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por Kevin Bonsor - traducido por HowStuffWorks Brasil
Introducción
Los EUA están en guerra en un
territorio extraño y la batalla está para comenzar. Las tropas enemigas
están se posicionando para atacar el ejército norteamericano,
localizado a sólo 3,2 km de distancia. El enemigo, sin embargo, no sabe
que todos sus movimientos están siendo monitorados por insectos
robóticos voadores equipados con minúsculas cámaras. Esos pequeños
robots voadores, llamados microveículos aéreos (MAVs), serán capaces de
volar sobre el territorio enemigo sin que las tropas adversarias los
perciban. Pocos mirarían dos veces esos robots, que tienen el tamaño de
una moneda.
El Departamento de Defensa de los EUA - U.S. Department of Defense< http://ciencia.hsw.uol.com.br/framed.htm?parent=inseto-espiao.htm&url=http://www.defenselink.mil >
está gastando millones de dólares para desarrollar esos MAVs. Ellos son
una manera perfecta de mantener los soldados fuera de peligro durante
misiones de reconocimiento. Actualmente, hacer el reconocimiento
durante batallas normalmente coloca equipos de soldados o aeronaves en
peligro. A la vez, las imágenes hechas por satélite no quedan
acessíveis a los soldados en tiempo real.
La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados para Defensa - DARPA<http://ciencia.hsw.uol.com.br/framed.htm?parent=inseto-espiao.htm&url=http://www.darpa.mil >
está financiando varios equipos de investigación que intentan
desarrollar MAVs más pequeñas del que 15 cm de extensión, anchura y
altura. Esas pequeñas aeronaves serán más pequeñas del que cualquier
vehículo aéreo sin tripulación (UAV) ya desarrollado hasta hoy. Una de
esas especies de MAV está siendo proyectada para imitar los movimientos
de vuelo de ciertos insectos, incluyendo moscas, abelhas y libélulas.
En este artículo, vamos en los concentrar en esos MAVs parecidos con
insectos. Usted va a aprender como las moscas vuelan, como construir
máquinas que imiten sus movimientos y donde esos pequeños equipamientos
serán utilizados.
Foto cedida por GTRI/Stanley Leary.
Esos
insectos robóticos, como el Entomopter, desarrollado en el Instituto de
Tecnología de la Geórgia, permitirían que enxergássemos nuestro mundo
de manera totalmente diferente
Aprendiendo a volar
Los
insectos tienen muy a enseñarnos sobre la aviación, cosas que no
podemos aprender estudiando aeronaves tradicionales. Durante años, poco
se sabía sobre la mecánica del vuelo de insectos, aunque sean lo más
viejo grupo de voadores del mundo. Tal vez usted ya haya oído sobre
cómo abelhas no vuelan siguiendo las leyes convencionais de la
aerodinâmica. Eso acontece porque los principios del vuelo de insectos
son muy diferentes de los fundamentos de vuelo para aviones de ala
fija.
"Los ingenieros dicen que pueden probar que una de esas abelhas no consigue volar", dije Michael Dickinson, un biólogo de la Universidad de California, en Berkeley. "Y
si usted aplicar la teoría del vuelo de ala fija a insectos, realmente
es posible calcular que esas abelhas no consiguen volar. Entonces, es
preciso usar algo diferente".
Dickinson forma parte del proyecto MFI - Insecto Voador Micromecânico< http://ciencia.hsw.uol.com.br/framed.htm?parent=inseto-espiao.htm&url=http://robotics.eecs.berkeley.edu/~ronf/mfi.html#project >,
que está desarrollando pequeños robots voladores usando los principios
del vuelo de insectos. Ese proyecto está siendo conducido en
cooperación con la DARPA. El Proyecto MFI propone un insecto robótico
que haya entre 10 y 25 mm de anchura, muy más pequeña del que el límite
de tamaño impuesto por la DARPA (15 cm) y usará alas para volar. El
objetivo del proyecto es volver a crear el vuelo de una mosca
varejera< http://ciencia.hsw.uol.com.br/framed.htm?parent=inseto-espiao.htm&url=http://www.bartleby.com/65/bl/blowfly.html >.
Foto cedida por Jason Spingarn-Koff.
