Человек взобрался по вертикальной стеклянной стене, используя приспособление, созданное по образу устройства лап геккона. Изобретение сделано в рамках инициированной DARPA программы Z-Man.
Альпинист весом более ста килограммов, несущий на себе груз более двадцати килограммов, поднялся по вертикальной стеклянной стене на высоту около восьми метров и спустился вниз, используя для этого снаряжение, прототипом которого стали лапы геккона. Новаторская микроструктурная полимерная технология, используемая в снаряжении, была разработана входящей в структуру DARPA компанией Draper Laboratory of Cambridge.
Захват господствующих высот всегда создавал преимущество для бойцов, но при восхождении им приходилось полагаться на инструменты, которые не менялись на протяжении тысячелетий — веревки и лестницы. Но использование таких инструментов требует применения открытого и интенсивного труда, к тому же они позволяют совершать восхождение только последовательно, первый альпинист рискует больше всех.
Программа Z-Man запущена DARPA с целью преодоления этих ограничений и обеспечения максимальной безопасности и возможности быстрого маневра для бойцов, работающих в городских условиях. Целью программы является разработка бионических устройств, способных дать возможность бойцам, несущим полную боевую нагрузку, подняться по вертикальной стене, построенной из типичных строительных материалов.
«Гекконы являются одними из лучших альпинистов в животном мире, поэтому вполне естественно, что DARPA вдохновилась ими при решении ряда задач, с которыми военнослужащие США сталкиваются в городских условиях, — сказал д-р Мэтт Гудман, руководитель программы Z-Man. — Многие задачи, стоящие перед Министерством обороны, легче решать с использованием вертикального скалолазания, и природа уже давно создала средства для этого. Нашей команде было необходимо понять биологические и физические механизмы, которые используют гекконы, а затем реконструировать их в искусственной системе, пригодной для людей».
Гекконы могут подниматься по самым разнообразным поверхностям, в том числе гладким, таким как стекло, сила сцепления с поверхностью у них такова, что геккон может удерживать свое тело на весу, цепляясь одним единственным пальцем. Нога геккона имеет микроскопическую иерархическую структуру, в виде щетинок размером 100 микрон в длину и радиусом 2 мкм. От каждой щетинки отходит пучок из сотни окончаний, называемых spatulae (около 200 нанометров в диаметре), которые обеспечивают сцепление с поверхностью.
Геккон имеет возможность подниматься по стеклу благодаря силам межмолекулярного взаимодействия, в частности Ван-дер-Ваальсовым силам. Межмолекулярное взаимодействие между spatulae и поверхностью обратимо, в результате геккон легко фиксирует и снимает ноги с поверхности. Механизм Ван-дер-Ваальсовых сил подразумевает, что на степень сцепления с поверхностью влияет размер и форма spatulae, но не химический состав поверхности.
Люди, как правило, весят гораздо больше геккона. Одной из основных задач при разработке устройства была проблема масштабирования: типичный геккон весит около 200 грамм, в то время как средний мужчина весит 75 килограммов. Чтобы сделать возможным движение по вертикальной поверхности человека, инженеры создали снаряжение, в котором сила сцепления в вертикальном направлении достаточна для того, чтобы удерживать вес человека, в то время как сила сцепления в горизонтальном направлении позволяет легко отцепляться от стены.