ΕΛΥΤΡΑ: Πώς θα διαμορφώσει η φύση το μέλλον μας

Αυτό το καλοκαίρι πέρασα ολόκληρο τον Ιούνιο ταξιδεύοντας στην Ευρώπη. Η εμπειρία ήταν πραγματικά μια περιπέτεια ανεμοστρόβιλου, αλλάζοντας την οπτική μου σχεδόν σε κάθε πτυχή της ανθρώπινης κατάστασης. Σε κάθε πόλη, από το Δουβλίνο μέχρι το Όσλο και τη Δρέσδη μέχρι το Παρίσι, με εντυπωσίαζαν συνεχώς τα ιστορικά θαύματα που είχε να προσφέρει κάθε πόλη -- αλλά αυτό που δεν περίμενα ήταν να δω μια ματιά στο μέλλον της αστικής ζωής.

Ενώ επισκεπτόμουν το μουσείο Victoria and Albert (γνωστό ευρέως ως Μουσείο V&A) σε μια εξαιρετικά ζεστή μέρα, μπήκα απρόθυμα στο υπαίθριο περίπτερο. Εκεί, με έκπληξη είδα ένα έκθεμα με τίτλο ELYTRA, σε πλήρη αντίθεση με τα ιστορικά και ανθρωπολογικά εκθέματα του V&A. Το ELYTRA είναι μια μηχανική καινοτομία που είναι αποτελεσματική, βιώσιμη και πιθανότατα θα μπορούσε να διαμορφώσει το μέλλον των δημόσιων χώρων αναψυχής και της αρχιτεκτονικής μας.

Τι είναι το ELYTRA;

Η δομή που ονομάζεται ELYTRA είναι μια επισκέπτρια έκθεση ρομποτικής που αναπτύχθηκε από τους αρχιτέκτονες Achim Menges και Moritz Dobelmann σε συνεργασία με τον δομικό μηχανικό Jan Knippers καθώς και τον Thomas Auer, έναν μηχανικό κλίματος. Η διεπιστημονική έκθεση καταδεικνύει τη μελλοντική επίδραση των σχεδίων εμπνευσμένων από τη φύση στην τεχνολογία, τη μηχανική και την αρχιτεκτονική (Βικτώρια & Αλβέρτος).

Η έκθεση αποτελούνταν από ένα απενεργοποιημένο ρομπότ που κάθεται κάτω από το κέντρο μιας πολύπλοκης υφαντής κατασκευής που είχε κατασκευάσει. Τα εξαγωνικά κομμάτια της έκθεσης είναι ελαφριά, αλλά ισχυρά και ανθεκτικά.

Biomimicry: Τι πρέπει να γνωρίζετε

Η εξαγωνική δομή κάθε κομματιού ELYTRA αναπτύχθηκε και τελειοποιήθηκε μέσω της Biomimetic Engineering ή Biomimicry. Το Biomimicry είναι ένα πεδίο που ορίζεται από βιολογικά εμπνευσμένα σχέδια και προσαρμογές που προέρχονται από τη φύση.

Η ιστορία της βιομιμίας είναι τεράστια. Ήδη από το 1000 μ.Χ., οι αρχαίοι Κινέζοι προσπάθησαν να αναπτύξουν συνθετικό ύφασμα εμπνευσμένο από το μετάξι της αράχνης. Ο Λεονάρντο ντα Βίντσι πήρε συνθήματα από πουλιά όταν σχεδίαζε τα περίφημα σχεδιαγράμματα της ιπτάμενης μηχανής του.

Σήμερα, οι μηχανικοί συνεχίζουν να κοιτάζουν τη φύση για να δημιουργήσουν νέα τεχνολογία. Τα κολλώδη δάχτυλα των ποδιών των Geckos εμπνέουν την ικανότητα ενός ρομπότ να ανεβαίνει σκάλες και τοίχους. Το δέρμα του καρχαρία εμπνέει αεροδυναμικά μαγιό χαμηλής έλξης για αθλητές.

Η βιομίμηση είναι πραγματικά μια διεπιστημονική και συναρπαστική περιοχή της επιστήμης και της τεχνολογίας (Μπουσάν). ο Ινστιτούτο Βιομιμίας εξερευνά αυτό το πεδίο και παρέχει τρόπους συμμετοχής.

Η έμπνευση της ELYTRA

Το ELYTRA εμπνεύστηκε από τις σκληρυμένες πλάτες των σκαθαριών. Η ελύτρα των σκαθαριών προστατεύει τα ευαίσθητα φτερά και το ευάλωτο σώμα του εντόμου (Εγκυκλοπαίδεια της Ζωής). Αυτές οι σκληρές προστατευτικές ασπίδες μπέρδεψαν μηχανικούς, φυσικούς και βιολόγους.

Πώς θα μπορούσαν αυτά τα elytra να είναι αρκετά ισχυρά ώστε να επιτρέπουν στο σκαθάρι να κυλάει γύρω από το έδαφος χωρίς να καταστρέφει τον εξοπλισμό τους, ενώ ταυτόχρονα είναι αρκετά ελαφριά για να διατηρεί την πτήση; Η απάντηση βρισκόταν στον δομικό σχεδιασμό αυτού του υλικού. Η διατομή της επιφάνειας του elytra δείχνει ότι τα κελύφη αποτελούνται από μικρές δέσμες ινών που συνδέουν την εξωτερική και την εσωτερική επιφάνεια, ενώ οι ανοιχτές κοιλότητες μειώνουν το συνολικό βάρος.

