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Einführung.
Die neuen Wege, die in das kommende Zeitalter führen, werden in der Gegenwart bereitet. Niemand weiß, ob alles genau so sein wird, wie wir es uns heute vorstellen. Vielleicht kommt es zu anderen, besseren Projekten und Lösungen. Natürlich kommt immer Neues hinzu, und die Forschungsfortschritte sind so groß, daß noch viele Überraschungen zu erwarten sind.
Gegenwärtig erleben wir, wie sich aus der wechselseitigen Durchdringung von wissenschaftlich-technischen und industriellen Fortschritten ganz neue Wissenschaftszweige herausbilden, die vielleicht morgen schon eine umwälzende Bedeutung haben können. Für manche dieser neuen Arbeitsrichtungen gibt es heute nur Probleme, Aufgaben und Forschungsziele, die sich aus der Praxis des Lebens und der wissenschaftlichen Entwicklung ergeben. In letzten Jahren sind solche Wissenschaftszweige, wie Biophysik, Biochemie und andere entstanden. Eines der aussichtsreichsten Forschungsgebiete eröffnet sich mit der Bionik.
Diese Bezeichnung kommt vom griechischen Wort "bion" und bedeuet soviel wie Lebenselement, das heißt: Element eines biologischen Systems.
Als offizielles Datum der Geburt jener "Brücke", die Biologie und Technik verbindet und Bionik genannt wird, gilt der 13. September 1930. An diesem Tag wurde in Dayton (USA) das erste Internationale Symposium zu dem Thema "Lebende Prototypen für künstliche Systeme - der Schlüssel zur neuen Technik" eröffnet. Aber dieser Gedanke gehörte noch Leonardo da Binci.
Bionik. Voraussetzungen und Aufgaben.
Die Aufgabe dieses neuen Wissenschaftszweiges besteht darin, biologische Systeme sowie die ihnen zurgrunde liegenden Prinzipien zu erforschen und zu prüfen, ob sich ähnliche Lösungen in der Technik anwenden lassen.
Die Natur ist ein besserer Ingenieur als der Mensch. Das ist kein Wunder. Sie hat Milliarden Jahre in einem Riesenlaboratorium gearbeitet und ungezählte Experimente angestellt. Dabei haben sich im Verlaufe der Entwicklung hochgezüchtete Eigenschaften und Sinnesorgane von phantastischer Funktionstüchtigkeit herausgebildet.
Techniker muß die Natur kennen und studieren, wenn er seine eigenen Geräte zu einer hohen Leistung bringen will oder wenn er nach neuen Prinzipien sucht. Es ist eine Tatsache, daß in der Natur auch heute noch mehr Patente stecken, als jemals an Erfinder vergeben wurden. Nur, man muß sie erforschen, denn Patentschriften hat sie leider nicht angefertigt.
Diese Patentgeheimnisse stecken hinter all den Fragen, die wir selbst stellen: Wie vermögen sich die Vögel im Raum zu orientieren? Wie finden sie sich auf ihrem Flug über 10.000 bis 17.000 Meter Entfernung zurecht, und wie finden sie sogar ihr altes Nest wieder? Wie funktioniert das Organ der Fische, die sich mit einem elektrischen Feld umgeben? Wie ist das Organ beschaffen, mit dem die Klapperschlange auf Infrarotstrahlen reagiert und damit Wärmeunterschiede von einem tausendstel Grad wahrnimmt ? Wie finden Schmetterlinge zueinander? Verständigen sich Insekten mit Hilfe elektromagnetischer Wellen? Wie funktionieren die Leuchtorgane der Tiefseefische ? Woher wissen Bienen, wie spät es ist?
Fragen über Fragen. Von ihrer richtigen Beantwortung hängt außerordentlich viel ab.
Die Wissenschaft hat feststellen können, daß jeder lebende Organismus - vom Kolibri bis zum Kondor, vom einzelligen Strahlentierchen bis zum Wal, vom winzigen Grashalm bis zur majestätischen Kiefer - in jeder Hinsicht eine vollendete, nachahmenswerte Konstruktion darstellt. Obwohl die Bionik erst vor kurzem ihre offizielle Anerkennung gefunden hat, würde es eine ganze Weile dauern, wollte man die Ergebnisse ihrer Forschungen alle aufzählen.
So ist zum Beispiel ein Gerät entwickelt worden, das eine genaue Nachbildung des Gehörorgans der Qualle darstellt. Mit seiner Hilfe lassen sich Stürme um 12 bis 14 Stunden früher voraussagen als mit einem gewöhnlichen Barometer.
