Wie könnte ein optimaler Miniflugroboter aussehen? Wie eine Hummel? Oder doch ein Vogel? Auf der Suche nach Blaupausen für miniaturisierte Fluggeräte suchen Forscher immer häufiger in der Natur nach Vorbildern. Doch das könnte sich leicht als Sackgasse erweisen, wie jetzt ein britischer Forscher mahnt.
Seit der frühesten Menschheitsgeschichte fasziniert das Fliegen den Menschen. Erste Versuche, den Vogelflug nachzuahmen, endeten allerdings immer im Desaster. Die heute verwendeten Technologien sind daher alle in mehr oder weniger starker Weise abstrahiert und weit von einem einfachen „Abgucken“ entfernt. Für miniaturisierte Flugroboter, die beispielsweise in der Überwachung eingesetzt werden könnten, suchen Forscher heute jedoch zunehmend wieder nach Anregungen in der Natur. Denn hier gibt es immerhin einige Tiere, die problemlos auf der Stelle schweben können, wie Hummeln oder Kolibris. Aber lässt sich das bei ihnen realisierte Prinzip wirklich sinnvoll auf die Technik übertragen?
Fragen dieser Art stellte sich auch Jim Usherwood vom Royal Veterinary College in London. Er präsentierte seine Ergebnisse im Rahmen des Jahrestreffens der Society for Experimental Biology in Marseille. „Es gibt ein großes Interesse, unbemannte Miniatur-Flugobjekte zu konstruieren, die mit den Flügeln schlagen, weil sie Vorteile beim Manövrieren und der Geschwindigkeit bieten“, so Usherwood. „Aber dabei gibt es die Tendenz, die Natur fälschlicherweise für effektiv zu halten.“
Flügelschlag nicht energieeffizient
Nach Ansicht von Usherwood ist das Schlagen, die Auf und Abbewegung der Flügel, an deren Imitation viele Arbeitsgrupppen heute forschen, einer der Hauptgründe, warum die Natur eben nicht immer optimale Blaupausen für technische Anwendungen liefert. Am Flug von Libellen und Wachteln studierte er die Biomechanik und Energiebilanz der Bewegung.
„Die Flügel der Tiere müssen, im Gegensatz zu Propellern, die die Tiere ‚vergessen‘ haben zu erfinden, ständig anhalten und wieder neu starten“, erklärt der Forscher. Da die Flügel auf und abschlagen, müssen sie jeweils am Ende ihrer Bewegung die Trägheit überwinden und die Richtung umkehren. Die dafür benötigte Energie macht beispielsweise den Flug vieler Insekten relativ ineffektiv und energieaufwändig.
„Meine Arbeit sollte als Warnung dienen, beim Kopieren der Natur vorsichtig zu sein“, so Usherwood. „Selbst bei sehr kleinen Größen ist es für schwebende Flugobjekte sinnvoller, nach Helikopter-, nicht nach Flügelschlagprinzip zu gehen.“
(Society for Experimental Biology, 07.07.2008 – NPO)
