חרקים מדהימים מגמדים כלי־טייס מעשה־ידי־אדם
בעקבות כל מלחמה, נוטים עיתונאים ומומחים צבאיים להתפאר בתיחכום הרב של כלי־הנשק בני־זמננו. הם מהללים את הישגיהם של ”פצצות חכמות”, טילי־שיוּט מוּנחי־לייזר, מסוקי־תקיפה בעלי כושר תימרון קטלני וחסר־תקדים. ללא ספק, כושר ההמצאה שמאחורי כלי־נשק אלה הוא תדירות מפליא. אך, רק לעתים נדירות מכירים שירי־ההלל הנלהבים לכבוד אותם כלי־משחית, בעובדה פשוטה אחת: אפילו פלאי הטייס המתקדמים ביותר של האדם, נחותים וכושלים בעיצובם בהשוואה למכונות המעופפות הזעירות הנמצאות בשפע בעולם החי.
לדוגמה, קח את טיל־השיוּט. בהתאם לוול סטריט ג׳ורנל, ”מסלולו של טיל־השיוט נקבע מראש על־ידי מפה ספרתית הטמונה במחשב. עדשת זוּם וחיישנים אלקטרוניים מנווטים אותו כשהוא טס במהירות תת־קולית גבוהה, צמוד לפני־הקרקע”. נשמע מתוחכם למדי, לא־כן? אולם, השווה זאת להישגיו של חרק זעיר וצנוע — הצרזאבית (”צירעת הזאב”).
שרטט־מפות זעיר
בֶן סמית, עורך טכני של כתב־עת למחשבים בשם BYTE, כתב לאחרונה: ”בהשוואה לצרזאבית, טיל־השיוט בוּר לחלוטין”. מדוע? משום שעל אף כישוריו הטכניים של טיל־השיוט, ניתן בנקל להטעותו”. סמית ניסח זאת כך: ”עליך רק להזיז את המטרה, ולהניח במקומה מטרת־דֶמֶה. מאחר שטיל־השיוט משמיד עצמו תוך כדי השמדת המטרה, לעולם לא יגלה שהחטיא את המטרה האמיתית”.
אך, הטעיית הצרזאבית היא עניין אחר לחלוטין. ביולוג החוקר חרקים אלה ניסה לעשות זאת. בראותו שמאות מהן חיות במושבה של מחילות זהות לאורך רצועת־חוף קצרה, המתין עד שאחת מהן עפה ומיד כיסה את פתח המחילה שלה בחול. אז המתין כדי לראות אם החרק יוכל למצוא את מחילתו. לתדהמתו, נחת הוא במדויק בפתח הכניסה הנסתרת וחשף אותה! בהבחינו בכך שהצרזאבית נהגה לערוך מעין ’טיסת סיור’ מעל מחילתה בכל פעם שעזבה או שחזרה אליה, תהה הביולוג אם יתכן שהחרק חורת בזכרונו את ציוני־הדרך סביב המחילה, ומשרטט מעין מפה דמיונית במוחו.
על־מנת לבחון את התיאוריה שלו, כיסה שוב את פתח המחילה והפעם סידר מחדש מספר איצטרובלים שהיו מונחים סביבה. כאשר שבה הצרזאבית הביתה, חגה למעלה כהרגלה ואז נחתה במקום הלא־נכון! לרגע היתה מבולבלת. אזי התרוממה וערכה טיסת־סיור נוספת — הפעם מגובה רב יותר. ככל הנראה, נקודת־מבט חדשה זו העניקה לחרק הקטן מספר ציוני־דרך יציבים יותר, משום שמיד אחר כך מצאה הצרזאבית את מחילתה הנסתרת וחשפה אותה שוב.
מחיר המחשב שבו מצויד טיל־שיוט, יכול להגיע עד מיליון דולר ולשקול 50 ק״ג בקירוב. הצרזאבית משתמשת במוח שגודלו כראש סיכה. בן סמית מוסיף: ”הצרזאבית גם מסוגלת ללכת, לחפור, לאתר ולנצח את טרפה בתמרוניה המתוחכמים, ולמצוא לעצמה בן־זוג (משימה שתהיה הרת־אסון במקרה של טיל־שיוט)”. סמית הגיע למסקנה: ”גם כשבכל שנה הישגי הדגמים המשוכללים ביותר עולים על אלה של השנה שעברה, הם אינם מתקרבים בשום צורה נראית־לעין להישגי מוחה של הצרזאבית הצנועה, שלא לדבר על הישגי מוח האדם”.