Un modelo de un insecto voador micromecânico en la palma de la mano de un investigador de Berkeley
Los aviones
generan fuerza alcista. Esto porque el aire se mueve más rápidamente
sobre el ala del que por la parte inferior de ella. Eso es llamado de
aerodinâmica del estado estacionário. Pero ese principio no puede ser
aplicado la moscas o abelhas, ya que sus alas están en movimiento
constante.
"Diferentemente de las aeronaves de ala fija,
que tienen una dinámica de flujo estacionária y casi sin viscosidade,
los insectos vuelan en un mar de vórtices, rodeados por minúsculos
turbilhões y remolinos que son creados cuando mueven sus alas", dije Z. Jane Wang, física de la Facultad de Ingeniería de la Cornell University< http://ciencia.hsw.uol.com.br/framed.htm?parent=inseto-espiao.htm&url=http://www.engr.cornell.edu/ >.
Un turbilhão es un remolino de aire creado por el ala, y el aire dentro
del turbilhón fluye en la dirección opuesta a la de la corriente
principal de aire.
Los turbilhones creados por las alas de
insectos los mantienen en vuelo. El grupo de Dickinson define estos
tres principios para explicar como los insectos ganan fuerza alcista y
se mantienen en el aire:
*estol atrasado -
el insecto bate el ala para frente a un alto ángulo de ataque, cortando
el aire en un ángulo más íngreme del que una ala de avión común. En
ángulos tan íngremes, una aeronave con alas fijas iría estolar y perder
la sustentación, y la cantidad de resistencia en el ala iría a
aumentar. Ya el ala de un insecto crea un turbilhão en la dirección
frontal que permanece en la superficie del ala para crear sustentación;
*circulación en rotación -
al término del movimiento, el ala del insecto gira para tras, creando
un movimiento giratório que ergue el insecto, de manera semejante a la
que el mismo movimiento ergue un balón de tenis;
*captura de estera -
Conforme el ala se mueve por el aire, deja remolinos o turbilhões de
aire atrás de ella. Cuando el insecto gira su ala para el movimiento de
retorno, corta su propia esteira, capturando energía el bastante para
mantenerse en vuelo. Dickinson dice que los insectos pueden obtener
fuerza de sustentación de la esteira aún después del ala haber parado.
"Sería
muy bueno se pudiéramos explorar esos mecanismos también, construyendo
un insecto robot. Pero no es posible los construya en el momento
basándose en principios conocidos, es preciso repensar todas las bases
del problema", dije Dickinson. En la próxima sección, vamos a
aprender como los investigadores están aplicando esos principios a la
creación de insectos voladores robóticos.
Los insectos robots se preparan para el vuelo
Hay al
menos dos proyectos MAV siendo financiados por la DARPA y que fueron
inspirados en los principios del vuelo de insectos. A la vez que
Michael Dickinson crea el insecto de vuelo micromecânico en Berkeley,
Robert Michelson, un ingeniero investigador del Instituto de Tecnología
de la Geórgia, está trabajando en el Entomopter.
Entomopter
En julio de
2000, la Oficina de Patentes de los EUA - United States Patent Office
concedió una patente a la Georgia Tech Research Corporation por la
invención del Entomopter de Michelson, también llamado de insecto
eletromecânico multimodal. El Entomopter está siendo proyectado para
posibles operaciones en lugares cerrados. Él irá a imitar el vuelo de
un insecto al batir sus alas para generar sustentación y, además de
eso, los investigadores están estudiando maneras del Entomopter navegar
por pasillos y sistemas de ventilación y se esgueirar bajo puertas.
Vamos a dar una mirada en las partes básicas del Entomopter:
*fuselagem -
así como en una aeronave mayor, la fuselagem es el casco de la máquina
y abriga la fuente de energía y el tanque principal de combustible.
