ELYTRA: Як природа сформує наше майбутнє

Цього літа я весь червень подорожував Європою. Цей досвід був справді бурхливою пригодою, яка змінила мій погляд на майже кожен аспект людського життя. У кожному місті, від Дубліна до Осло та Дрездена до Парижа, мене постійно вражали історичні чудеса, які могло запропонувати кожне місто, але чого я не очікував, так це побачити проблиск у майбутнє міського життя.

Відвідуючи Музей Вікторії та Альберта (широко відомий як Музей Вікторії та Альберта) у надзвичайно спекотний день, я неохоче увійшов до павільйону під відкритим небом. Там я був здивований, побачивши виставку під назвою ELYTRA, яка різко контрастувала з історичними та антропологічними експонатами в V&A. ELYTRA — це інженерна інновація, яка є ефективною, довговічною та може сформувати майбутнє наших громадських місць відпочинку та архітектури.

Що таке ELYTRA?

Структура під назвою ELYTRA — це відвідувана виставка робототехніки, розроблена архітекторами Ахімом Менгесом і Моріцом Добельманом у співпраці з інженером-конструктором Яном Кніпперсом, а також Томасом Ауером, інженером із клімату. Міждисциплінарна виставка демонструє майбутній вплив дизайну, натхненного природою, на технологію, інженерію та архітектуру (Вікторія та Альберт).

Експонат складався з дезактивованого робота, який сидів під центром складної плетеної конструкції, яку він побудував. Шестикутні частини експонату легкі, але міцні та довговічні.

Біомімікрія: що вам потрібно знати

Гексагональну структуру кожної частини ELYTRA було розроблено та вдосконалено шляхом біоміметичної інженерії, або біомімікрії. Біомімікрія – це сфера, яка визначається біологічно натхненними конструкціями та адаптаціями, отриманими від природи.

Історія біомімікрії величезна. Ще в 1000 році нашої ери стародавні китайці намагалися розробити синтетичну тканину на основі шовку павуків. Леонардо да Вінчі брав приклад з птахами, коли створював креслення свого знаменитого літального апарату.

Сьогодні інженери продовжують звертатися до природи, щоб створити нові технології. Клейкі пальці ніг геконів надихають робота здатністю лазити по сходах і стінах. Шкіра акули надихає аеродинамічні купальники з низьким опором для спортсменів.

Біомімікрія - це справді міждисциплінарна та захоплююча область науки та техніки (Бушан). The Інститут біомімікрії досліджує цю сферу та пропонує способи залучення.

Натхнення ELYTRA

ELYTRA була натхненна затверділими спинами жуків. Надкрила жуків захищають ніжні крила і вразливе тіло комахи (Енциклопедія життя). Ці жорсткі захисні щити викликали збентеження інженерів, і фізиків, і біологів.

Як ці надкрила можуть бути достатньо міцними, щоб дозволити жуку обертатися навколо землі, не пошкоджуючи їх обладнання, і водночас бути досить легкими, щоб підтримувати політ? Відповідь лежала в структурному дизайні цього матеріалу. На поперечному розрізі поверхні надкрил видно, що раковини складаються з невеликих пучків волокон, які з’єднують зовнішню і внутрішню поверхні, а відкриті порожнини зменшують загальну вагу.

Професор Се Гуо з Інституту біоінспірованих структур та інженерії поверхні Нанкінського університету аеронавтики та астронавтики опублікував статтю, в якій докладно описується розробка структури, заснованої на природних явищах надкрил. Подібність між зразком надкрил і запропонованою структурою матеріалу вражає.

Переваги біомімікрії

Елітра володіє "відмінні механічні властивості...такі як висока інтенсивність і міцністьНасправді ця стійкість до пошкоджень також є тим, що робить такі біоміметичні конструкції, як ELYTRA, такими стійкими – як для нашого навколишнього середовища, так і для економіки.

Наприклад, лише один фунт ваги цивільного літака зменшить викиди CO2 за рахунок зменшення споживання палива. Той самий фунт видаленого матеріалу зменшить вартість цього літака на 300 доларів. Застосовуючи цей біоматеріал для зменшення ваги на космічну станцію, один фунт означає економію понад 300,000 XNUMX доларів США.

Наука могла б значно просунутися, коли б такі інновації, як Біоматеріал Го можна застосувати для більш ефективного розподілу коштів (Guo et.al). Насправді характерною рисою біомімікрії є її прагнення до стійкості. Цілі галузі включають «створення знизу вгору, самоскладання, оптимізація, а не максимізація, використання вільної енергії, перехресне запилення, сприйняття різноманітності, адаптація та розвиток, використання дружніх до життя матеріалів і процесів, участь у симбіотичні відносини та зміцнення біосфери».

Увага до того, як природа створила свої матеріали, може дозволити технології більш природно співіснувати з нашою землею та привернути увагу до того, наскільки наш світ був пошкоджений «неприродними» технологіями (Кроуфорд).

На додаток до ефективності та стійкості ELYTRA, виставка демонструє величезний потенціал для архітектури та майбутнього громадського рекреаційного простору завдяки своїй здатності розвиватися. Структура являє собою те, що відомо як «чуйний притулок», з багатьма датчиками, вплетеними в нього.

ELYTRA містить два різних типи датчиків, які дозволяють збирати дані про навколишній світ. Перший тип – це тепловізори. Ці датчики анонімно виявляють рух і діяльність людей, які насолоджуються тінню.

Другий тип датчика – оптоволокно, що проходить через весь експонат. Ці волокна збирають інформацію про середовище, що оточує конструкцію, а також контролюють мікроклімат під експонатом. Ознайомтеся з картами даних експозиції тут.

Неймовірна реальність цієї структури полягає в тому, що «навіс буде рости та змінювати свою конфігурацію протягом Сезону проектування V&A у відповідь на зібрані дані. Як відвідувачі гальмують павільйон в кінцевому рахунку повідомте, як росте навіс і форму нових компонентів (Вікторія та Альберт).»

Стоячи всередині павільйону Музею Вікторії та Альберта, було зрозуміло, що споруда буде розширюватися, повторюючи вигин невеликого ставка. Проста логіка дозволу людям, які використовують простір, визначати його архітектуру, була приголомшливо глибокою.