ELYTRA: Kako bo narava oblikovala našo prihodnost

To poletje sem celoten junij preživel na potovanju po Evropi. Izkušnja je bila res vrtinska pustolovščina, ki je spremenila moj pogled na skoraj vse vidike človeškega stanja. V vsakem mestu, od Dublina do Osla in Dresdna do Pariza, so me vedno znova presenečale zgodovinske čudeže, ki jih je ponujalo vsako mesto – a nisem pričakoval, da bom videl vpogled v prihodnost urbanega življenja.

Med obiskom muzeja Viktorije in Alberta (splošno znanega kot muzej V&A) na izjemno vroč dan sem nerad vstopil v paviljon na prostem. Tam sem bil presenečen, ko sem videl razstavo z naslovom ELYTRA, popolno nasprotje zgodovinskim in antropološkim eksponatom v V&A. ELYTRA je inženirska inovacija, ki je učinkovita, trajnostna in bi verjetno lahko oblikovala prihodnost naših javnih rekreacijskih prostorov in arhitekture.

Kaj je ELYTRA?

Struktura, imenovana ELYTRA, je gostujoča razstava robotike, ki sta jo razvila arhitekta Achim Menges in Moritz Dobelmann v sodelovanju s konstrukcijskim inženirjem Janom Knippersom in Thomasom Auerjem, podnebnim inženirjem. Interdisciplinarna razstava prikazuje prihodnji vpliv oblikovanja, ki ga navdihuje narava, na tehnologijo, inženiring in arhitekturo (Victoria & Albert).

Razstavo je sestavljal deaktiviran robot, ki je sedel pod središčem kompleksne tkane strukture, ki jo je zgradil. Šesterokotni kosi eksponata so lahki, a močni in vzdržljivi.

Biomimikrija: Kaj morate vedeti

Heksagonalna struktura vsakega kosa ELYTRA je bila razvita in izpopolnjena z biomimetičnim inženiringom ali biomimikrijo. Biomimikrija je področje, ki ga opredeljujejo biološko navdihnjeni načrti in prilagoditve, ki izvirajo iz narave.

Zgodovina biomimikrije je obsežna. Že leta 1000 našega štetja so stari Kitajci poskušali razviti sintetično tkanino po navdihu pajkove svile. Leonardo da Vinci se je zgledoval po pticah, ko je snoval načrte svojega slavnega letečega stroja.

Danes se inženirji pri ustvarjanju nove tehnologije še naprej ozirajo k naravi. Gekonovi lepljivi prsti navdihujejo robotovo sposobnost plezanja po stopnicah in stenah. Koža morskega psa navdihuje aerodinamične kopalke z nizkim uporom za športnike.

Biomimikrija je resnično interdisciplinarno in fascinantno področje znanosti in tehnologije (Bhushan). The Inštitut za biomimikrijo raziskuje to področje in ponuja načine za sodelovanje.

Navdih ELYTRA

ELYTRA je bila navdihnjena z utrjenimi hrbti hroščev. Elytra hroščev ščiti občutljiva krila in ranljivo telo žuželke (Enciklopedija življenja). Ti trdi zaščitni ščiti so zmedli tako inženirje, fizike kot biologe.

Kako so lahko te elitre dovolj močne, da bi hrošču omogočile vrtenje po tleh, ne da bi pri tem poškodovale njihovo opremo, hkrati pa dovolj lahke, da ohranijo let? Odgovor je bil v strukturni zasnovi tega materiala. Prečni prerez površine elitre kaže, da so lupine sestavljene iz majhnih snopov vlaken, ki povezujejo zunanjo in notranjo površino, medtem ko odprte votline zmanjšujejo skupno težo.

Profesor Ce Guo z Inštituta za bioinspirirane strukture in površinsko inženirstvo na Univerzi za aeronavtiko in astronavtiko Nanjing je objavil članek, ki podrobno opisuje razvoj strukture, ki temelji na naravnih pojavih elitre. Podobnosti med vzorcem elitre in predlagano strukturo materiala so presenetljive.

Prednosti biomimikrije

Elytra ima "odlične mehanske lastnosti...kot sta visoka intenzivnost in žilavostPravzaprav je ta odpornost na poškodbe tudi tisto, zaradi česar so biomimetične zasnove, kot je ELYTRA, tako trajnostne – tako za naše okolje kot za gospodarstvo.

Samo en funt teže, prihranjen na civilnem letalu, bo na primer zmanjšal emisije CO2 z zmanjšanjem porabe goriva. Isti funt odstranjenega materiala bo znižal stroške tega letala za 300 USD. Pri uporabi tega biomateriala, ki prihrani težo, na vesoljski postaji en funt pomeni več kot 300,000 $ prihranka.

Znanost bi lahko izjemno napredovala, ko bi bile inovacije, kot je npr Guov biomaterial se lahko uporabi za učinkovitejšo distribucijo sredstev (Guo et.al). Pravzaprav je značilnost biomimikrije njena prizadevanja za trajnost. Cilji področja vključujejo »gradnjo od spodaj navzgor, samosestavljanje, optimizacijo namesto povečanja, uporabo proste energije, navzkrižno opraševanje, sprejemanje raznolikosti, prilagajanje in razvoj, uporabo okolju prijaznih materialov in procesov, sodelovanje v simbiotskih odnosov in krepitev biosfere.«

Pozornost na to, kako je narava izdelala svoje materiale, lahko omogoči tehnologiji, da bolj naravno sobiva z našo Zemljo, in opozori na to, kako močno je naš svet poškodoval »nenaravna« tehnologija (Crawford).

Poleg učinkovitosti in trajnosti ELYTRA razstava kaže ogromen potencial za arhitekturo in prihodnost javnega rekreacijskega prostora zaradi svoje sposobnosti razvoja. Struktura je tisto, kar je znano kot "odzivno zavetje", vanjo so vtkani številni senzorji.

ELYTRA vsebuje dve različni vrsti senzorjev, ki omogočata zbiranje podatkov o svetu, ki ga obkroža. Prva vrsta so termovizijske kamere. Ti senzorji anonimno zaznajo gibanje in dejavnosti ljudi, ki uživajo v senci.

Druga vrsta senzorja so optična vlakna, ki potekajo skozi celoten eksponat. Ta vlakna zbirajo informacije o okolju, ki obdaja strukturo, ter spremljajo mikroklimo pod eksponatom. Raziščite zemljevide podatkov o razstavi tukaj.

Neverjetna resničnost te strukture je, da »bo krošnja rasla in spreminjala svojo konfiguracijo tekom inženirske sezone V&A kot odgovor na zbrane podatke. Kako bodo obiskovalci zavirali paviljon, bo na koncu obvestiti o tem, kako raste krošnja in o obliki novih komponent (Victoria & Albert).«

Ko sem stal v paviljonu muzeja Victoria in Albert, je bilo jasno, da se bo struktura razširila in sledila krivulji majhnega ribnika. Preprosta logika omogočanja ljudem, ki uporabljajo prostor, da določijo njegovo arhitekturo, je bila osupljivo globoka.