Todos los otros componentes del Entomopter son conectados a la
fuselagem;
*alas -
hay dos alas, dianteira y traseira, que son acopladas por un pivô en la
fuselagem, usando una configuración en X. Esas alas son hechas con una
película fina. Nervuras duras, pero flexibles, son acopladas a la alas
en la junción con la fuselagem, para dar a ellas las curvas necesarias
para generar la fuerza de sustentación, tanto en el movimiento
ascendente cuanto en el descendiente;
*músculo químico recíproco (RCM) - un motor compacto y no combustible conectado a la alas para crear su movimiento;
*sensores - hay sensores que permiten mirar para el frente, para bajo y para los lados;
*cámara -
el protótipo no posee una minicâmera, pero la versión final podría
tener una cámara o un sensor olfativo. Ese sensor detectaría puertas y
el Entomopter rastrearia los odores hasta su punto de origen;
*mecanismo de direcionamento sobre superficies - auxiliará la navegación cuando el Entomopter sea usado para misiones en el suelo;
*piernas/pies -
también llamadas de locomotores de superficie, esas partes suministran
inercia contra rolamento y armazenamento auxiliar de combustible.
El
Entomopter utiliza una reacción química como fuente de energía. Un
monopropulsor es injetado en el cuerpo, causando una reacción química
que libera un gas. La presión creada por ese gas empuja un pistão en la
fuselagem, y ese pistão es conectado a la alas dobles por un pivô, lo
que las hace batir rápidamente. Una parte del gas es liberada por
pasajes en el ala y puede ser usada para alterar la fuerza de
sustentación en cualquiera una de las alas, permitiendo que el vehículo
vuelque. Actualmente, el Entomopter posee 25 cm de envergadura en las
alas. "El próximo paso es encoger el dispositivo RCM hasta el tamaño de un insecto", dije Michelson.
En
un vehículo con el tamaño de una mosca, cada parte debe realizar varias
tareas. Por ejemplo, una antena de radio conectada a la parte traseira
del vehículo también puede funcionar como un estabilizador para la
navegación. Las piernas podrían almacenar combustible para realizar
ajustes en el peso y en el equilibrio del vehículo durante el vuelo.
Insecto voador micromecânico
El
gobierno de los EUA también invirtió U$2,5 millones en el proyecto de
Berkeley para desarrollar un insecto robótico del tamaño de una mosca
común. El primero gran paso para colocar ese insecto voador
micromecânico (MFI) en el aire fue el desarrollo del Robofly (un robot
mosca), que dio a los investigadores varias informaciones sobre los
mecanismos del vuelo de insectos.
Foto cedida por R. Fearing/UC-Berkeley.
Diseño ilustrando el insecto voador micromecânico que está siendo desarrollado en Berkeley ya listo
Para
construir el MFI, los investigadores realizaron experimentos visando
aprender como las moscas vuelan. Uno de los experimentos envolvió la
construcción de dos alas mecánicas de 25 cm, llamadas Robofly, que
fueron hechas de Plexiglass (un tipo de acrílico) y modeladas de manera
semejante a la alas de una mosca de frutas. Las alas fueron imersas en
un tanque con óleo mineral, lo que las forzó a reaccionar como alas de
mosca de fruta de 1 mm de extensión, batiendo rápidamente en el aire.
Seis motores (tres en cada ala) movían las alas para tras y para
frente, para cima y para bajo y en un movimiento de rotação. Por fin,
fueron conectados sensores para medir la fuerza de las alas.
Eventualmente,
el Robofly será encogido para adaptarse a una micromosca robótica de
acero inoxidável, que tendrá que 10 a 25 mm de anchura y pesará cerca
de 43 mg. Las alas, por su parte, serán hechas de una película de Mylar
fino. La energía solar dará fuerza a un ativador piezelétrico, que hará
las alas batan. El tórax del robot irá a transformar las deflexões del
ativador piezelétrico en las grandes batidas y rotación de alas
necesarias para alzar vuelo.
Aunque ese robot aún no vuele,
fue relatado que cerca de 90% de la fuerza necesaria para que él se
eleve fue alcanzada experimentalmente con una estructura de dos alas
totalmente operacional. Ahora, el próximo paso será adicionar una
unidad de control de vuelo y una unidad de comunicación para control
remoto. Los investigadores dicen que están trabajando para permitir que
el robot paire de manera controlada, utilizando sensor ótico y un
giroscópio de bordo.
