Rewolucyjne plany dotyczą także torped. Mają być to na dobrą sprawę autonomiczne pojazdy w kształcie ryb.

Imitowanie żywych stworzeń ma kilka powodów. Z jednej strony chodzi o opracowanie tanich, wydajnych i umożliwiających ciche przemieszczanie się układów napędowych. Drugi atut to możliwość wtopienia się w otaczające środowisko, a tym samym bardziej skryte działanie i trudniejsze wykrycie. Jest to logiczna odpowiedź na rozrastającą się sieć coraz lepszych czujników utrudniających operowanie na obszarach zaostrzonej rywalizacji między państwami, takich jak Arktyka i Morze Południowochińskie.

Zobacz też: Palau zaprasza USA do założenia baz wojskowych

Arturo de Frias Marques, Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International