כנפיים מופלאות
דבר דומה ניתן לומר על כלי־טייס מתקדמים מעשה־ידי־אדם, כגון מסוקי־תקיפה. רובּין ג׳. ווּטוֹן, חוקר מאובני חרקים באנגליה, הקדיש מעל לעשרים שנה לחקר מעופם של החרקים. חרקים מסוימים, כתב לאחרונה בכתב־העת מדען אמריקני, ”מסוגלים לבצע תימרונים אוויריים מדהימים. זבובי־בית, למשל, יכולים לבלום את מעופם המהיר, לרחף, להסתובב במרחק השווה לאורך גופם, לעוף במהופך, לבצע שמיניות, להתהפך ולנחות על תיקרה — הכל בשבריר שנייה”.
מה בדיוק מאפשר למכונות מעופפות זעירות אלה לעלות ביכולתן על כלי־טייס מעשה־ידי־אדם? ובכן, מרבית כלי־הטייס מצוידים בגירוסקופּ המסייע להם לשמור על יציבותם בשעת תימרון. לזבובים יש גירסה משלהם לגירוסקופּ — חיישנים בצורת מוטות הבולטים קדימה במקום שנמצאות כנפיהם האחוריות של חרקים אחרים. מחושים אלה רוטטים יחד עם הכנפיים, מנווטים את הזבוב ושומרים על איזונו בעת שהוא מעופף אנה ואנה.
אך, לדברי חוקר המאובנים ווּטוֹן, הסוד האמיתי טמון בכנפיו של החרק. הוא כתב שבמהלך לימודיו באוניברסיטה בשנות ה־60, הגיע למסקנה שכנפי החרקים ”הן הרבה יותר מאשר מארג מופשט של קרומית ועורקים”, כפי שתוארו לעתים קרובות. במקום זאת, ציין, ”כל כנף נראתה לי יצירה מהודרת והנדסית בזעיר־אנפין”.
למשל, העורקים הארוכים שבכנפי החרקים הם למעשה צינורות חזקים המשולבים בתעלות־אוויר זעירות הנקראות קנים. מוטות קלים וקשיחים אלה מחוברים יחדיו באמצעות עורקים־מצטלבים. התוצאה הינה יותר מאשר יצירה יפה; בהתאם לווּטוֹן, הדבר דומה למסגרות מעשה־רשת שבהן משתמשים מהנדסי־בניין להגברת חוזק וקשיחות.
מעל למסגרת זו פרושה קרומית שהמדענים עדיין אינם מבינים את מלוא מהותה, מלבד העובדה שהיא חזקה וקלה במיוחד. ווּטוֹן ציין שפריסת חומר זה על רשת הכנפיים מוסיפה לחוזקו ולקשיחותו של הכנף, ממש כפי שאומן נוכח לדעת שמתיחת בד על מסגרת עץ לא־יציבה תקשיח אותה.
אך, אל לכנפיים להיות קשיחות מדי. עליהן לעמוד בלחץ הרב המופעל עליהן כשהן נעות במהירות גבוהה ולהיות מוכנות לספוג חבטות רבות. בהתאם לכך, גילה ווּטוֹן לאחר בדיקת חתך־רוחב של כנפיים שונות, שמרביתן נעשות צרות יותר מן הבסיס לקצה, דבר המקנה גמישות לקצוות. הוא ציין: ”כללית, הכנפיים אינן מגיבות ללחצים על־ידי התנגדות נוקשה, אלא על־ידי כפיפה והתאוששות מהירה, כמו קנה־סוף ברוח”.
עובדה מדהימה אף יותר היא, שהכנפיים מסוגלות לשנות את צורתן במעופן. כידוע, גם כנפי ציפורים עושות כן, אך ציפורים משתמשות בשרירים שבכנפיהן על־מנת להתאים את צורתן למצבים שונים. שריריו של החרק אינם נמתחים מעבר לבסיס כנפיו. במובן זה כנפי החרק דומים למפרש של סירה. על־מנת לשנות את צורתו, חייב הפיקוח להינתן מהבסיס, מהצוות שבסיפון, כלומר, מהשרירים שבחזה החרק. אולם, כשם שציין ווּטוֹן, ”כנפי החרקים בנויות בדרך מתוחכמת ומורכבת בהרבה ממפרש סירה ובצורה הרבה יותר מעניינת. ... הן מצוידות בבולמי־זעזועים, במשקולות־איזון, במנגנונים המונעים התרחבותם של קרעים זעירים במקרה פגיעה, ובמיתקנים רבים נוספים, שהם פשוטים אך יעילים במידה מבריקה, וכל זאת על־מנת להגביר את היעילות האווירודינמית של הכנפיים”.
