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风滚草原理无动力变形装置:Tumbleweed,用风力滚动播种,在沙漠散播绿意

来源:3XMaker   发布时间:2018年08月20日

风滚草原理无动力变形装置:Tumbleweed,用风力滚动播种,在沙漠散播绿意

 

Tumbleweed 利用风力发电及 GPS 定位,在沙漠中撒播种子增加绿意。

风滚草

风滚草,英文名Tumbleweed,又叫滚草。是戈壁的一种常见的植物,当干旱来临的时候,会从土里将根收起来,团成一团随风四处滚动。在戈壁的公路两旁,起风的时候经常可以看见它们在随风滚动。
风滚草是草原上特有的一种植物类型,包括猪毛菜、防风、刺藜等10多种植物。每到深秋季节,它们就干枯了,靠近地面的茎部也变得很脆,风一吹就很容易折断,断落的“圆球”就会在草原上随风滚动起来。
植物学家经过观察研究,揭开了其中的奥秘。原来,它们是在借助风的力量传播种子。植物学家发现,风滚草的果实底部,藏着许多又小又轻的种子,而果实的开口处长满密密的茸毛,使那些又轻又多的种子不可能一下子撒落。“圆球”在滚动过程中,与地面不断发生碰撞,果实的种子也不断掉出几粒来,一棵风滚草就好比一架天然播种机,经过滚动,种子就散布在广阔的草原上。

气候暖化日渐严重,平均气温也缓缓爬升。加上人口增加、过度放牧及人为污染,全世界的沙漠面积也与日俱增,中国的腾格里沙漠尤甚,虽然在今年 5 Science 表示用新的观察方式发现了从未发现过的树林,但倘若全球暖化以当今速度持续进行,土地的荒漠程度将一发不可收拾。因此,科学家想方设法处理沙漠贫瘠环境带来的影响,譬如从更深的地底汲取水份来满足居民的用水需求。但最治标的方式还是得反沙漠化,用植物一步步绿化沙漠。

Tumbleweed无动力变形运动

但治标说来容易,沙漠中并非每个地区都能种植植物,如果有高绿化机率的地区位在沙漠中央或远离人类群居的地方,绿化就需要更高的人力和金钱成本。Tumbleweed 就是试图解决这问题的解方,Tumbleweed 英文是「风滚草」,是西部牛仔电影决斗时一定会一阵安静,随风滚过的那团东西。Tumbleweed 以风滚草为发想,是一颗看起来像电风扇扇叶组合而成的圆球状物体,内建GPS,能遵循指令向目标地依着风力前进,并在目标地与行进路途中撒下绿色种子,增加植物生长的可能性。

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但明明没有电力提供,Tumbleweed 是如何听从指令前进目标地点?为了保持持续能量供应,Tumbleweed 选择使用在沙漠中更稳定的风力做为动力来源,在几乎没有能源提供的沙漠里,每一分动力都很珍贵。因此,它会随着风向改变形状,在顺风时变成圆形降低风阻努力前进、逆风则变成椭圆型增加风阻原地不动,用形状改变来降低不需要的能源消耗。所以,Tumbleweed 在接收到位置命令之后,并不会立刻朝着目标地不断前进,而是收集周遭风力信息,再逐步随风前进。

http://www.3xmaker.com/UploadFiles/2019-02/20192215691060250.jpg

透过变换形状决定前进与否

 

圆形滚动

变椭圆形、停止前进

 

 

由于风力不一,Tumbleweed 无法明确预知抵达时间,如此一来,Tumbleweed 更适合在沙漠中扮演「播种者」的角色。在行进之余散发绿意,挽回可能造成生态浩劫的不断沙漠化局面。但造成沙漠化的原因通常并非只有自然或人因那么简单,也许是放牧过盛、但也有可能是原本的水流上游被阻断、或是风带移动等原因,相较不断研发新技术挽救沙漠化局面,也许唤醒人类的环保意识才是真正解决之道。

 


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