手把手教你做个生物无人机

美国航空航天局(NASA)正在开发一种可以近距离探测火星的无人机原型。一定得是无人机成品被送入太空吗?非也非也。还有一种更酷的方法:将一小瓶细胞送上火星,让它自己生长为生物可降解无人机。来自斯坦福大学,斯佩尔曼学院,以及布朗大学的一群学生去年夏天就创造了这样的无人机,并参加了2014年国际基因工程机器大赛(International Genetically Engineered Machine competition,iGEM)。

该团队还有一个明星导师,那就是Lynn Rothschild,她是加利福尼亚州NASA 艾姆斯研究中心的合成生物学家。无人机以真菌、植物为组成材料,当无人机可以飞起时,生物材料就会死去,这样就不会形成新的真菌菌落导致坠机。Lynn Rothschild表示 “这些东西质量很轻,价格便宜,而且不会污染环境。”

如何做一个“生物无人机”?

成型与成长

首先,用3D建模软件设计出无人机的形状。生物材料公司Ecovative Design根据设计文件,从8英寸的真菌菌丝方块利用真空成形法制造出无人机机身模子,然后往里面填入生物材料:秸秆和落叶。 “生物材料里被注入了真菌,然后真菌就疯狂生长,起初材料很松散,几个礼拜后,就长成一整个硬块。”两个这样的模子,被细菌纤维素醋酸酯包覆,形成无人机底盘。 “看起来像一个干巴巴的三明治,重量跟手感类似于聚苯乙烯泡沫塑。” 然后,给无人机消毒。 “我们不希望给环境带来一丁点污染,也不希望新生物材料霉变或是毁坏”。 ※基因工程的强度与能力

该团队对无人机进行了多次测试和实验,以提高其性能,确保在地球和其他行星的恶劣环境中飞行。为此他们引入了“地狱细胞”(嗜极菌的基因注入大肠杆菌得到的转基因细菌),获得了喜人成果:细菌耐辐射,不惧极端温度;硬化的细胞不仅可以加固无人机,还可以作为生物传感器读取环境数据。 “这就好比你拥有了很厉害的细胞,它可以感知二氧化碳含量或辐射量,并能读取实物颜色。你可以同时感应很多事,而无需在无人机上装载笨重的传感器。” ※防水 为了确保暴雨期间发送的无人机不会解体,该团队从纸黄蜂身上获取了灵感。“当纸黄蜂筑巢时,他们啃树皮,然后吐出来,唾液使得树皮的纤维素防水而且耐热。因此,我们要弄清楚是什么唾液蛋白做到了这一点。” 经过筛选、培养,得到的最终产品是试管中微黄色的液体,触摸比水粘稠,之后就可以涂抹到无人机上使之防水。因为识别蛋白的过程花费了很多时间,团队没有机会测试这一解决方案是否奏效。 ※生物安全和自我毁灭 因为无人机由真菌菌丝和醋酸纤维素构成,一旦坠机可以自动降解。一个棘手的问题是“地狱细胞”,你如何确保无人机坠毁时这种转基因细胞不会与自然细胞混在一起?答案是在地狱细胞的基因密码中置入“停止符”。

“这其实就是改变基因密码。比如说你拿了一本书,每次看到‘今天’这个词时,你却读成‘蓝色’。我们的想法是,如果无人机坠毁在某处,有其它活细胞存在,他们会说不同的语言而无法交流。”

原文发布于微信公众号 - 机器人网(robot_globalsources)

原文发表时间:2015-03-27

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