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Bild der Woche

„Smellicopter“ – eine riechende Drohne

Smellicopter
(Bild: Mark Stone/ University of Washington)

Auf den ersten Blick sieht der fliegende Roboter auf dieser Aufnahme wie eine gewöhnliche Drohne aus. Doch die gebogene, kupferfarbene Antenne auf der Plattform des Flugkörpers verleiht ihm eine tierische Fähigkeit.

Flugfähige, kleine Roboter werden immer häufiger eingesetzt, um beispielsweise an für uns unzugängliche Orte zu gelangen oder Gebiete anzufliegen, die durch Naturkatastrophen, Kriege oder Explosionsrisiko für die menschliche Erkundung zu gefährlich sind. Doch bisher sind die Sensoren der Drohnen häufig noch zu ungenau, um etwa Sprengstoffe oder Gasaustritte zu lokalisieren.

Aus diesem Grund haben Forscher um Melanie Joyce Anderson von der University of Washington in Seattle nach empfindlicheren Sensoren für Drohnen geforscht, die zum Beispiel Chemikalien und Gase in der Luft schnell und sicher erkennen können.

Dafür nahmen sie sich einen tierischen Sinn als Vorbild: Motten können mit ihren Antennen selbst stark verdünnte chemische Signale in ihrer Umgebung wahrnehmen und dadurch zum Beispiel Nahrungsquellen oder potenzielle Partner erkennen. „Die Zellen in einer Mottenantenne verstärken die chemischen Signale“, erklärte Andersons Kollege Thomas Daniel. „Die Motten machen das wirklich effizient – ein Duftmolekül kann viele Zellreaktionen auslösen und das ist der Trick.“

Aus diesem Grund zweckentfremdeten die Wissenschaftler für die Sensoren ihrer Drohne die Antennen des Tabakschwärmers (Manduca sexta). Die Forscher betäubten die Motten mit Kälte und entfernten ihre Antennen, die im Anschluss noch stundenlang biologisch und chemisch aktiv bleiben. Mithilfe von winzigen Drähten an beiden Enden der Antenne verbanden sie diese mit einem elektrischen Schaltkreis. Im Anschluss maßen sie die Signale der Antennenzellen, beim Duft von Blumen und Ethanol und verglichen die Reaktionen mit bisher üblichen Sensoren.

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Und tatsächlich: Die Motten-Antenne reagierte schneller auf die Gerüche und registrierte mehr Düfte innerhalb kurzer Zeit als klassische, rein elektrische Sensoren. Indem die Wissenschaftler diesen biologisch-technischen Hybrid-Sensor auf einer Drohne montierten, schufen sie den sogenannten „Smellicopter“, der auf unserem Foto zu sehen ist. Das Besondere: Die Forscher installierten zusätzlich ein spezielles Programm, das die Duftsuche von Motten nachahmt. So kann der „Smellicopter“ völlig selbstständig nach Gerüchen suchen und zu ihnen hinfliegen, sobald er einen Duft wahrnimmt.

Zudem ermöglichen vier eingebaute Infrarotsensoren, dass die Drohne Hindernisse in bis zu 20 Zentimetern Entfernung erkennt und ihnen frühzeitig ausweicht. Ein weiterer Vorteil sei laut Anderson und ihren Kollegen, dass der „Smellicopter“ kein GPS benötigt, sondern stattdessen mit einer Kamera seine Umgebung beobachtet. So kann er womöglich auch in Rohre oder unterirdische Minen fliegen.

Sollte sich zeigen, dass die riechende Drohne auf unserer Aufnahme noch mehr chemische Substanzen wie etwa Kohlenstoffdioxid wahrnimmt, vermuten die Forscher, dass sie zum Beispiel Personen, die unter Trümmern eingeschlossen sind oder explosive Geräte erkennen könnte.

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