Птерозавры (Pterosauria) — летающие рептилии, которые вымерли 66 миллионов лет назад вместе с динозаврами. Размах крыльев некоторых птерозавров, например, кетцалькоатля, достигал 11 метров — как у легкого спортивного самолета, вроде Cessna 172. Чтобы поднять в воздух такое массивное тело, природа создала для этих рептилий уникальные «технологии»: полые кости, покрытые сетью микроскопических каналов.

Исследователи из Манчестерского университета (Великобритания) во главе с аспирантом Натаном Пили (Nathan Pili) изучили окаменелые кости птерозавров с помощью рентгеновской микротомографии. Разрешение сканирования приблизилось к субмикрометровому — это позволило рассмотреть детали, сравнимые с размером бактериальной клетки (диаметр бактериальной клетки находится в пределах от примерно 0,1 до 10 микрон). 

Выяснилось, что даже те части костей птерозавров, которые казались твердыми, на самом деле напоминали губку. Внутри них обнаружили тысячи крошечных трубочек — тоньше человеческого волоса в 20 раз. Эти трубочки работали как «трубопроводы»: по ним, вероятно, текла жидкость с питательными веществами, которая ускоряла рост костей. Но позже ученые поняли, что эти каналы еще и защищали кости от «поломки».

Статья по теме: Палеонтологи нашли окаменелость плезиозавра с сохранившимися кожей и чешуей

Если на поверхности кости птерозавра возникала мелкая трещина, она продвигалась только до первой трубочки, которая не давала трещине «расползтись». Повреждение быстро зарастало, не угрожая целостности крыла. Такой механизм защищал птерозавров в полете, несмотря на тонкие и легкие кости. 

Компьютерное моделирование показало: если добавить аналогичную структуру в аэрокосмические материалы, можно получить компоненты, которые сочетают минимальный вес с высокой прочностью. Это особенно важно для самолетов и космических аппаратов, где каждый грамм влияет на расход топлива и маневренность. Поэтому ученые хотят «скопировать» структуру костей птерозавров, чтобы создать новые материалы для авиации.

Инженеры планируют печатать металлические детали с сетью крошечных трубочек внутри — как у птерозавров. Такие каналы сделают детали легче, но сохранят их прочность. В обычных материалах трещины со временем растут, что опасно. В новом материале трещина будет «спотыкаться» о каналы и останавливаться. Это увеличит срок службы деталей и снизит риск поломок. 

Чем легче самолет, тем меньше топлива он тратит. Например, если сделать каркас крыла по «рецепту» птерозавров, можно снизить массу машины на 10–20 процентов — это миллионы долларов экономии для авиакомпаний.

Статья по теме: Ученые выяснили, благодаря чему динозавры стали преобладающим видом на древней Земле

Сейчас команда Пили тестирует материалы в лабораториях. Если эксперименты удадутся, через 5–10 лет такие технологии могут появиться в реальных самолетах.

Исследователи планируют изучить кости других древних рептилий. Возможно, в окаменелостях скрыты инженерные решения, которые изменят технологии XXI века.

Об открытии команды Пили рассказывается в пресс-релизе Манчестерского университета.