حشرة

الطائرة الحشرية هي طائرة تطير باستخدام الديناميكا الهوائية لأجنحة الحشرات. الكلمة مشتقة من entomo (بمعنى حشرة: كما في علم الحشرات ) + pteron (بمعنى جناح). تُصنف الطائرات الحشرية ضمن فئة الطائرات ذات الأجنحة المتحركة، وهو مصطلح أوسع يشمل أي جهاز مصمم للطيران عن طريق رفرفة الأجنحة.

الروبوت الأرضي Entomopter هو روبوت متعدد الأوضاع (طائر/زاحف) يشبه الحشرات، وقد طوره روبرت سي. ميكلسون وفريق التصميم التابع له من معهد جورجيا للتكنولوجيا للأبحاث (GTRI) وجامعة كامبريدج ومختبرات ETS وغيرها. ^{[ 1 ]}

يبلغ طول جناحي هذه الطائرة الروبوتية الأرضية من نوع "إنتوموبتر" من 15 إلى 18  سم. يوفر زوجان من الأجنحة، أحدهما أمام وحدة التحكم عن بعد (RCM) والآخر خلفها، رفرفة رنانة متوازنة لتوليد قوة الرفع والدفع، بالإضافة إلى التحكم الكامل في المركبة. وتحدث رفرفة الأجنحة بمعدل ثابت قدره 35 هرتز. يُصنف  هذا الروبوت الجوي المستوحى من الطبيعة كمركبة جوية صغيرة (MAV) نظرًا لصغر حجمه. تبلغ حمولة المهمة حوالي 10  غرامات، ويبلغ وزن الإقلاع الإجمالي (GTOW) 50  غرامًا. يُستخدم هذا الروبوت لأغراض الاستطلاع الداخلي السري أو للعمل في الأماكن المغلقة التي يصعب على البشر الوصول إليها.

يُعدّ الطيران في غلاف المريخ الجوي أمرًا بالغ الصعوبة. إذ يتعين على المركبات الجوالة المريخية ذات الأجنحة الثابتة التقليدية التحليق بسرعة تتجاوز 250  ميلًا في الساعة لمجرد البقاء محلقة في غلاف المريخ الجوي الرقيق. وهذا يجعل الهبوط على سطحه الصخري شبه مستحيل، ما يحول دون فحص العينات أو جمعها. كما أن الطيران بسرعة عالية يعني صعوبة البقاء في أي منطقة محددة لفترة طويلة، وهي سمة سلبية تتفاقم بسبب الحاجة إلى أنصاف أقطار هائلة للانعطاف في هذا الغلاف الجوي الرقيق. في المقابل، تستطيع الطائرة ذات الأجنحة المتحركة تحقيق قوة رفع عالية بشكل غير عادي بفضل أجنحتها سريعة الخفقان (ويرجع ذلك جزئيًا إلى ظاهرة "الدوامة الأمامية")، ما يسمح لجسمها بالتحرك ببطء بالنسبة للأرض. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

حصل فريق متخصص في الطائرات بدون طيار، بقيادة أنتوني كولوزا من معهد أوهايو للفضاء ^{[ 4 ]،} على تمويل من معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة (NIAC) لدراسة تصميم طائرة بدون طيار لاستخدامها في مهمات روبوتية مستقبلية محتملة إلى المريخ. ^{[ 2 ]} وأشار الفريق إلى أن رقم رينولدز للطيران على سطح المريخ يُعادل الرقم الموجود على ارتفاع يزيد عن 30  كيلومترًا (100,000 قدم  ) على الأرض. ولا يوجد حاليًا أي طائرة تحلق بانتظام على هذا الارتفاع. ومع ذلك، فإن نطاق رقم رينولدز للطائرة الصغيرة العاملة في الغلاف الجوي للأرض يُعادل نطاق نسخة أكبر (بطول جناح يبلغ مترًا واحدًا) تعمل في الغلاف الجوي الرقيق للمريخ. إضافةً إلى ذلك، فإن جاذبية سطح المريخ لا تتجاوز 37% من جاذبية الأرض، لذا فإن مركبة "مارس فلاير" التي تعتمد على طائرة بدون طيار ستستفيد من انخفاض وزنها نسبيًا، حتى مع زيادة حجمها على سطح المريخ. ^{[ 3 ] [ 2 ]} تحمل مركبة "مارس فلاير" المُصممة على أساس طائرة "إنتوموبتر" وعدًا ليس فقط بالتحليق ببطء فوق سطح المريخ، بل أيضًا بالعمل كمركبة متعددة الأوضاع قادرة على الهبوط، وأخذ العينات، وإعادة الشحن، أو التواصل، ثم الإقلاع لمواصلة مهمة المسح. ^{[ 5 ]} بل إنها تمتلك القدرة على العودة إلى نقطة إطلاقها للتزود بالوقود، أو تحميل البيانات، أو نقل العينات.