Mosca en la pared
Considerando
la cuantía invertida por las fuerzas armadas de los EUA en los
proyectos MAV, es probable que el primer uso de esos insectos robóticos
sea como moscas espías. La DARPA está previendo una mosca espía que
pueda ser usada para misiones de reconocimiento y controlada por
soldados en el suelo. Ese pequeño vehículo voador no enviaría sólo
imágenes del movimiento de las tropas: también podría ser usado para
detectar armas nucleares, químicas o biológicas. Además de eso, el
insecto robot sería capaz de aterrizar sobre un vehículo enemigo y
colocar un rastreador electrónico para que pudiera ser alcanzado más
fácilmente.
En un
informe de 1997 de la DARPA que hablaba sobre el desarrollo de los
MAVs, los autores escribieron que los avances en microtecnologias
incluyendo los MEMS (microssistemas eletromecânicos) brevemente harían
las moscas espías una idea posible de ser colocada en práctica. Fue
resaltado que los microssistemas, como las cámaras CCD-array< http://eletronicos.hsw.uol.com.br/questao362.htm >,
minúsculos sensores de infravermelho y detectores de substancia
peligrosas del tamaño de un chip están siendo fabricados con tamaños
pequeños el bastante para formar parte de la arquitetura de una mosca
espía.
Las Fuerzas Armadas querían un MAV que tuviera una
autonomía de 10 km, volara de día y de noche y pudiera permanecer en
vuelo durante aproximadamente una hora. Los representantes de la DARPA
dicen que la velocidad ideal para un MAV va de 35,4 a 72,4 km/h. Él
sería controlado de una estación en el suelo, que usaría antenas
direccionales y mantendría contacto continuo con el MAV.
Las
moscas robots también podrían funcionar como una nueva generación de
exploradoras interplanetárias. El Instituto de Investigaciones de la
Georgia Tech - GTRI< http://ciencia.hsw.uol.com.br/framed.htm?parent=inseto-espiao.htm&url=http://www.gtri.gatech.edu/index_main.html >recibió financiación del Instituto de la NASA para Conceptos Avanzados - NIAC< http://ciencia.hsw.uol.com.br/framed.htm?parent=inseto-espiao.htm&url=http://www.niac.usra.edu/ >
para investigar la idea de utilizar el Entomopter como un vehículo
voador para investigaciones en Marte. En marzo de 2001, la NASA
financió la segunda fase del estudio, que puede ser el futuro de las
micromissiones en Marte. 
 Foto cedida por Robert Michelson.
Concepto artístico de un equipo de Entomopters explorando Marte
Los
Entomopters ofrecen varias ventajas en relación a los instrumentos
mayores de investigación. Ellos podrían aterrizar, despegar, pairar y
realizar maniobras más difíciles durante el vuelo. Además de eso, su
habilidad de rastejar y volar también les da una ventaja al explorar
otros planetas. Muy probablemente, la NASA enviaría varios de esos
vehículos de investigación para explorar otros planetas. El
desenvolvedor del Entomopter, Rob Michelson, dije que la versión que
sería enviada la Marte tendría que ser aumentada para tener una
envergadura de 1 metro en las alas, pudiendo, así, volar en la
atmósfera más rarefeita del planeta.
Investigadores dicen que
esos pequeños robots voladores también serían valiosos después de la
ocorrência de desastres naturales, como terremotos, hechos o
desmoronamentos. Su tamaño reducido y la habilidad de volar y pairar
los hacen útiles para buscar personas enterradas por los escombros.
Ellos podrían volar entre las fendas pequeñas demás para los humanos y
máquinas mayores. Otras utilizaciones de esos robots también incluyen
monitoramento del tráfico, vigilancia en las fronteras, inspección de
líneas de fuerza y fotografías aéreas de inmóviles.
Esas
nuevas máquinas son más un ejemplo de como la tecnología auxilia las
personas a realizar tareas peligrosas, permitiendo que ellas no corran
peligros desnecessários. Reconocimiento militar, búsqueda de víctimas
de terremotos y viajes a otros mundos son actividades muy peligrosas, y
los microrobôs voadores permitirían que realizáramos esas tareas sin ni
siquiera estemos allá.
Autor: Kevin Bonsor
Gran abrazo;
Paulo R. Poian.
CBPDV * http://www.cbpdv.com.br/ *
Revista UFO Brasil * http://www.ufo.com.br *
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