Una mosca rob¨®tica desvela los secretos del vuelo de los insectos

El misterio de c¨®mo vuelan los insectos peque?os, que los ingenieros aeron¨¢uticos no hab¨ªan conseguido resolver, ha empezado a ser desvelado por una mosca rob¨®tica fabricada por cient¨ªficos de la Universidad de California. Robofly es un modelo a escala mayor que la natural de las alas de una mosca, que, al ser movidas por motores, indican las fuerzas generadas y los inestables mecanismos aerodin¨¢micos tan dif¨ªciles de comprender. El ingenio est¨¢ programado para imitar el aleteo de las moscas y los investigadores pueden medir las fuerzas de sustentaci¨®n que se generan mediante sensores de fuerza en la uni¨®n del ala con el cuerpo.

Dado que el aire fluye alrededor de una gran masa de forma diferente que alrededor de una peque?a masa, el equipo de investigadores tuvo que utilizar un fluido m¨¢s viscoso que el aire para imitar su efecto, as¨ª que sumergi¨® el aparato en dos toneladas de aceite mineral.

Los resultados pueden ser importantes para el dise?o de peque?os veh¨ªculos voladores de gran maniobrabilidad.

En 1996, Charles Ellington de la Universidad de Cambridge hizo un experimento similar con una polilla rob¨®tica. Hasta entonces todo el mundo sab¨ªa que los insectos aletean y que los aviones no lo hacen, pero nadie pod¨ªa entender el efecto del aleteo, y el vuelo de los p¨¢jaros y de los murci¨¦lagos se explicaba satisfactoriamente como una sucesi¨®n de situaciones como las que mantienen a los aviones en el aire. La mariposa mec¨¢nica de Cambridge revel¨® sin embargo, que el secreto est¨¢ en el aleteo, ya que ello produce turbulencias circulantes que se mueven por el ala, desde el cuerpo hasta el extremo, como peque?os tornados puestos de lado y que desplazan el aire hacia abajo en el borde del ala al crear un zona de baja presi¨®n sobre ella. Los torbellinos se producen mediante un ingenioso proceso por el cual el insecto situ¨¢ brevemente el ala con un gran ¨¢ngulo respecto al flujo del aire. Si se prolonga, se produce p¨¦rdida de sustentaci¨®n, pero si se hace durante muy poco tiempo, genera el flujo de aire en forma de h¨¦lice observado. En los grandes insectos, pues, existe otro mecanismo adem¨¢s del que hace volar a los aviones.

Dos mecanismos

Ahora, Michael H. Dickinson y sus colegas han identificado y publican en la revista Science otros dos mecanismos imprescindibles para que los peque?os insectos puedan mantenerse en el aire. Lo que Robofly ha mostrado es que el ala rota r¨¢pidamente al pasar del movimiento hacia arriba al movimiento hacia abajo y viceversa. Esta rotaci¨®n produce un torbellino de la misma forma que una barca en movimiento en aguas calmas puede producir torbellinos tras de s¨ª. El hecho es que la mosca logra volver a capturar con las alas parte de la energ¨ªa que produce en forma de torbellino en este movimiento. La combinaci¨®n de ambos mecanismos proporciona la gran maniobrabilidad observada en los peque?os insectos, que muchas veces son capaces de volar con cargas que igualan su peso corporal y moverse con enorme precisi¨®n incluso hacia abajo, sin que su tama?o, muchas veces min¨²sculo representa un problema. De hecho el problema con el tama?o, y que imped¨ªa aplicar la aerodin¨¢mica al vuelo de los insectos, es que a medida que se reduce el tama?o la relaci¨®n entre las fuerzas inerciales y la viscosidad del fluido se hace cada vez m¨¢s desfavorable para el vuelo.

A pesar de que la mayor¨ªa de los estudios de Dickinson y su equpo han imitado la din¨¢mica del vuelo de la mosca del vinagre, tambi¨¦n han mostrado que aleteos muy cortos hacen que los dos mecanismos ahora encontrados se conviertan en los principales para poder volar. El mecanismo del que se sirven las mariposas apenas cuenta en este caso. Esto explicar¨ªa la precisi¨®n del vuelo de algunos insectos distintos de la mosca cuyo modelo ha permitido empezar a desvelar las inmunerables variantes del vuelo de los insectos y a pensar en posibles aplicaciones.