Беседы о бионике

Аналогично (т. е. путем приведения к мощности Р) можно проанализировать и влияние на показатель Q диаметра объекта обнаружения d. В самом деле, если размеры объекта достаточно велики по сравнению с длиною волны отраженного от него звука, то мощность эха приблизительно пропорциональна поверхности цели, т. е. d². Так обстоит дело с большинством радарных целей и, в частности, при локации самолетов с использованием сантиметровых волн. В случае же локации, осуществляемой летучими мышами, которые, как правило, обнаруживают объекты с размерами, меньшими длины излучаемых волн, мощность эха должна уже быть пропорциональной d⁴.

Таким образом, учитывая сказанное, можно окончательно принять два вида выражений для показателя эффективности локации Q, а именно:

первое приблизительно соответствует условиям работы радаров, второе — условиям, характерным для летучих мышей.

В заключение, воспользовавшись полученными выражениями для Q, сравним эффективности одного из наиболее совершенных локаторов самолетного типа и эхолокационного аппарата летучих мышей (табл. 2).

Таблица 2

Простейший анализ данных, приведенных в таблице, уже говорит о том, что летучие мыши обладают локационной системой в десятки миллионов раз более эффективной, чем локатор. И это справедливо даже в том случае, если не учитывается, что при расчете вес локационной системы летучей мыши был принят равным 10% ее веса, тогда как вес радиолокатора составляет совершенно ничтожную долю веса самолета, на котором он установлен. А "... если подходить к данному вопросу с самой общей точки зрения, то превосходство летучих мышей и других животных становится очевидным, хотя такое сравнение и трудно выразить в количественной форме. В самом деле, летучие мыши сами поддерживают в рабочем состоянии и ремонтируют свои живые механизмы, а радиолокаторы и самолеты должен ремонтировать человек. Летучие мыши питают свои механизмы энергией за счет добычи, которую они сами ловят и переваривают. А от самолетов мы не ждем, чтобы они сами заправлялись топливом за счет ловли птиц; топливо же, накачиваемое в их баки, уже не требует никакой предварительной химической переработки. И, конечно, изготовленные человеком механизмы не размножаются".

Поистине результаты сравнения биологической и технической локационных систем не могут не вызвать у каждого инженера, работающего в области локационной техники, заслуженного уважения к "механизму из плоти и крови, который выработался под давлением естественного отбора в процессе эволюции", и горячего желания воспроизвести его в металле для пользы человечества.

И вот первый шаг, сделанный в этом направлении. Известный французский спелеолог и исследователь рукокрылых Норберт Кастере в 1956 г. писал, что "...благодаря глубокому изучению летучих мышей удается сконструировать портативный точный прибор, построенный по принципу радара, но с применением ультразвуков, который будет компенсировать слепоту и позволит невидящим легко и без всякого риска избегать самые разнообразные препятствия". Прошло десять лет, и профессор Кентерберийского университета Новой Зеландии Л. Кэй разработал конструкцию радара-поводыря, который откроет слепым окно в окружающий их мир.

Этот прибор, названный "зонаром" (от слова зондировать), посылает в окружающую среду ультразвуковые импульсы, подобные тем, которые испускает летучая мышь. Возвращающееся эхо накладывается на посылаемые импульсы и создает "биения" звука, воспринимаемые человеком через наушники. Высота звука указывает на расстояние до предметов.

Трудно быстро передвигаться в темной комнате, освещаемой лишь узким пучком света карманного фонарика. Так же трудно ориентироваться и с "ультразвуковым фонарем". Тот, кто будет пользоваться этим прибором, должен научиться различать качество эха от различных предметов (от изгороди, стены и т. п.), а также "аккорды", звучащие, когда пучок одновременно отражается от двух различных предметов.

Этот прибор довольно сложен, и для его эффективного использования необходима длительная практика. Поэтому вызывает большой интерес следующая ступень развития приборов "звукового видения" — ультразвуковые очки, призванные, по замыслу их создателя профессора Кэя, заменить узкий пучок звука широким "освещением" окружающих предметов. На предметы посылается широкий поток ультразвука от передатчика, вмонтированного в переднюю часть очков. Приемники-микрофоны, находящиеся по обеим сторонам головы, улавливают эхо. По разнице в степени громкости, высоте звука и времени поступления сигналов, воспринимаемых каждым ухом, можно установить местонахождение источника эха в пространстве.