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Por qué es tan difícil construir una aeronave con alas de propulsión humana

octubre 11, 2021

Alas de pájaro humano

Cuando un hombre que se identifica como Jarno Smeets subió un video a YouTube de él mismo aparentemente tomando vuelo con un ala batiente casera, inmediatamente se volvió viral y desencadenó una ola de alegría y asombro: ¡Puede volar como un pájaro! Con la misma rapidez, siguió una reacción de burla. Imposible, declararon los escépticos, es un engaño. Y, de hecho, algunos informes y análisis más profundos arrojan serias dudas sobre la autenticidad del video. Finalmente, admitió que era un engaño.

Pero por un tiempo, la posibilidad se demoró: la aspiración de la humanidad de convertirse en una criatura del aire, un sueño incluso más antiguo que Ícaro, finalmente se había hecho realidad.

Una persona que vio el clip con particular interés fue Todd Reichert, un Ph.D. del Instituto de Estudios Aeronáuticos de la Universidad de Toronto. Reichert dirigió un equipo de la universidad que construyó un ornitóptero de propulsión humana, un avión que se propulsa batiendo sus alas como un pájaro o un murciélago. En 2010, Reichert se subió a la nave, el Snowbird, y lo pilotó en un vuelo sin precedentes. Es el más raro de los imitadores de aves: un veterano piloto de ornitópteros que ha volado por el aire.

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Mientras Reichert miraba el video de Smeets, su primera impresión fue que parecía más o menos plausible. Las alas eran un poco demasiado cortas, pensó, y la unidad de potencia de la mochila era demasiado pequeña, pero no tan atroz. Luego vino el despegue, el momento en que los pies del piloto abandonan el suelo y la nave asciende abruptamente en el aire. Fue en ese momento, dice Reichert, cuando se dio cuenta de que la cinta era falsa. «A primera vista, ni siquiera está cerca», dice.

Para aquellos de nosotros que no somos pilotos de ornitópteros, puede que no sea inmediatamente obvio por qué esto es así. Después de todo, las aves pueden trepar aún más empinadas que Smeets. También los murciélagos y los insectos. De hecho, el vuelo alado es tan fácil que ha evolucionado de forma independiente en el reino animal al menos cuatro veces. «Un ala puede brindarle una mejor eficiencia de propulsión que una hélice», dice Reichert.

Pero la forma en que vuela un pájaro es muy diferente a la forma en que lo hace un ornitóptero mecánico. Reichert es muy consciente de esto, porque el tema de su tesis doctoral fue comparar la dinámica de vuelo de los animales con la de las embarcaciones hechas por el hombre. Resulta que las aves están a años luz por delante de nosotros los humanos cuando se trata de batir alas. «Un pájaro cambia constantemente la forma de su ala mientras vuela, doblándola hacia arriba y hacia afuera en la carrera hacia abajo», dice. (Para ver un excelente ejemplo, mira este video de un búho real en vuelo a 1000 cuadros por segundo). «También mueve el ala más rápido en la carrera descendente que en la ascendente. Así que los ves haciendo todos estos complicados movimientos adicionales, y con cada capa de complejidad, el pájaro se vuelve cada vez más eficiente. En contraste, el ala de un ornitóptero simplemente se agita hacia arriba y hacia abajo «.

Es por eso que la actuación del propio ornitóptero de Reichert fue mucho menos impresionante que el video de Smeets con el que Internet se enamoró de esta semana. (Aunque la actuación de Reichert obtiene puntos de bonificación por ser, ya sabes, real). Para su vuelo récord, su equipo remolcó a Snowbird en el aire a una altitud de unos pocos pies, luego logró mantenerse en el aire durante menos de un minuto mientras aleteó, manteniendo su altitud pero perdiendo velocidad gradualmente. Tal vez no sea un rendimiento de quema de granero para los estándares de la aviación convencional, pero aún se ubica como el vuelo de alas aleteo impulsado por humanos más impresionante hasta ahora.

El ala de Reichert podría haber sido más eficiente, dice, si su equipo hubiera intentado emular la complejidad del ala de un pájaro. «El problema es que en ingeniería ese no es el camino a seguir», dice. «No quiere decir, ‘Oh, agreguemos complejidad para lograr eficiencia’. «

Una forma obvia de aumentar el rendimiento, por supuesto, es agregar un motor. (Se suponía que el artilugio de Smeets incluía un paquete de baterías y actuadores eléctricos). La historia de los ornitópteros tripulados con motor se remonta a 1942, cuando un ingeniero alemán llamado Adalbert Schmid construyó uno impulsado por un motor de 6 hp que podía despegar bajo su propio poder y volar durante 15 minutos. Nathan Chronister, quien ha estado documentando el romance del vuelo alado durante años en su sitio web, The Ornithopter Zone, dice que, teóricamente, no hay razón para que alguien no pueda lograr lo que Smeets afirmó lograr. «Se puede hacer», dice.

Pero, dice, una nave en funcionamiento real «no se parecería [Smeets’s]. «El ala tendría que ser más larga y más rígida para la eficiencia, y necesitaría algún medio de estabilización para evitar caer del cielo. Y, dice, no sería un ala con correa -» esa configuración ha demostrado ser extremadamente peligroso «, pero en cambio es una nave en la que el piloto puede amarrarse.

Reichert está de acuerdo en que algo como el artilugio de Smeets podría ser factible. «Alguien podría hacer esto», dice. «Pero el desafío es tan grande. Esto no es algo que puedas lograr trabajando en tu patio trasero durante un par de meses».

Entonces, algún día, alguien podría hacer realidad el sueño. Jarno Smeets simplemente no fue el que lo logró.

Jeff Wise es editor colaborador de Popular Mechanics y autor de Miedo extremo: la ciencia de tu mente en peligro. Para una dosis diaria de miedo extremo, consulte su blog.

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