Самые точные приметы про пауков. В этих невероятных перчатках можно лазить по стенам Как человек паук ползает по стенам

DARPA в рамках программы Z-Man продемонстрировало подъем человека по стеклянной стене при помощи перчаток, имитирующих лапы геккона. Разработка липучки, которая позволяет ползать по стенам как , ведется американцами несколько лет.

Научный сотрудник Агентства перспективных исследований США (DARPA) весом около 98 кг с дополнительным грузом в 23 кг поднялся на высоту 25 метров без использования альпинистского снаряжения, если не считать перчатки с полимерным микроструктурированным покрытием, разработанным в Лаборатории Дрейпера в Кембридже (штат Массачусетс). Об этом говорится на официальном сайте DARPA.

Альпинистское снаряжение кардинально не менялось на протяжении долгого времени. Основными инструментами для подъема по-прежнему являются веревка и лестница.

Поскольку лучшими альпинистами в мире животных являются гекконы, было решено брать пример с них. Природе не привыкать – она уже давно является объектом копирования. Эти ящерицы могут ползать вверх по самым разнообразным поверхностям, в том числе гладким, благодаря присоскам на лапах.

Подъемная сила присоски позволяет геккону удерживать свое тело, вися на одном пальце. Палец геккона состоит из крошечных щетинок длиной 100 микрон и радиусом 2 микрона. Каждая щетинка, в свою очередь, образована сотней других щеточек диаметром около 200 нанометров, которые буквально прилипают к поверхности.

На данный момент перчатки с использованием искусственной ткани выглядят как сплющенные подушки, которые не совсем удобны в использовании. Но не нужно забывать, что это одна из первых версий изделия. В будущем наверняка появятся более усовершенствованные модели.

Лазание по стенам приобретает сегодня все большую популярность, тем более что искусственные стены устанавливаются во многих тренажерных залах и других закрытых помещениях. Занятия на такой стене приносят массу положительных эмоций, а будущих альпинистов еще и готовят к реальным восхождениям. Как лазить по стенам правильно и безопасно?

Как научиться лазить по стенам

Начните с экипировки: обзаведитесь удобной одеждой и специальными сапогами, позаботьтесь о надежных веревках и другом снаряжении. Прослушайте инструктаж по технике безопасности, выберите надежного инструктора. Подойдя к стенке, ищите в ней соответствующую опорную площадку, ставьте в нее левую ногу. Захватывая зацепки над головой, перемещайте свое тело вверх. Чтобы переставить левую ногу выше кладите руку на правую ногу. Таким приемом равновесие достигается и сохраняется легче по сравнению с простым движением ноги в направлении любой доступной точки. Продолжайте подъем, последовательно опираясь на ноги (вправо-влево), помните: больше используем ноги, меньше – руки. Руки пригодятся вам для обеспечения дополнительной поддержки. Постоянно держите руку выше головы на зацепке, таким образом, вы удержитесь на стенке при потере равновесия. Помните: каждая зацепка берется рукой правильно сразу – без последующих перехватов.

Учась лазать по стенам, знакомясь постепенно с новыми техническими приемами, увеличивая выносливость, ловкость и силу, осваивайте новые типы движений, построенные на динамическом, смещенном или статическом равновесии. Не забывайте учитывать при этом собственный вес и рост, которые влияют, как правило, на выбор той или иной техники и способа выполнения движений. Скажем одному удобно ползать по стенам, напрягая пальцы и руки, поднимая ноги, чтобы занять удобное положение и уже из него медленно и спокойно выполнить необходимый перехват. Другой же предпочтет выполнить прыжок с нижних ног и мгновенно стабилизировать свое положение, не затрачивая лишние силы на то, чтобы поднимать ноги в поисках подходящей опорной площадки.

Как ходить по стенам профессионально

Очень важно научиться поддерживать равновесие. Невозможно понять, как правильно пользоваться опорной площадкой без освоения чувства собственного центра тяжести, без умения правильно расположить корпус и ноги с целью достижения статического равновесия, без навыков по переносу центра тяжести в середину опорной площадки. В освоении этих навыков помогут такие упражнения, как ползание без рук по положительной стенке или лазание вслепую. Для начала просто подойдите к вертикальной стенке и, занимая то или иное положение, попытайтесь ощутить месторасположение вашего центра тяжести в данный момент. Почувствуйте, какие движения не нарушат равновесие, а какие неминуемо сдвинут баланс к падению.

Как ходить по стенам, словно по земле? Это невозможно без освоения таких приемов, как подворачивание флэги и колена, скручивания и умения выполнять развороты корпуса. Освоив эти и другие приемы скалолазания, вы сможете использовать значительное количество положений динамического и статического равновесия, что разнообразит ваши движения на стенде, а затем и на стенке.