Anhand eingehender Untersuchungen der Struktur des Auges der Hufeisenkrabbe konnte die Kontrastschärte von Fernsehapparaten verbessert werden.
Der Nilhecht beispielsweise, der sich auch einer elektrischen Orientierung bedient, ist zu einem besonders wichtigen Studienobjekt geworden. Die Bioniker wollen das Organ finden, mit dem er sich über das Raumbild informiert und zwischen Isolatoren und Leitern genau zu unterscheiden vermag. Das Nilhecht-Ortungsprinzip könnte für uns interessant werden, da übliche Echoanlagen zwischen einem in der Tiefe schwimmenden Wal und einem U-Boot nicht unterscheiden können.
Andere Forscher befassen sich mit Insekten. Sie nehmen an, daß deren Fühler die Rolle von Antennen spielen und sie sich mit elektromagnetischen Wellen verständigen. Aufgefunden hat man solche Wellen allerdings noch nicht. Es heißt, sie seien so kurz, daß wir sie noch nicht messen können. Techniker haben errechnet, daß ein zehntausendstel Watt genügt, um eine Strecke von über sieben Kilometern zu überbrücken. Diese Leistung könnte auch ein Insekt aufbringen, denn bei einer Sendezeit von anderthalb Minuten würde es nur ein vierhuderttausendstel Gramm Fett verbrauchen. Wenn der Mensch hinter das Geheimnis so kleiner Sende- und Empfangsanlagen käme, könnte das eine große praktische Bedeutung für die Informations- und Steuerungstechnik haben.
Beim Flußkrebs ist ein erstaunliches Gleichgewichtsorgan entdeckt worden. Es ist von außerordentlicher Empfindlichkeit gegenüber Verlagerungen in jeder beliebigen Richtung und gegen Vibration. Noch wissen wir nicht, wie es beschaffen ist und wie es funktioniert. Aber wenn das geklärt ist, werden Geräte entstehen, mit denen die künftigen Erforscher des Erdinneren bei ihrem Abstieg ihren Standort genau bestimmen können.
Japanische Wissenschaftler stellten fest, daß die Form des Wals der Fortbewegung im Wasser besser dient als die messerförmige Form der modernen Schiffe. Die Schiffsbauer, die diese Entdeckung ausnutzten, bauten ein Schiff mit der äußeren Form eines Wals. Das von den japanischen Konstrukteuren geschaffene Schiff ist wirtschaftlich vorteilhafter als die anderen Schiffe, weil seine Motoren bei gleicher Geschwindigkeit und Tragfähigkeit des Schiffs eine geringere Leistung brauchen.
Kürzlich wurde festgestellt, daß Ratten ein Organ besitzen, mit dem sie auf Röntgenstrahlen zu reagieren vermögen. Sie sprechen bereits auf eine Dosis von nur 20 Milliröntgen, gegeben in einer Zehntelsekunde, an ! Es ist verständlich, daß die Bioniker diese seltene Fähigkeit mit besonderer Aufmerksamkeit studieren, um herauszufinden, wie dieses natürliche "Strahlennachweisgerät" funktioniert.
Die Sonnenblume besitzt die Eigenschaft, ihren Kopf ständig der Sonne zuzuwenden. Kann man dieses "Verfolgungsprinzip" zur Speisung der Sonnenbatterien in kosmischen Forschungslaboratorien kopieren ? Die Ingenieure beschäftigen sich damit.
Aber auch in anderer Weise lernen die Ingenieure von Naturformen. Da ist zum Beispiel in der Sowjetunion das Modell Pinguin entwickelt worden, ein schneegängiges Fahrzeug, das nichts mehr mit einem Schlitten und nur noch wenig mit einem Automobil zu tun hat. Bei seiner Konstruktion wurde das "Pinguinprinzip" angewendet. Dieser originelle Vogel bewegt sich im lockeren Schnee, indem er auf dem Bauch liegt und sich mit den flügelartigen Flossen wie auf Skistöcken abstößt. Dieses Gleitprinzip ist für das neue Fahrzeug übernommen worden. Es liegt mit dem Boden - dem Bauch - auf der Schneefläche, und zwei Radschaufeln stoßen es vorwärts. Es gleitet mühelos über lockeren, hohen Schnee, sinkt nicht ein, ist leicht lenkbar und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h. Es übertrifft bei weitem die motorisierten
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