ความลึกที่หนาวเหน็บและไม่เคยมีแผนที่ของบริเวณขั้วโลกได้ก่อให้เกิดมานานแล้ว ความท้าทายสําหรับนักวิทยาศาสตร์และนักสํารวจ ใต้น้ําแบบดั้งเดิม ยานพาหนะแม้ว่าจะมีประสิทธิภาพในน่านน้ําเขตอบอุ่น แต่ก็มักจะต่อสู้กับ สภาวะที่รุนแรงที่พบใต้น้ําแข็งอาร์กติกและแอนตาร์กติก แต่ แรงบันดาลใจเกิดขึ้นจากแหล่งที่ไม่น่าจะเป็นไปได้: เพนกวินที่อ่อนน้อมถ่อมตน วิศวกรและนักชีววิทยาทางทะเลได้ร่วมมือกันเพื่อพัฒนาเรือดําน้ําเพนกวิน ซึ่งเป็นนักสํารวจขั้วโลกที่ปฏิวัติวงการ ที่เลียนแบบวิธีการขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพของชื่อนก

หัวใจสําคัญของนวัตกรรมนี้คือแนวคิดของการขับเคลื่อนวงแหวนกระแสน้ําวน เพนกวินเป็นผู้เชี่ยวชาญในเรื่องนี้ เทคนิคการสร้างกระแสน้ําวน toroidal (รูปโดนัท) ด้วย ตีนกบเพื่อสร้างแรงขับ โดยการศึกษาฟุตเทจความเร็วสูงของ นกเพนกวินว่ายน้ํานักวิจัยสังเกตเห็นว่านกเหล่านี้ผลิตได้อย่างไร วงแหวนกระแสน้ําวนแบบไม่ต่อเนื่องในแต่ละจังหวะ ทําให้สามารถเคลื่อนที่ได้ ความคล่องตัวและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่โดดเด่น เรือดําน้ําเพนกวิน ทําซ้ํากลไกนี้ผ่านชุดของเวลาที่แม่นยํา ไอพ่นที่เต้นเป็นจังหวะที่ก่อตัวเป็นวงแหวนกระแสน้ําวนที่ควบคุมในน้ํา

สิ่งที่ทําให้เทคโนโลยีนี้แตกต่างจากระบบใบพัดทั่วไปคือ ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในสภาพน้ําแข็ง ใบพัดแบบดั้งเดิม มักอุดตันด้วยอนุภาคน้ําแข็งหรือสูญเสียประสิทธิภาพใน น้ําใกล้เยือกแข็งซึ่งความหนืดเปลี่ยนแปลงอย่างมาก พื้นที่ อย่างไรก็ตาม ระบบ Vortex-Ring ยังคงรักษาประสิทธิภาพที่สม่ําเสมอ โดยไม่คํานึงถึงความผันผวนของอุณหภูมิ ยิ่งไปกว่านั้นการขาด ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวภายนอกทําให้การออกแบบมีความอ่อนไหวน้อยลงมาก ความล้มเหลวทางกลในความเย็นจัด - ข้อได้เปรียบที่สําคัญเมื่อ ดําเนินการหลายร้อยไมล์จากศูนย์ซ่อมที่ใกล้ที่สุด

การออกแบบตัวเรือของเรือดําน้ํายังได้รับแรงบันดาลใจจากกายวิภาคของเพนกวิน ของมัน รูปทรงหยดน้ําช่วยลดการลากในขณะที่ให้อุทกพลศาสตร์ที่เหมาะสมที่สุด การไหลสําหรับระบบขับเคลื่อนกระแสน้ําวน ได้รับความสนใจเป็นพิเศษ ไปยังขอบนําซึ่งรวมลวดลายพื้นผิวที่มีพื้นผิว แรงบันดาลใจจากโครงสร้างจุลภาคของขนนกเพนกวิน วิธีการเลียนแบบชีวภาพนี้ ลดการยึดเกาะของน้ําแข็งและป้องกันการสะสมที่อาจประนีประนอม ความแม่นยําของเซ็นเซอร์และความคล่องแคล่วในสภาวะขั้วโลก

ความสามารถในการรับน้ําหนักทางวิทยาศาสตร์เป็นอีกพื้นที่หนึ่งที่เพนกวิน เรือดําน้ําเปล่งประกาย ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของการขับเคลื่อนวงแหวนกระแสน้ําวน ช่วยให้สามารถจัดสรรพลังงานให้กับเครื่องมือวัดได้มากขึ้นมากกว่า การเคลื่อนไหว การกําหนดค่ามาตรฐานรวมถึงอาร์เรย์โซนาร์แบบมัลติบีม ระบบสุ่มตัวอย่างน้ําและกล้องความละเอียดสูง - ทั้งหมดอยู่ใน ฝักทนแรงดันที่รักษาการทํางานที่ระดับความลึก เกิน 1,500 เมตร วิธีการขับเคลื่อนที่เป็นเอกลักษณ์ของเรือดําน้ํา สร้างการรบกวนน้อยที่สุดในคอลัมน์น้ํา ทําให้ ความชัดเจนที่ไม่เคยมีมาก่อนในการสุ่มตัวอย่างทางเคมีและชีวภาพ

