Un equipo de ingenieros del MIT, en colaboración con la EPFL y Northwest Indian College, ha presentado en la revista Science un pequeño robot capaz de nadar, emerger y volar utilizando un único par de alas batientes, replicando la transición entre medios que realizan las aves buceadoras. El prototipo, de apenas 300 gramos de peso, ha sido descrito por sus creadores como el primero que consigue salir volando del agua empleando exclusivamente sus alas, sin necesidad de extremidades adicionales.
El proyecto, dirigido por Raphael Zufferey, profesor asistente de Ingeniería Mecánica en el MIT, nació de una pregunta ambiciosa: ¿podía una máquina reproducir el ciclo completo de un ave que vuela, se zambulle y vuelve a despegar? Zufferey reconoció en declaraciones recogidas por el MIT que el riesgo de fracaso era elevado, aunque la existencia misma de estas aves en la naturaleza respaldaba la hipótesis de que la transición era posible. Para fundamentar el diseño, el equipo recopiló datos de casi un centenar de especies de aves buceadoras —entre ellas frailecillos, petreles y, según recoge Xataka, también martines pescadores— con el fin de comparar la velocidad de crucero en el aire con el movimiento durante la inmersión.
La diferencia entre ambos medios fue el principal reto técnico. El agua tiene una densidad aproximadamente mil veces mayor que la del aire, lo que obliga a modificar radicalmente la dinámica del aleteo. Los investigadores observaron que las aves pequeñas baten las alas unas diez veces por segundo durante el vuelo y reducen esa frecuencia a cerca de cuatro al nadar, mientras que las especies más grandes la ajustan en función de la envergadura. Esos márgenes sirvieron para calibrar el prototipo, que opera a alrededor de cinco aleteos por segundo y alcanza una velocidad de casi un metro por segundo en el agua y unos seis metros por segundo en el aire, cifras comparables a las de varias aves buceadoras reales.
El diseño prescinde de patas. Los ingenieros probaron alas intercambiables de 60, 80 y 100 centímetros, y concluyeron que la envergadura de 80 centímetros ofrecía el mejor equilibrio: lo bastante rígida para sostener el vuelo y lo suficientemente flexible para plegarse dentro del agua y reducir la resistencia. La membrana, reforzada con fibra de carbono y recubierta de nanopartículas hidrófobas, expulsa parte del agua al emerger y puede flexionarse hasta 90 grados durante la inmersión. En lugar de sellar el conjunto con una carcasa hermética, el equipo aisló cada componente con silicona y permitió que el agua penetrara en el armazón, una decisión que redujo el consumo energético destinado a mantener el aparato a flote o sumergido.
El momento clave del desarrollo fue el despegue desde la superficie. Mientras la mayoría de aves buceadoras se impulsan con las patas, el robot debe salir del agua con sus alas a un ángulo de 70 grados. Si el ángulo es mayor, el aparato se cae hacia atrás en lugar de elevarse. Los ensayos, realizados inicialmente en un tanque de la EPFL y posteriormente en el lago Lemán, confirmaron que el mismo mecanismo bastaba para atravesar la interfase aire-agua en menos de un segundo, validando la hipótesis de partida.
Las posibles aplicaciones del prototipo abarcan tanto la investigación básica como la exploración remota. El equipo prevé utilizarlo para estudiar por qué algunas aves pliegan las alas durante el buceo —los modelos sugieren que reducir la superficie aumenta la velocidad bajo el agua, aunque no necesariamente la eficiencia energética— y para acceder a zonas marinas de difícil alcance para los vehículos actuales. Cassondra Williams, fisióloga marina de la National Marine Mammal Foundation, señaló a El Diario que el tamaño reducido del vehículo podría permitir la entrada en áreas pequeñas o remotas vedadas a planeadores de mayor envergadura y a submarinos no tripulados. David Lentink, ingeniero y biólogo de la Universidad de Groningen que no participó en el estudio, destacó por su parte que las aves ejecutan conductas que la robótica todavía no domina.
En su estado actual, el robot puede recorrer unos 6,4 kilómetros por aire y algo más de 1,6 kilómetros bajo el agua. Los siguientes pasos del equipo incluyen dotar a las alas de capacidad de giro —no solo de aleteo— y probar el prototipo en condiciones más exigentes, como oleaje y viento. Zufferey imagina un escenario en el que oceanógrafos, biólogos marinos y comunidades costeras lancen el aparato desde una embarcación o desde la costa para tomar mediciones en zonas de difícil acceso —instalaciones portuarias, proliferaciones de algas nocivas, icebergs o grupos de ballenas— y regresen con los datos a una fracción del coste de los métodos tradicionales, con la posibilidad de repetir las misiones en cuestión de horas en lugar de semanas.