כוח־העילוי — מרכיב המפתח
כל אלה, והיבטים רבים אחרים בעיצוב הכנפיים, מאפשרים לחרק להפעיל אותן על־מנת להשיג אותו מרכיב־מפתח הדרוש לתעופה — כוח־העילוי. למעשה, ווּטוֹן תיאר יותר מחצי תריסר דרכים מסובכות בהן מתמרנים חרקים את כנפיהם כדי לאגור תאוצה כלפי מעלה.
מרווין לוּטגס, מהנדס חלל, הקדיש עשר שנים לחקר השפירית. חרק זה יוצר כוח־עילוי כה גדול עד כי, כתב־העת האמריקני National Wildlife (החי־בר הלאומי), תיאר לאחרונה את מעופו כ”פלא אווירודינמי”. לוטגס הצמיד משקולות זעירות לאחד הזנים, הקרוי האלמנה, וגילה שהחרק הקטן יכול להתרומם עם משא הכבד פי שניים עד שניים־וחצי ממשקל גופו — ובקלות רבה. משמע הדבר, שיחסית לגודלם, יצורים אלה מסוגלים לשאת פי שלושה מאשר כלי־הטייס היעיל ביותר מעשה־ידי־אדם!
כיצד הם עושים זאת? לוטגס ועמיתיו גילו שבכל טפיחת כנף, השפירית מסובבת קימעה את כנפה, ביצרה בכך מערבולות־רוח זעירות על שטח־הפנים של הכנף. שימוש מורכב זה במה שמהנדסים מכנים בשם זרמי־אוויר לא־יציבים, שונה לאין־ערוך מהדרך שבה טסים מטוסים מעשה־ידי־אדם; הללו תלויים בזרמי־אוויר קבועים. אולם, יכולתה של השפירית ”לשאוב את כוחה מהמערבולות”, כשם שהגדיר זאת כתב־העת החי־בר הלאומי, היא זו היוצרת ”כוח־עילוי לא־רגיל זה”. הן חיל־האוויר והן חיל־הים האמריקנים מממנים את מחקריו של לוטגס. אם ניתן יהיה ליישם עקרונות פעולה זהים לאלה במטוסים, הם יוכלו לנסוק ביתר קלות ולנחות במסלולי־נחיתה קצרים יותר.
הרצון להשתוות לכושר התימרון של השפירית, הוא אתגר בפני עצמו. החי־בר הלאומי ציין שמרגע שהשפירית מבצעת את מעופה הראשון, היא מפגינה ”מיד פלאים שהטייסים האנושיים המנוסים ביותר אינם יכולים אלא לקנא בהם”.
אין תימה, איפוא, שחוקר המאובנים ווּטוֹן, הסיק בעניין זה: ”ככל שאנו מבינים טוב יותר את פעולת כנפי החרקים, כך נראה עיצובן מורכב ויפה יותר”. הוא הוסיף: ”יש להן מקבילים טכנולוגים מעטים, אם בכלל — בינתיים”.
”בינתיים”. מלה יחידה זו מגלה את הסבָרָה האנושית האופטימית — אם לא היהירה — שאם יינתן לאדם די זמן, יוכל הוא לחקות כמעט כל אחת מיצירותיו של הבורא. בלי ספק, האדם ימשיך לייצר חיקויים מתוחכמים וראויים־לציון של מה שהוא מוצא בטבע. אולם, עלינו לקחת בחשבון נקודה חשובה. דבר אחד הוא לחקות, אך עניין אחר לחלוטין הוא ליצור את המקור. כשם שאמר האיש החכם, איוב, לפני למעלה מ־000,3 שנה: ”ואולם, שאל נא בהמות, ותוֹרֶך; ועוף השמים, ויגד לך. מי לא ידע בכל אלה כי יד יהוה עשתה זאת”. — איוב י״ב:7, 9.