การทดสอบภาคสนามในทะเลเวดเดลล์ของแอนตาร์กติกาให้ผลลัพธ์ที่ดี ผลลัพธ์ ในระหว่างภารกิจที่ยาวนานหนึ่งเดือนที่ผ่านมา เรือดําน้ําเพนกวิน ทําแผนที่ถ้ําใต้น้ําแข็งที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ก่อนหน้านี้ได้สําเร็จในขณะที่ เก็บตัวอย่างน้ําจากระบบระบายความร้อนใต้น้ํา นัก วิจัย ประทับใจเป็นพิเศษกับความสามารถในการรักษาตําแหน่งใน กระแสน้ําแรงพร้อมการใช้พลังงานน้อยที่สุด - ความสามารถ ยืมมาจากกลยุทธ์การล่าสัตว์ของเพนกวินโดยตรง เรือดําน้ํา การทํางานที่เงียบยังช่วยให้สามารถสังเกตทางทะเลได้โดยไม่ถูกรบกวน ชีวิตเปิดโอกาสใหม่สําหรับการศึกษาพฤติกรรม

เมื่อมองไปข้างหน้า นักพัฒนาจะจินตนาการถึงกองเรือเพนกวินทั้งหมด เรือดําน้ําทํางานร่วมกันเพื่อสํารวจพื้นที่ขั้วโลก โมดูลาร์ของพวกเขา การออกแบบอนุญาตให้ปรับแต่งสําหรับเป้าหมายการวิจัยเฉพาะจากสภาพอากาศ เปลี่ยนการเฝ้าระวังเป็นปฏิบัติการค้นหาและกู้ภัยใต้ชั้นน้ําแข็ง ต้นแบบบางตัวกําลังได้รับการทดสอบด้วยอัลกอริธึมความฉลาดของฝูง ที่เลียนแบบพฤติกรรมของฝูงนกเพนกวินทําให้สามารถสํารวจได้อย่างประสานกัน ในพื้นที่กว้างใหญ่ เมื่อการวิจัยอาร์กติกและแอนตาร์กติกมีมากขึ้น มีความสําคัญต่อการทําความเข้าใจระบบภูมิอากาศโลกแนวทางไบโอนิกนี้ อาจเป็นตัวแทนของอนาคตของการสํารวจขั้วโลก

ความหมายขยายออกไปนอกเหนือจากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เชิงพาณิชย์ กําลังสํารวจการใช้งานในการดําเนินงานน้ํามันและก๊าซนอกชายฝั่ง การตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐานใต้น้ํา และแม้แต่การท่องเที่ยว พื้นที่ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ําของเทคโนโลยีทําให้น่าสนใจเป็นพิเศษ สําหรับระบบนิเวศที่ละเอียดอ่อน ในขณะเดียวกันองค์กรกลาโหมได้แสดงให้เห็น ความสนใจในลักษณะการพรางตัวที่มีอยู่ในวงแหวนวน การขับเคลื่อนซึ่งสร้างลายเซ็นอะคูสติกน้อยกว่า ระบบทั่วไป

เช่นเดียวกับเทคโนโลยีล้ําสมัย ความท้าทายยังคงอยู่ การจัดเก็บพลังงาน ข้อจํากัดในปัจจุบันจํากัดระยะเวลาของภารกิจ แม้ว่าความก้าวหน้าใน เทคโนโลยีแบตเตอรี่อาจช่วยบรรเทาข้อจํากัดนี้ได้ในไม่ช้า นักวิจัยคือ ยังทํางานเพื่อปรับปรุงความเป็นอิสระของเรือดําน้ํา โดยมีเป้าหมายอย่างเต็มที่ การดําเนินงานอิสระกินเวลาหลายเดือน อย่างไรก็ตาม เรือดําน้ําเพนกวินได้แสดงให้เห็นแล้วว่าวิธีแก้ปัญหาบางอย่าง ความท้าทายทางวิศวกรรมที่น่ากลัวที่สุดของเราอาจพบได้โดยการมองหา การออกแบบที่สมบูรณ์แบบของธรรมชาติเอง

การผสมผสานที่น่าทึ่งของชีววิทยาและวิศวกรรมนี้แสดงถึงมากกว่า เป็นเพียงเครื่องมืออื่นสําหรับการสํารวจมหาสมุทร มันเป็นข้อพิสูจน์ถึง พลังของการเลียนแบบทางชีวภาพ - การแสวงหาวิธีแก้ปัญหาที่ยั่งยืนโดย เลียนแบบรูปแบบและกลยุทธ์ที่ผ่านการทดสอบตามเวลาของธรรมชาติ เป็นภูมิอากาศ การเปลี่ยนแปลงเร่งการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ขั้วโลก เช่น แนวทางที่เป็นนวัตกรรมใหม่จะมีคุณค่ามากขึ้นเรื่อย ๆ ในภารกิจของเรา เพื่อทําความเข้าใจและปกป้องระบบนิเวศที่สําคัญเหล่านี้