นกนั้นลอยกลางอากาศได้อย่างไร

แรงที่นกใช้พยุงตัวของมันเองให้อยู่กลางอากาศนั้นยังคงเป็นปริศนาอยู่ วิศวกรมีความอยากรู้เป็นพิเศษเกี่ยวกับข้อมูลนี้เพราะว่ามันสามารถเป็นแรงบันดาลใจให้กับการออกแบบโดรนในอนาคตได้ หุ่นยนต์บินได้โดยปราศจากคนขับอาจจะกระพือปีก ร่อนอย่างรวดเร็ว ด้วยความเร็วคล้ายกับนกก็เป็นได้

นักวิจัยจำนวนมากพยายามที่จะทำการคำนวณแรงที่เกี่ยวข้องกับการบินของนก บางคนใช้แสงเลเซอร์เพื่อใช้ในการวัดลักษณะการไหลของอากาศเหนือการบินของนกในห้องแลป หลังจากนั้น ผู้เชี่ยวชาญจะทำการใส่ข้อมูลลงไปในการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน อะไรที่เรารู้ได้จากการคำนวณนี้ก็คือ แรงของปีกนั่นเอง

แต่ปัญหาในตอนนี้คือ เมื่อสัตว์รวมไปถึงนกด้วยนั้นทำการเคลื่อนไหว ร่างกายของมันทั้งหมดจะเปลี่ยนรูปร่าง สิ่งนี้ทำให้อากาศที่ไหลผ่านนั้นผันผวน และสิ่งนี้ทำให้การคำนวณมีความเชื่อถือน้อยลง ไม่เพียงแต่เท่านั้น แสงเลเซอร์สามารถที่จะทำร้ายดวงตาของนกได้ด้วย

ขณะนี้ ทีมนักวิจัยจาก Stanford University ในแคลิฟอร์เนียได้ค้นหาวิธีการที่จะทำการทดลอง ซึ่งนำโดย David Lentink วิศวกรอวกาศซึ่งได้ออกแบบกล่องชนิดพิเศษที่ติดตั้งเซนเซอร์ตรวจจับแรงเอาไว้

กล่องนี้มีขนาดประมาณกับกรงขังนกขนาดใหญ่ มันมีสองที่เกาะอยู่สองที่และด้านหน้าเป็นอะคริลิคใส ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์มองเห็นเมื่อนกทำการบินจากที่เกาะหนึ่งไปอีกที่หนึ่ง

พื้นของกล่องนั้นประกอบไปด้วยเซนเซอร์สปริง แรงที่กดลงไปมากเท่าไหร่ สปริงก็จะยุบตัวไปเท่านั้น แต่เซนเซอร์ของ Lentink ไม่ได้ทำการวัดแรงของนก พวกเขาทำการวัดแรงที่เกิดขึ้นในแต่ละครั้งที่นกทำการกระพือปีกในอากาศภายในกล่อง อากาศที่ปะทะบนพื้นของกล่องจะถูกเปลี่ยนไปเป็นแรง

เซนเซอร์ที่ติดอยู่บนพื้นกล่องนั้นมีความว่องไวเป็นอย่างมาก เซนเซอร์เหล่านี้ตรวจวัดอากาศที่หมุนวนอยู่ภายในห้องแลปด้วย ดังนั้นเพื่อทำการหลีกเลี่ยงข้อมูลที่ผิดพลาด “พวกเราต้องทำการปิดแอร์ในระหว่างทำการทดลองด้วย” Lentink บอกไว้

ทีมวิจัยได้เริ่มการทดสอบด้วยนก Pacific parrotlet จำนวนสองตัวชื่อ Ray และ Gaga ซึ่งเป็นนกแก้วที่มีสีขาวและสีฟ้าอ่อน ถูกฝึกให้บินจากที่เกาะข้างหนึ่งไปยังอีกข้างหนึ่ง

ในแต่ละครั้งของการบินลง นกจะใช้แรงเป็นสองเท่าเพื่อทำการโต้แรงโน้มถ่วงและยกน้ำหนักตัวของมันขึ้น ในแต่ละครั้งที่บินขึ้น นกจะไม่ได้ทำการใช้แรง นั่นหมายความว่า ช่วงบินขึ้นนั้นไม่ได้ต่อต้านกับแรงโน้มถ่วงเลย

ปีกสองปีกจะทำการลบล้างซึ่งกันและกัน ซึ่งนั่นทำให้นกสามารถรองรับแรงโน้มถ่วงได้เพียงพอที่จะพยุงตัวเองอยู่ในอากาศ

Lentink รู้สึกพึงพอใจเป็นพิเศษกับการออกแบบการทดลองที่ไม่ทำให้เกิดอันตรายใดๆ กับนก ในขณะนี้เขามีความตั้งใจที่จะผลักดันงานวิจัยของเขาต่อไปอีก “ฉันออกแบบหุ่นยนต์ที่บินได้ในห้องทดลองของฉันและฉันต้องการที่จะพัฒนาพวกมัน” เขากล่าว

Jim Usherwood เป็นผู้เชี่ยวชาญในการศึกษาว่า สัตว์นั้นเคลื่อนตัวบนน้ำและในอากาศได้อย่างไร เขาทำงานที่ The Royal Veterinary College ในลอนดอน ประเทศอังกฤษ “การทดลองของ Lentink นั่นเป็นอะไรที่ยอดเยี่ยมมาก” เขากล่าว แต่ Usherwood เตือนว่า การค้นพบใหม่ในครั้งนี้ไม่ได้ถูกนำมาทดสอบกับทุกชนิดของนก

“นกบางชนิดทำตัวคล้ายกับเครื่องบินมาก” เขากล่าว “ปีกของพวกมันจะยืดออกและช่วยพยุงน้ำหนักแม้ว่าจะเป็นช่วงเวลาของการบินขึ้นก็ตาม และนกบางชนิดยกตัวขึ้นด้วยปีกที่เคลื่อนขึ้นลงในระหว่างที่กำลังทำการบินขึ้นเมื่อการบินนั้นช้ามากๆ นกฮัมมิ่งเบิร์ดเป็นตัวอย่างของการบินแบบนี้”

Lentink เห็นด้วยว่า การค้นพบใหม่ของเขานั้นไม่ได้ทำการทดสอบนกทุกชนิด แต่ในความจริงแล้ว เขาต้องการที่จะวัดแรงของนกที่ใช้กระตุ้นการเคลื่อนตัว เช่น การกลับตัวในมุม หรือการร่อน

ที่มา : vcharkarn.com