Наблюдая в кино и на страницах комиксов, как наши любые герои совершают супергероические дела с помощью своих суперспособностей, каждый рано или поздно задается вопросом: как бы он повел себя, получи в распоряжение сверхъестественные возможности. Чтобы вы хотели? Бегать как Флэш? Летать как Супермен? Слышать и чувствовать как Сорвиголова? Или ползать по стенкам как Человек-паук?

И тут на помощь приходит беспощадная наука. Ударом с разворота она укладывает мечтательного поклонника супергероев, чтобы подробно рассказать, как такие способности сработаются с реальной физикой. Барри Аллен убивал бы всех, кого пытался спасти. Кларк Кент поглощал бы миллионы насекомых каждый день. Мэтт Мердок может моментально оглохнуть или отравиться. А вот Питер Паркер размахивал бы огромными, размером с теннисные ракетки, кистями рук.

Согласно расчетам ученым из Кембриджского университета Человек-паук, способный прилипать к стенам, будет выглядеть довольно странно. Чтобы поддержать вес взрослого мужчины, ладони должны быть размером метр в диаметре, а ступни соотвествовать 145 европейскому размеру обуви. Остается только представить, как бы с такими конечностями смотрелся Тоби Магуайр.

«Если бы человек захотел поползать по стене как геккон, ему бы понадобились огромные прилипающие ноги. Размер обуви — 145 европейский или 114 американский », — говорит старший автор из Кембриджского отдела зоологии Уолтер Фидерле.

Автор первоначальных расчетов доктор Дэвид Лабонт замечает: «С увеличением размера животного, площадь поверхности тела в объеме уменьшается. У муравья очень большая площадь поверхности, но очень мало объема, тогда как у слона один объем и малая площадь поверхности ».

«Из-за этого у крупных существ, пытающихся лазать по вертикальным поверхностям, начинаются проблемы. Чем животные больше и тяжелее, тем сильнее они должны прилипать, но у них меньше поверхности тела для присосок. Таким образом, можно вычислить максимальный размер животного, способного прилипать. И мы получим геккона».

Но есть и другое решение проблемы: увеличить прилипаемость. Такой альтернативы придерживаются животные, чей размер и вес идет впереди размера прилипающих лап. Так что возможно Человеку-пауку все-таки не придётся сражаться с преступниками посредством гигантских мешков с картошкой вместо кулаков и лыж вместо ступней.

Во время длинного и вымученного эпизода из жизни Питера Паркера Clone Saga герою пришлось столкнуться с последствиями повышенной прилипаемости. Каин, один из клонов Человека-паука, созданный безумным генетиком Шакалом, получил способность «прижигать» человеческую плоть, как раз из-за того, что его руки прилипали слишком сильно.

Так что если вы хотите стать Человеком-пауком в реальной жизни, не удивляйтесь, если на вас будут смотреть как на фрика, даже без маски. Если эволюция выберет первый вариант, то вместо рук и ног вы получите ласты. Если второй, то при первой же попытке спасти человека, велика вероятность, что вы сдерете с него кожу.

Ученые пока не торопятся выяснять, как человек вырабатывал бы паутину в реальной жизни.

Первоисточник: лапка геккона и микрофотография щетинки с многочисленными «лопатками»

Цель: «костюм человека-паука», позволяющий свободно чувствовать себя на любых поверхностях

Ящерки-гекконы могут ползать по вертикальным стенам и даже потолкам благодаря миллионам крошечных волосков, расположенных на подошвах лапок. На конце каждого волоска имеется тысячи миниатюрных подушечек. Эти подушечки прочно прилипают к любой поверхности, вступая с ней во взаимодействие на уровне молекул и атомов, за счет имеющих электромагнитную природу сил Ван-дер-Ваальса . Подобный механизм позволяет гекконам удерживать на себе вес, в несколько сот раз превосходящий собственную массу, прилипнув лапами к потолку или стене.

Этот же принцип может быть с успехом использован и для создания специально костюма, с помощью которого человек сможет карабкаться по отвесным стенам. С соответствующим заявлением выступила группа итальянских специалистов под руководством Никола Пуно (Nicola Pugno). Идея заключается в том, чтобы покрыть перчатки и ботинки крошеными синтетическими щетинками, обеспечивающими достаточную степень прилипания к поверхности. Подобные материалы уже существуют — напомним, что ранее была продемонстрирована способность робота Stickybot передвигаться по вертикальным поверхностям за счет множества волосков из эластомера, покрывающих его щупальца (мы писали о нем в заметке «Технологии года »). Однако не все так просто, как может показаться на первый взгляд.

Сила, с которой «липучка» держится за стену, находится в прямой зависимости от площади. При увеличении размеров тела геккона площадь поверхности подошв будет расти пропорционально квадрату его длины, а вес — пропорционально кубу. Выходит, если геккона увеличить до размеров человека, ни по каким вертикальным стенам он лазать не сможет. Следовательно, перчатки человека-паука должны обладать гораздо большей адгезией, чем лапки геккона.

