Drahtlose Sensoren können Änderungen der Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder anderer Umweltbedingungen über große Landflächen wie Farmen oder Wälder überwachen. Diese Tools können einzigartige Informationen für eine Vielzahl von Anwendungen liefern, darunter Landwirtschaft und Überwachung des Klimawandels. Eines der Probleme mit dieser Technologie besteht heute darin, wie Hunderte oder sogar Tausende solcher Geräte physisch über große Gebiete verteilt werden können. Es ist nur Zeitverschwendung und teuer.

Wissenschaftler der University of Washington stießen auf dieses von der Natur inspirierte Problem – Pflanzen, die den Wind nutzen, um Samen zu verbreiten. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden Mitte März auf den Seiten der renommierten Wissenschaftswebsite Nature veröffentlicht.

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Sie haben ein kleines Gerät mit Sensoren entwickelt, das einige Zeit durch die Kraft des Windes in der Luft schwebt, bevor es schließlich auf den Boden trifft. Der Sensor wiegt nur 30 Milligramm und kann sich bei mäßigem Wind bis zu 100 Meter von der Stelle entfernen, an der die Drohne abgesetzt wurde.

Der Sensor kann bis zu vier Sensoren enthalten und wird nach der Landung auf dem Boden von darauf platzierten Miniatur-Solarmodulen mit Strom versorgt. Sie versorgen alle elektronischen Geräte an Bord mit Strom, die Daten per Funk über eine Entfernung von bis zu 60 Metern übertragen können.

Das erste Problem, das die Wissenschaftler lösen mussten, war, dass das Gerät möglichst lange frei über dem Boden schweben konnte. Es stellt sich heraus, dass die Form des Geräts entscheidend ist. Wissenschaftler testeten mehrere Dutzend Strukturen, um herauszufinden, was zu tun ist, damit der Sensor so lange wie möglich schwebt und somit die größte Entfernung zurücklegt.

Also betrachteten sie die Samen einer einzigen Pflanze, die in dieser Hinsicht ihresgleichen sucht. Es ist ein bekanntes Kraut namens Löwenzahn, insbesondere die Samen dieser Pflanze. Miniaturborsten heben sich von ihnen ab, wodurch sie lange in der Luft schweben. Also statteten sie die Sensoren mit ähnlichen Elementen in Form einer massiven Ringstruktur aus. Um zu messen, wie weit die Geräte im Wind fliegen würden, ließen die Wissenschaftler sie manuell (Hochhäuser) oder mit einer Drohne aus verschiedenen Höhen fallen.

Um Leichtigkeit zu gewährleisten, werden elektronische Geräte nicht von einer schweren Batterie, sondern von Sonnenkollektoren gespeist. Sensoren landen immer so auf dem Boden, dass die Solarpanels senkrecht stehen. Die Verwendung der Panels bedeutet, dass sich der Sensor nach Sonnenuntergang nicht einschaltet und keine Daten übertragen kann. Aber wenn am nächsten Morgen die Sonne aufgeht, ist der Sensor am Leben und kann wieder Daten senden. Gleichzeitig entwarf das Team die Elektronik so, dass sie einen speziellen Kondensator enthielt, der über Nacht etwas Strom speichern konnte.