De kunst van de zachte landing, afgekeken van de natuur


Foto: Etienne-Jules Marey

Hoewel we vooralsnog geen leven hebben gevonden in de ruimte, kunnen organismen wel degelijk inspiratie bieden voor ruimtevaart en ruimteonderzoek.

In voorgaande columns uit deze reeks zijn al diverse voorbeelden voorbij gekomen zoals klittenband voor ruimtepakken, uitvouwbare zonnepanelen voor satellieten en in gewichtloosheid op een wand lopen als een gekko.

Activiteiten in de ruimte kennen hun eigen specifieke uitdagingen. Als bijvoorbeeld iets stuk gaat in de machinerie van onbemande ruimtevaartuigen, kan niet even iemand van de technische dienst op pad om het euvel te verhelpen. Gaat een ruimtevaartuig op de planeet Mars stuk, dan duurt het vanwege de afstand tot wel 21 minuten voordat de SOS-signalen de Aarde bereiken.
De Opportunity zat zes weken vast in het zand. © AP

Zelfredzaam
Veel gemakkelijker zou zijn als een ruimtevaartuig of planeetverkenner kan leren van nieuwe situaties, zich aanpast aan veranderende omstandigheden, zichzelf repareert en reinigt, kortom: dat het zichzelf kan redden. En wat zijn de beste autonome systemen die wij kennen? Dat zijn zonder twijfel organismen.

De succesvolle Marsverkenners Opportunity en Spirit kwamen beide met hun wielen vast te zitten in het zand op de rode planeet. Dat zou een organisme nooit overkomen. Het lukte Spirit niet om los te komen en het duurde zes weken voordat Opportunity uit deze heikele situatie kwam. Wielen werken goed op een geëffend pad, maar dat komt in de natuur en waarschijnlijk ook op andere planeten in ons zonnestelsel zelden voor. Daarom wordt gekeken naar Marsverkenners met zes poten zoals insecten of met nul poten zoals slangen. Zelfs tuimelkruid (tumbleweed) biedt inspiratie, de dorre struik die voortgedreven door de wind vaak in westerns voorbij komt rollen. Al deze organismen bewegen zich moeiteloos voort over allerlei verschillende soorten terreinen.

Bij bodemonderzoek op andere planeten moet worden geboord. Omdat de omvang en het gewicht vanwege de lancering gering moet zijn, is het lastig om een robotverkenner te voorzien van een imposante boorinstallatie. Vrouwelijke houtwespen leggen hun eieren in hout en zijn daartoe uitgerust met een legboor. Deze draait niet rond, maar bestaat uit twee zaagjes die op en neer bewegen. Gaat de ene naar boven, dat gaat de andere naar beneden waardoor beide zaagjes elkaar stabiliseren en helpen. Dit relatief lichte en energiezuinige systeem kan eenvoudig gaatjes in een planeetoppervlak boren.

Veilig landen
Wil een robotverkenner onderzoek doen dan moet het eerst veilig landen op een andere planeet. Dat dat is nogal eens een probleem gebleken. Vrij recent nog (2016) sloeg de Schiaparelli lander te pletter op Mars. Het wrange hierbij is dat het voornaamste doel van Schiaparelli was om landingssystemen te testen. Dat het zo niet moet is natuurlijk ook heel leerzaam.

Niet alleen vliegende dieren hebben de uitdaging om netjes te landen, ook dieren die van (grote) hoogte springen of vallen willen dat bij voorkeur overleven. Katten komen spreekwoordelijk op hun pootjes terecht omdat ze zich in de lucht kunnen omdraaien. In 1925 werd dat voor het eerst onderzocht door foto-opnamen te maken van een ondersteboven hangende kat die werd losgelaten. Dat startte een rage: omgekeerd bungelende honden, apen, konijnen, cavia’s en ratten, hun valpartijen werden allemaal vastgelegd. Naast ‘gecontroleerd neerstorten’ wordt ook het landen via een glijvlucht onderzocht zoals sommige kakkerlakken doen. Om het ze moeilijk te maken worden gewichtjes als ‘nuttige lading’ op de insecten geplakt. Naast verontwaardigde dieren leverden al deze experimenten ook inspiratie op voor zachte landingen.

De ruimtevaart kan dus ruimschoots leentjebuur spelen bij de natuur, en als ruimteverkenners ooit leven vinden op andere planeten, dan vormen zij vast een nieuwe en even bijzondere inspiratiebron.

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 28 november 2018

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84