К счастью, знаменитые рептилии гекконы используют возможности сил Ван-дер-Ваалься отнюдь не на все сто процентов. «Согласно некоторым расчетам, силу прилипания можно увеличить аж в 200 раз относительно того уровня, который демонстрируют ящерицы. Правда, пока это только теория», — поясняет итальянский ученый. Он рассчитывает достичь приемлемых показателей за счет использования углеродных нанотрубок.

Однако обеспечить должную адгезию — лишь полдела. Необходимо также продумать механизм, который позволил бы носителю костюма отрывать липучки от стены (нужно же как-то переставлять руки и ноги!). И наконец, липучки должны обладать способностью к самоочищению, иначе частички грязи очень скоро выведут их из строя. Этого можно достичь за счет придания прилипающей поверхности очень сильных водоотталкивающих свойств: миниатюрные капельки воды, стекающие с нанотрубок, будут смывать с них инородные вкрапления. Для этого достаточно слегка изменить топологию рабочей поверхности, хотя при ухудшатся ее «прилипчивость». «Заставить все эти элементы работать одновременно очень непросто, поскольку они находятся в известном противоречии. Однако гекконы являются живым доказательством того, что в принципе это вполне достижимо», — подытоживает Никола Пуно.

Некоторые пауки обладают довольно массивным телом, однако, вопреки гравитации, они спокойно могут взбираться по абсолютно гладким вертикальным поверхностям. Зоологи много лет ломали голову над этим секретом, и теперь обнаружили интересную анатомическую особенность и поведенческую хитрость членистоногих, которые позволяют им ползать по любым поверхностям.

На кончиках лап у пауков имеются тысячи крошечных волосков, которые создают точки соприкосновения. Эти волоски очень маленькие и гибкие, а потому могут зацепиться за любую минимальную неровность. На молекулярном уровне у каждой, даже самой с виду гладкой поверхности, имеются шершавости и выпуклости, за которые можно ухватиться лишь очень тонкими волосками.

"Поскольку волоски на лапах пауков ещё и очень гибкие, они могут зацепиться сразу за несколько частей поверхности. За счёт этого обеспечивается дополнительная липкость", — поясняет ведущий автор исследования Йонас Вольфф (Jonas Wolff), биолог из Университета Киля в Германии.

В отличие от морских животных усоногих , которые прикрепляются к камням или корпусам судов , пауки лишь временно прилепляют свои лапки к поверхности, по которой они взбираются. Биологи называют эту способность динамическим прикреплением ("dynamic attachment"). Авторы нового исследования сравнивают процесс с лепкой стикеров на холодильник.

"В отличие от клея, который крепит одну поверхность к другой на длительный срок, паучьи волоски присасываются к неровностям всего на секунду, после чего контакт можно разорвать без особого труда", — рассказывает Вольфф, который много лет занимается этим вопросом.

В рамках своего эксперимента учёные исследовали способности пауков вида Cupiennius salei . Эти членистоногие генерируют достаточную силу липучести, чтобы не упасть, но при этом способны быстро оторвать лапки для мгновенного захвата и поглощения добычи.

Как правило, атака на жертву длится всего четверть секунды, после чего паук убегает со скоростью полметра в секунду. Для таких манипуляций отрывать волоски нужно крайне стремительно, утверждает Вольфф.

Изначально учёные предположили, что секрет кроется только в волосках на лапках, но Вольфф заподозрил, что это не единственная особенность пауков. Он измерил силу, которую тело паука сообщает стеклу, и она равнялась 97 милли-Ньютонам или 10 граммам.

"Звучит не очень впечатляюще, но это три-четыре веса паучьего тела. Таким образом, можно подвесить груз к телу паука, равный ему по массе, и животное не упадёт с гладкой вертикальной стеклянной поверхности. У небольших особей это соотношение ещё выше, поскольку кончики их лап ещё меньше относительно объёма тела", — сообщает биолог.

Чтобы определить, как каждая отдельная лапа генерирует ключевую силу, исследователи наносили тёплый пчелиный воск на лапки пауков, лишая их способности цепляться волосками. Лапы "отключали" сначала по одной, затем попарно, а потом сразу все. Учёные обнаружили, что сила, генерируемая противоположными лапами (например, передняя левая и задняя правая), раскрывала способность членистоногого крепиться к гладкому стеклу.

Когда противоположные лапы разъезжаются, генерируется больше трения между волосками и поверхностью, и за счёт этого паук прикрепляет своё тело более надёжно. Но в тот момент, когда необходимо лапы оторвать и захватить добычу, членистоногие сокращают расстояние между конечностями, и липкость снижается.

В своей статье , опубликованной в издании Journal of Experimental Biology, Вольфф и его коллеги рассказывают о своих наблюдениях и расчётах. Также учёные упомянули, что у людей не получилось бы прибегнуть к такой же хитрости, будь у них даже : человек слишком тяжёлый для таких способностей.