Naturaleza y tecnología (de hombres y aves)

Desde los albores de la humanidad el hombre ha mirado al cielo y se ha preguntado cómo sería volar. Volar a través de las nubes y sobre la tierra. Con la tecnología primitiva los soñadores, los poetas y los inventores se inspiraron durante mucho tiempo en los propios pájaros y su forma de vuelo. La idea era volar como ellos. Librarse de las cadenas de la gravedad. Se concibieron entonces fantásticos diseños y fueron puestos en papel. De la imaginación de grandes mentes salieron diseños de máquinas asombrosas. Aparatos que fueron concebidos y soñados antes como una idea que como un medio de transporte. Leonardo da Vinci tenía un diseño muy hermoso llamado Ornitóptero. Imaginó que un día este aerodino podría ser construido para llevar al hombre por los aires.

Más tarde llegaría Otto Lilienthal con sus alas planeadoras. Todos los diseños eran copias de lo que el hombre veía. La lógica era muy básica. Los hombres y los pájaros se deben de mover en el mismo medio y los últimos son los que mejor lo hacen, no debería de extrañarnos pues, que ambos pudieran asemejarse. En un principio esto era muy obvio, pero la cosa no funcionaba.

Sencillamente no se podía generar la fuerza suficiente como para levantar un peso tan grande. La física se imponía y la historia nos cuenta la gran cantidad de accidentes debidos a diseños poco rigurosos. Cuando finalmente la ciencia y la industria acometen el proyecto de fabricar un avión, lo hacen desviándose de la forma de las aves. De esta forma hemos diseñado aparatos muy veloces y hemos conquistado cotas inalcanzables para los pájaros, pero... no lo hemos hecho de la forma más eficiente posible.

La naturaleza, por medio de la famosa selección natural, nos aventaja todavía en muchos aspectos. Curiosamente, con el paso del tiempo y el desarrollo de los nuevos materiales, la tecnología se vuelve a fijar otra vez en la naturaleza. Volvemos a los orígenes de los DaVinci y Lilienthal. Y esto es así, porque las alas que estamos diseñando hoy en día ya están cerca de su pico en términos de eficiencia aerodinámica, pero todavía no se acercan a lo que la naturaleza ha logrado en las aves. Los planos de las primeras aeronaves y su diseño tienen ya más de un siglo de antigüedad, la tecnología ha cambiado enormemente desde entonces. Ya no necesitamos construir alas como estructuras rígidas con discretas superficies de control. Ahora recurrimos al mundo natural para buscar la inspiración. Como dijo Richard Feynman: Creo que la imaginación de la naturaleza supera con mucho la del hombre.

Ver post dedicado al Búho:
https://greatbustardsflight.blogspot.ch/2015/06/el-buho-inspira-los-ingenieros.html

En la imagen se puede ver la sorprendente similitud de los perfiles de un halcón peregrino y bombarderos B2.

Una estructura esencialmente rígida como un avión, no puede ser tan adaptable como un pájaro en movimiento. Para aumentar y mantener el control de los modernos aviones se necesitan sofisticados sistemas informáticos fly-by-wire, que puedan enviar un flujo continuo de datos a los ordenadores de a bordo. Esta es la única manera de hacer volar modernos aviones como el ala volante Northrop B-2. El futuro del diseño pasa por hacer que los materiales se retuerzan y adopten las formas y maneras de las aves. Esto se conoce como morphing.

El Sistema de Tecnología Aeronáutica Biomecánica (BATS): Evolución del avión orgánico

El programa BATS (Murciélago en inglés) es un programa de investigación de la NASA en Langley. Este programa cuenta con Morpheus Lab como organismo asociado. Ambos pretenden desarrollar el primer vehículo que, al igual que los organismos biológicos, esté construido enteramente por sistemas distribuidos.

El ornitóptero orgánico será un vehículo compuesto por capas distribuidas e integradas de materiales activos (es decir, músculos), elementos muy finos de detección distribuidos (es decir, nervios) y un sistema distribuido de almacenamiento y suministro de energía. Este diseño será muy parecido a los organismos biológicos. Estos, gozan de sistemas funcionales distribuidos completamente integrados. El vehículo volará de forma autónoma y estará dotado de sensores y algoritmos inteligentes de control.

Este ambicioso programa de investigación pretende demostrar la viabilidad del diseño y construcción de aviones orgánicos, que pueden revolucionar algún día las industrias aeronáutica y robótica. El proyecto se centra en tres desafíos técnicos principales: 1) desarrollo e integración de materiales, 2) actuación y control y 3) inteligencia.