Un groupe de chercheurs a réalisé une expérience très particulière sur un cafard dans une étude publiée dans Communication naturelle. L’équipe de recherche de Fan et Sato, de Université technologique de Nanyang de Singapour ont construit et fait « porter » un petit cafard « cabot » ce qui lui permet de respirer même sous l’eau, le transformant en ce que les auteurs définissent comme un insecte cyborg amphibien. De cette façon, l’insecte peut rester dans l’eau même pendant trois heures sans problème, traversez des tunnels inondés et faufilez-vous dans des fissures de seulement deux centimètres de haut. Le but n’est cependant pas de créer une blatte aquatique. L’idée est bien plus pratique et est de rendre ces petits systèmes capables de explorez également les environnements inondés. Si la technologie continue à se développer, elle pourrait un jour être utilisée lors des opérations de secours après un tremblement de terreune inondation ou l’effondrement d’un immeuble, entrer dans des espaces trop étroits soit trop risqué pour les sauveteurs et même pour de nombreux robots conçus pour ce type d’intervention.
Pourquoi utiliser un cafard : des animaux résistants
Si le but est de pénétrer dans les décombres ou de se faufiler dans une fissure de quelques centimètres de large, il serait naturel de penser à un petit robot. Le problème est que, lorsque les robots deviennent très petits, les difficultés techniques augmentent également. Les batteries, moteurs et circuits prennent de la place et, en réduisant la taille, l’autonomie est inévitablement également réduite. C’est pour cette raison que certains chercheurs ont choisi une voie différente. Au lieu de construire un robot à partir de zéro, ils exploitent un animal qui a déjà tout ce qu’il faut pour bouger : la blatte marche grâce à ses muscles et tire son énergie du métabolisme. L’électronique ajoutée ne le fait pas avancer, mais ils ne servent qu’à guider ses mouvements. De cette manière, la consommation d’énergie du système « robotique » reste extrêmement faible. Ensuite, il y a un autre avantage : Les blattes sont des animaux extrêmement résistantsils peuvent se faufiler dans des ouvertures très étroites et se déplacer facilement à travers les débris, les tuyaux et autres environnements complexes où de nombreux petits robots auraient du mal à progresser. Dans cette étude, lo a été utilisé en particulier Blatte sifflante de Madagascar (Gromphadorhina portentosa), suffisamment grand et solide pour supporter le poids de l’appareil prévu.
Le problème de l’eau résolu avec une petite « combinaison » sous-marine.
Toutefois, pour que le système fonctionne, le problème de respiration. Un cafard, en fait, il est incapable de survivre longtemps sous l’eau. Il n’a pas de poumons, mais respire par de petits trous répartis le long du thorax et de l’abdomen, appelés les stigmates, d’où l’oxygène est transporté dans le corps par un réseau de minuscules canaux, le trachées. Lorsque ces trous sont recouverts par l’eau, le flux d’air est interrompu et l’animal souffre rapidement d’asphyxie.
Pour le rendre opérationnel même sous l’eau, les chercheurs ont donc dû en concevoir un véritable Miniature « combinaison de plongée ».. Le dispositif est composé de trois éléments principaux :
- coque imperméable et flexible qui enveloppe l’abdomen du cafard empêchant l’eau d’entrer.
- un petit générateur d’oxygène.
- tubes très fins qui transportent l’oxygène directement vers les stigmates de l’insecte.
Pour vérifier combien de temps a duré la réserve d’air, les chercheurs surveillé l’oxygène présent à l’intérieur de la combinaison pendant les expériences. Un millilitre de peroxyde d’hydrogène suffisait pour produire environ 6,2 millilitres d’oxygène. Au cours des premières minutes, le niveau a augmenté rapidement pour atteindre une concentration moyenne de 47,4 % au bout d’environ huit minutes. Puis il a commencé pour diminuer lentement.
Mais même après trois heures, c’était toujours égal à 14,8%, une quantité qui, selon les auteurs, permet au cafard de continuer à respirer sans difficulté. Quand cette valeur baisse en dessous de 5%, L’activité des insectes diminue considérablement et le risque de mort augmente. Les auteurs ont également vérifié que l’appareil n’a eu aucun effet négatif sur les animaux. Cinq blattes ont été observées pendant trois jours après les expériences, toutes sont survivants et a continué à se comporter normalement. La température du générateur est également restée stable, oscillant entre 23,6 et 24 °C, sans produire suffisamment de chaleur pour déranger l’insecte.
Traverser des espaces où rien d’autre ne peut passer
Par la suite, les chercheurs ont également changé le système éliminer le sac à dos externe contenant l’électronique et placer ces composants à l’intérieurà l’intérieur du corps du cafard. De cette façon, l’insecte a réussi à passer à travers une fissure immergée seulement 2 centimètres de hautune taille qui représente un obstacle aussi bien pour les insectes dotés de sacs à dos externes que pour de nombreux petits robots amphibies. De plus, cette configuration rend le système plus stable et réduit le risque de blocage de certains composants pendant l’exploration.
Un temps d’immersion allant jusqu’à 2-3 heures
Le résultat le plus évident concerne précisément temps de plongée. Une blatte normale, complètement immergée, arrête de bouger au bout de deux minutes environ. Avec le scaphandre, au lieu de cela, les insectes sont restés actifs et ont continué à répondre aux commandes pendant deux ou trois heures. La vitesse de déplacement est également restée assez élevée. Au sol, la blatte avançait en moyenne à une vitesse de 87,5 millimètres par seconde, sous l’eau, la vitesse diminuait légèrement jusqu’à 78,4 millimètres par secondeune réduction d’environ 10%, principalement due à la plus grande résistance exercée par l’eau. Au fil des heures, les performances diminuaient progressivement sous l’effet de fatiguemais après trois heures, l’insecte continuait à se déplacer.
Le test dans les conditions les plus difficiles
Pour tester si le système pourrait être utile dans des situations similaires à une véritable catastrophe, les chercheurs ont construit un long tunnel 1,7 mètres avec deux haies consécutives. Là première section il était rempli de dioxyde de carbone. Ce gaz, à forte concentration, peut rapidement provoquer un état d’immobilité chez les insectes. Au lieu de cela, le deuxième sectionétait complètement immergé dans l’eau. Les blattes qui ne muent pas ont presque immédiatement cessé de répondre aux stimuli dans la zone riche en dioxyde de carbone ou ont été asphyxiées dans les 45 secondes suivant leur immersion. Les animaux ont ensuite été récupérés et ils se sont complètement rétablis après avoir été renvoyés dans les airs. Ceux équipés de combinaisons de plongée ont cependant traversé les deux zones sans problème tout en conservant une capacité de mouvement normale. Dans les trois tests effectués, ils ont réussi à terminer le parcours avec succès !