وفي الآونة الأخيرة، مُنح مشروع جديد من NIAC بعنوان "Marsbee" لمواصلة دراسة مفهوم الطيران الشبيه بالحشرات على سطح المريخ. ^{[ 6 ]}

تلقى مشروع "إنتوموبتر" تمويلًا أوليًا للبحث والتطوير الداخلي من معهد جورجيا للتكنولوجيا بدءًا من عام 1996، وتمويلًا لاحقًا من وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) ، ومختبر أبحاث القوات الجوية (AFRL)، ومعهد ناسا للمفاهيم المتقدمة. ^{[ 2 ]} تقديرًا لجهوده في مجال "إنتوموبتر"، حصل ميكلسون على جائزة بيريللي لعام 2001 لنشر الثقافة العلمية، والتي منحتها لجنة تحكيم دولية لأفضل مشروع متعدد الوسائط من أي مؤسسة تعليمية في العالم. كما مُنح جائزة بيريللي الكبرى الأولى (25,000 يورو) عن العمل الذي اعتُبر الأفضل من بين أكثر من 1000 عمل دولي.

• طيران الحشرات
• أورنيثوبتر
• علم الأحياء

1. ميكلسون، آر سي، مناهج جديدة لمنصات الطيران المصغرة، وقائع معهد المهندسين الميكانيكيين، المجلد 218 الجزء G: مجلة هندسة الطيران والفضاء، ورقة بحثية خاصة 2004، الصفحات  363-373
2. ميكلسون، آر سي، نقفي، إم إيه، ما وراء طيران الحشرات المستوحى بيولوجيًا، معهد فون كارمان لديناميكا الموائع ، سلسلة محاضرات RTO/AVT حول ديناميكا الهواء ذات رقم رينولدز المنخفض على الطائرات بما في ذلك التطبيقات في تكنولوجيا الطائرات بدون طيار الناشئة، بروكسل، بلجيكا، 24-28 نوفمبر 2003
3. كولوزا، أ.، ميكلسون، آر سي، وآخرون ، استكشاف الكواكب باستخدام المحاكاة الحيوية - طائرة حشرية للطيران على المريخ، التقرير النهائي للمرحلة الثانية، مشروع معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة NAS5-98051، أكتوبر 2002
4. مايكلسون، RC، قياس الروبوتات الجوية المستوحاة بيولوجيًا، ورشة العمل الدولية الخامسة حول طرق التشابه، معهد الإحصاء وديناميكية الطيران والإنشاءات الجوية، جامعة شتوتغارت، 4-5 نوفمبر 2002، الصفحات من  71 إلى 78
5. ميكلسون، آر سي، التكنولوجيا العصبية للروبوتات المحاكية للأنظمة الحيوية ، رقم ISBN 0-262-01193-X، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، سبتمبر 2002، الصفحات  481 – 509، (مؤلف الفصل).

• الموقع الرسمي لروبوت Entomopter - الروبوت الجوي المستوحى من علم الأحياء، والذي ابتكره وطوّره البروفيسور ميكلسون لتطبيقات الاستخبارات الأرضية ومسح الكواكب. (تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أغسطس 2008)
• نبذة تعريفية إلكترونية عن روبرت سي. ميكلسون - تتضمن العديد من الروابط الخارجية المتعلقة بأعمال ميكلسون في مجال الطائرات بدون طيار، وخاصةً فيما يخص الروبوتات الطائرة بشكل عام. (تم الاطلاع عليها بتاريخ 26 أغسطس 2008)