Ο καθηγητής Ce Guo από το Institute of Bio-Inspired Structures and Surface Engineering στο Nanjing University of Aeronautics and Astronautics δημοσίευσε μια εργασία που περιγράφει λεπτομερώς την ανάπτυξη μιας δομής βασισμένης στα φυσικά φαινόμενα του elytra. Οι ομοιότητες μεταξύ του δείγματος elytra και της προτεινόμενης δομής υλικού είναι εντυπωσιακές.

Τα οφέλη της βιομίμησης

Η Ελύτρα κατέχει "εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες...όπως υψηλή ένταση και σκληρότηταΣτην πραγματικότητα, αυτή η αντοχή στη φθορά είναι επίσης αυτό που κάνει τα βιομιμητικά σχέδια όπως το ELYTRA τόσο βιώσιμα – τόσο για το περιβάλλον όσο και για την οικονομία μας.

Μόνο ένα κιλό βάρους που εξοικονομείται σε ένα πολιτικό αεροσκάφος, για παράδειγμα, θα μειώσει τις εκπομπές CO2 μειώνοντας την κατανάλωση καυσίμου. Το ίδιο κιλό υλικού που αφαιρέθηκε θα μειώσει το κόστος σε αυτό το αεροσκάφος κατά $300. Όταν εφαρμόζεται αυτό το βιοϋλικό που εξοικονομεί βάρος σε έναν διαστημικό σταθμό, μια λίβρα μεταφράζεται σε εξοικονόμηση άνω των 300,000 $.

Η επιστήμη θα μπορούσε να προχωρήσει πάρα πολύ όταν καινοτομίες όπως π.χ Το βιοϋλικό του Guo μπορεί να εφαρμοστεί για την αποτελεσματικότερη διανομή κεφαλαίων (Guo et.al). Στην πραγματικότητα, χαρακτηριστικό της βιομιμητικότητας είναι οι προσπάθειές της για βιωσιμότητα. Οι στόχοι του πεδίου περιλαμβάνουν «οικοδόμηση από κάτω προς τα πάνω, αυτοσυναρμολόγηση, βελτιστοποίηση αντί για μεγιστοποίηση, χρήση ελεύθερης ενέργειας, διασταυρούμενη επικονίαση, αγκαλιά της διαφορετικότητας, προσαρμογή και εξέλιξη, χρήση φιλικών προς τη ζωή υλικών και διαδικασιών, συμμετοχή σε συμβιωτικές σχέσεις και ενισχύουν τη βιόσφαιρα».

Η προσοχή στο πώς η φύση έχει φτιάξει τα υλικά της μπορεί να επιτρέψει στην τεχνολογία να συνυπάρχει πιο φυσικά με τη γη μας και να επιστήσει την προσοχή στο πόσο πολύ έχει καταστραφεί ο κόσμος μας από την «αφύσικη» τεχνολογία (Crawford).

Εκτός από την αποτελεσματικότητα και τη βιωσιμότητα του ELYTRA, η έκθεση δείχνει τεράστιες δυνατότητες για την αρχιτεκτονική και το μέλλον του δημόσιου χώρου αναψυχής, λόγω της ικανότητάς του να εξελίσσεται. Η δομή είναι αυτό που είναι γνωστό ως «αποκριτικό καταφύγιο», με πολλούς αισθητήρες συνυφασμένους σε αυτό.

Το ELYTRA περιέχει δύο διαφορετικούς τύπους αισθητήρων που του επιτρέπουν να συλλέγει δεδομένα για τον κόσμο που το περιβάλλει. Ο πρώτος τύπος είναι οι κάμερες θερμικής απεικόνισης. Αυτοί οι αισθητήρες ανιχνεύουν ανώνυμα την κίνηση και τις δραστηριότητες των ανθρώπων που απολαμβάνουν τη σκιά.

Ο δεύτερος τύπος αισθητήρα είναι οι οπτικές ίνες που διατρέχουν ολόκληρο το έκθεμα. Αυτές οι ίνες συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με το περιβάλλον που περιβάλλει τη δομή καθώς και παρακολουθούν το μικροκλίμα κάτω από το έκθεμα. Εξερευνήστε χάρτες δεδομένων της έκθεσης εδώ.

Η απίστευτη πραγματικότητα αυτής της δομής είναι ότι «το κουβούκλιο θα μεγαλώσει και θα αλλάξει τη διαμόρφωσή του κατά τη διάρκεια της σεζόν V&A Engineering ως απόκριση στα δεδομένα που συλλέγονται. Πώς θα εμποδίσουν οι επισκέπτες το περίπτερο τελικά ενημερώστε πώς μεγαλώνει το κουβούκλιο και το σχήμα των νέων εξαρτημάτων (Βικτώρια & Άλμπερτ)».

Στεκόμενος μέσα στο περίπτερο του Μουσείου Victoria and Albert, ήταν σαφές ότι η δομή θα επεκταθεί για να ακολουθήσει την καμπύλη της μικρής λίμνης. Η απλή λογική του να επιτρέπεται στους ανθρώπους που χρησιμοποιούν τον χώρο να καθορίσουν την αρχιτεκτονική του ήταν εκπληκτικά βαθιά.