علماء ألمان يدرسون أجنحة البومة لتطوير طائرات هادئة


#1

علم البيونيك هو علمٌ يقوم على محاكاة الباحثين للطبيعة في مجال التكنولوجيا. وأحد الطيور التي يمكن تعلم الكثير منها ومحاكاتها هو طائر البومة، إذ يحظى هذا الطائر باهتمام الباحثين في مجال هندسة الطيران والسيارات والكاميرات.

يُسمع صوت البومة بوضوح في الليل، لكنْ، لا يُسمع صوتُ جناحيها حين تطير وتنقض على فريستها، بينما يُسمع صوت أجنحة الحمام والطيور الأخرى بوضوح. لكن الأمر سيان بالنسبة للحمام إن سمع أحد صوت رفرفة جناحيه حين يطير أم لا، أما البومة فسماع صوتها وهي تطير يشكل بالنسبة إليها مسألة حياة أو موت، لأن الفريسة قد تهرب وتختبئ إذا سمعت صوت جناحي البومة. ويعلل عالم الأحياء توماس باخمان ذلك قائلا: “تصطاد البومة في الليل حيث تكون المعلومات المرئية محدودة. لذلك تخصصت البومة بتحديد مكان فريستها عبر حاسة السمع، وهذا ممكن فقط إذا طارت بشكل غير مسموع”.


عالم الأحياء المختص بدراسة أجنحة البومة توماس باخمان

لكن كيف تفعل البومة ذلك؟ وهل يمكن لصناعة الطائرات الاستفادة من هذه الخاصية؟ درس توماس باخمان ديناميكا الهواء لجناحي البومة حين تطير في جامعتي داغمشتادت وآخن بألمانيا، وقد لاحظ أن وزن بومة الحجاب يساوي وزن الحمامة، إلا أن جناحيها أطولُ بكثير من جناحي الحمامة وأكثرُ انحناءً، ويقول إن هذا يتيح للطائر الارتفاع بشكل أفضل في الجو حتى مع سرعة بطيئة. في حين يتوجب على الطيور الأخرى الرفرفة بأجنحتها أكثر كي تبقى في الجو. ويضيف “هكذا يقل احتكاك الريش ببعضه البعض فلا يُسمع لأجنحة البومة ضوضاء تقريبا”.

السر في الريش والجناحين

ولا يقتصر الأمر على طول الجناحين وشكلهما المنحني، بل إن ريش البومة يختلف عن ريش الحمامة والطيور الأخرى: فمقدمة ريشة الجناح تكون معقوفة قليلا وسطح الريشة أملس جدا، ويقول توماس باخمان إن هذا “يؤثر على انسياب الجناح بشكل يجعل تيار الهواء يلتصق بالجناح ويقلل من الاضطرابات أثناء الطيران”.


مقدمة الريشة المعقوفة تولد اضطرابات هوائية صغيرة وتجعل الريح يلتصق بجناح البومة

إذن، كوْنُ الريش معقوفا في المقدمة والسطح الأملس يحولان دون حدوث اضطرابات. وهذا يساعد على تدفق التيار الهوائي وانسيابه والذي يؤدي توقفُهُ إلى سقوط الطائرات. طبعا لا يمكن نسخ ُ هذه الخصائص لجناح البومة وتطبيقها على جناح الطائرة، لأن سرعة البومة، حين تصطاد، تبلغ عشرةَ إلى خمسة عشرَ كيلومترا في الثانية فقط، لكن يمكن الاستفادة من المبادئ الفيزيائية لإنتاج المراوح وألواح لطواحين الهواء وتوربينات هادئة لا تحدث ضجيجا.

الطائرات تحاكي الطيور الكبيرة

لقد استفادت صناعة الطيران من أجنحة الطيور الأخرى من خلال ما يسمى بالجنيحات الصغيرة التي تقلل الدوامات الهوائية. هذه الدوامات تبقى لعدة كيلومترات خلف الطائرة وتسبب اضطرابات شديدة في الجو وتقلل بالتالي من سرعة الطائرات. وقد نسخ المهندسون هذه الجنيحات الموجودة فوق جناح الطائرة من أجنحة الطيور الكبيرة مثل النسر والعقاب واللقلق. وعندما يطير أحد هذه الطيور “تنشأ في مقدمة الريشة دوامة هوائية صغيرة وهذا يقلل من مقاومة الجناح”، كما يقول باخمان.


شراشيب في نهاية ريشة البومة

آذان غير متناظرة

لكن البومة لديها أكثر من ذلك: فلكي تتمكن من سماع حركة فريستها، يوجد لديها حول الوجه والصدر ريش يشبه الحجاب لالتقاط الصدى بآذانها غير المتناظرة، لأن أذنا تكون موجهة ًإلى الأعلى في حين تكون الأذنُ الثانية ُ موجهة ً إلى الأسفل. ويقول عالم الأحياء هيرمان فاغنر، المتخصص بدراسة الحواس لدى البومة، إنه يمكن الاستفادة من هذه الخاصية لأذني البومة في مؤتمرات الفيديو بتعليق الكاميرا عند السقف، وحين يتحدث شخص ما تكون الكاميرا موجهة إليه، ويضيف “وحين يتحدث شخص آخر في مكان آخر، يمكن للكاميرا العثور عليه من الصوت وتصويب عدستها عليه. ومن الممكن تصميم كاميرا بحجاب يشبه حجابَ بومة الحجاب”.


جمجمة البومة

وهنا قد يتساءل البعض، لكن ما العمل لو تحدّث عدة أشخاص في نفس الوقت؟ ويجيب هيرمان فاغنر، بأنه وإن كان ليس من السهل التفريق بين مصادر الأصوات المتعددة، إلا أن البومة تستطيع فعل ذلك. وهو يشبّه قدرة البومة على تحديد مكان صوت محدد بحفلة فيها عدد كبير من الأشخاص يتحدثون مع بعضهم البعض، لكن “يمكننا تركيز انتباهنا على الشخص الذي نتحدث معه دون الآخرين، وهذا هو بالضبط ما تفعله البومة”.

وإضافة إلى مهندسي الطائرات والكاميرات، يسعى مهندسو السيارات أيضا للاستفادة من البومة. فالدهن الذي تفرزه غدة الزَنكى أو غدة العُصعوص، يمتاز بسيولته وبجودته كزيت للتشحيم. وقد نجح العلماء الألمان بالتعرف على الشفرة الجينية لهذا الزيت، وقد يأتي اليوم الذي ينجحون فيه بتعديل أحد النباتات وراثيا وجعله ينتج زيتا يشبه دهن غدة الزنكى لدى البومة واستخدامه لتشحيم السيارات.

فابيان شميدت/ عبد الرحمن عثمان
مراجعة: حسن زنيند