زنجره شرق آمریکا حشرهای کوچک است که صدایی فوقالعاده بلند تولید میکند. پژوهشگران آمریکایی تلاش دارند تا با بررسی و الهام از این نژاد خاص زنجرهها، حسگرهای زیرآبی بهتری خلق کنند.
تابستان امسال، میلیونها زنجره از زیر خاکهای سواحل شرقی آمریکای شمالی خارج میشوند، بدن نابالغ و لارومانند خود را ترک میکنند، پروازی ناشیانه به سوی درختان منطقه زندگی خود انجام میدهند، و آنگاه مهمانی پر سر و صدای خود را به راه میاندازند. این حشرات برای جذب جفت اقدام به ایجاد صدایی گوشخراش میکنند که شدتی معادل 90 دسیبل (معادل صدای عبور مترو از فاصله چند متری) دارد. اما امسال علاوه بر خود این حشرات، گوشهای دیگری نیز به آواز آنها گوش میدهند. محققان نیروی دریایی ارتش آمریکا در مرکز جنگافزارهای زیرآبی نیروی دریایی (NUWC) تلاش دارند تا با بررسی و الهام از این نژاد خاص زنجرهها، حسگرهای زیرآبی بهتری خلق کنند.
مهمترین سوالی که محققان نیروی دریایی تمایل دارند جواب آن را بیابند این است: «چطور حشرهای به این کوچکی، صدایی به این بلندی تولید میکند؟» پاسخ این سوال میتواند اهمیت زیادی در ساخت سیستمهای سونار ریز و متراکم داشته باشد. اگرچه چنین سیستمهایی در حال حاضر نیز وجود دارند، اما آنها بر مبنای سونار غیرفعال عمل میکنند که شامل گوش دادن به صدای سایر اجسام زیر آب است. سیستمهای سونار غیرفعال نمیتوانند برای شناسایی موقعیت سایر اجسام زیرآبی خود اقدام به فرستادن امواج صوتی نمایند.
از سوی دیگر، سیستمهای سونار فعال امواج صوتی از خود ساطع میکنند و سپس به موجهایی که پس از برخورد به اجرام زیرآبی بازتاب شدهاند گوش میدهند. مشکل اینجاست که در حال حاضر، سیستمهای سونار فعال نیازمند تجهیزات بزرگ و پیچیدهای هستند که هر کشتی توان حمل آنها را ندارد. محققان نیروی دریایی آمریکا امیدوارند که با تقلید از اندامهای تولید صدای زنجرهها، کشتیهای کوچک مانند شناورهای زیرآبی بیسرنشین نیز بتوانند از سونار فعال استفاده نمایند. شناوری بیسرنشین که از سیستم سونار الهام گرفته از زنجرهها بهره میبرد، میتواند نیروهای مهاجم را شناسایی کند؛ و در عین حال نسبت به چیزی که واقعا هست تهدیدی بزرگتر و گیجکنندهتر به نظر برسد.
برای درک آواز زنجرهها، محققان نیروی دریایی از لیزر استفاده میکنند تا بخشهایی از بدن زنجرهها را که صدا تولید میکند ردگیری نمایند. صداسازهای داخلی زنجرهها شامل دو بخش است: یک جفت صفحه روی قفسه سینه، که به دندههایی با برآمدگی رو به بیرون متصل شدهاند. زنجرهها این صفحات را منقبض میکنند، و باعث میشوند که دندهها با صدایی به سوی داخل خم شوند. کیسه هوایی بزرگی در پشت دندهها باعث طنین انداختن صدای تولید شده میشود، همانطور که دمیدن هوا در شیشهای خالی باعث ایجاد صدایی عمیقتر میشود. زنجرهها این جفت دنده را با سرعت 300 تا 400 بار در ثانیه به کیسه هوایی خود میکوبند. از آنجاییکه امواج صوتی حاصله با یکدیگر همفاز نیستند، به گونهای با هم ترکیب شده و تقویت میشوند؛ تقتقی ناموزون که هر 17 سال یکبار سواحل شرقی آمریکا را در مینوردد.