El pasado 15 de abril se publicó un estudio encabezado por la paleontóloga Elizabeth Martin-Silverstone en el que se explora la capacidad de vuelo de varios tipos de vertebrados fósiles y se propone considerar su fisiología, así como sus estrategias y tácticas de vuelo y tomar ejemplo de ellos a la hora de buscar ideas y soluciones a problemas presentados en la aeronáutica moderna, planteamiento que no parece descabellado teniendo en cuenta que desde el comienzo, los seres humanos nos hemos inspirado en animales voladores para idear y desarrollar nuestros propios medios para desafiar la gravedad y surcar los cielos. De hecho, es lógico suponer que todos nuestros avances en la aviación se los debamos a los mismísimos dinosaurios. Particularmente, a los dinosaurios avianos, pues es probable que nuestros ancestros se hayan inspirado al observarlos volando para conseguir alimento que de otra forma sería inalcanzable, para escapar de los depredadores y para evadir múltiples obstáculos y desplazarse eficientemente de un lugar a otro, lo cual no habría podido ocurrir si un dinosaurio coelurosauriano no hubiese echado plumas tras varios millones de años de evolución y eventualmente sus descendientes desarrollaran alas aptas para el vuelo y continuaran evolucionando hasta dar origen a un linaje con las adaptaciones idóneas para sobrevivir a las condiciones surgidas tras el impacto de un asteroide en las circunstancias precisas para erradicar al 75% de todas las especies vivientes. Si es posible que desarrolláramos nuestras propias maneras de volar gracias a ese exitoso grupo de dinosaurios al que llamamos "aves", ¿por qué no podemos aprender algo de los primeros vertebrados en cruzar los cielos? Hablamos, por supuesto, de los pterosaurios.
Los pterosaurios fueron los primeros vertebrados en emplear el vuelo propulsado para surcar los cielos, además de los más grandes, siendo desde cierta perspectiva la invención de la naturaleza más parecida a nuestras aeronaves actuales pese a que irónicamente no suelen servir de inspiración a la hora de desarrollar tecnología aeronaval.
Izquierda: Arte de Julio Lacerda; Derecha: Foto de Hawker Beechcraft Corp.
Los autores del estudio señalan que la fisiología de los pterosaurios podría proporcionar soluciones antiguas a problemas de aeronáutica moderna, soluciones que usualmente son ignoradas debido a que por lo general no se suele mirar a los organismos fósiles en busca de inspiración, con lo que se podría estar desaprovechando una amplia gama de oportunidades y alternativas para mejorar nuestra tecnología.
Por ejemplo, se sabe que algunas de las aves voladoras más pesadas deben ganar suficiente impulso a fin de poder elevarse en vuelo, para lo cual primero deben desplazarse en tierra y alcanzar una velocidad determinada antes de despegar, algo replicado en los aviones. Los pterosaurios, en cambio, probablemente podían despegar desde una posición estacionaria sin necesidad de correr para ganar momentum a pesar de que algunos alcanzaban un peso de alrededor de 300 kg (siendo así tan pesado como los drones modernos más grandes). Esto debido a que la membrana de sus alas y su robusta musculatura les permitían impulsarse con gran potencia utilizando sus codos y muñecas, así como sus extremidades traseras (las cuales estaban conectadas a las delanteras por la membrana de las alas) para realizar un salto que les permitiese alcanzar el momentum necesario para alzar el vuelo, lo que habría implicado un menor gasto energético del que supondría correr para ganar impulso.
Un Quetzalcoatlus despegando con un salto para emprender el vuelo.
Clip extraído de la serie "Clash of the Dinosaurs" de Discovery Channel
Del mismo modo, es sabido que a diferencia de la mayoría de nuestras aeronaves y dispositivos aéreos, que requieren un terreno plano y estable para poder despegar, los pterosaurios eran capaces de despegar desde diversas superficies dependiendo de sus adaptaciones. Desde suelos planos hasta terrenos empinados y posiblemente, incluso estructuras casi o completamente perpendiculares al suelo y no del todo estables, como acantilados, troncos de árboles y hasta el cuerpo de algunos dinosaurios.
Pterosaurios primitivos despegando, volando y aterrizando en lo que podría considerarse un entorno complicado.
Arte de Mark Witton
Teniendo esto en cuenta, los autores de esta investigación señalan que actualmente, la eficiencia de los sistemas de despegue de muchos de nuestros aparatos aéreos palidece en comparación con estas máquinas naturales que la evolución forjó por más de 160 millones de años. No obstante, añaden que la fisiología única de los pterosaurios y sus adaptaciones para el despegue podría ayudar a resolver algunos de los problemas que experimentan actualmente los ingenieros aeronáuticos, pudiendo propiciar ideas para el diseño de drones y aeroplanos capaces de despegar sin necesidad de gastar energía en un recorrido previo para ganar momentum y que no necesiten hacerlo estrictamente desde una superficie plana o completamente estable. De hecho, es posible que el día en que veamos drones y aeronaves con características y funcionalidades inspiradas en pterosaurios esté más cerca de lo que imaginamos. Actualmente, el paleontólogo y coautor del estudio Michael B. Habib, motivado por el potencial de estas aplicaciones de los conocimientos paleontológicos, está realizando negociaciones y colaborando con el Departamento de Defensa de EE.UU con el fin de desarrollar una aeronave con un sistema de lanzamiento "cuadrúpedo" capaz de efectuar un despegue vertical instantáneo que requiera poco combustible, siendo análogo al salto de despegue de los pterosaurios.
Pero los organismos fósiles pueden proporcionar información útil no sólo en lo referente al despegue, sino también en cuanto al vuelo en sí. Por ejemplo, se sabe que las alas de los pterosaurios estaban compuestas de una extensa membrana llamada patagio, la cual era lo suficientemente flexible como para permitir a estos animales cambiar la forma y doblez de sus alas o de secciones de las mismas durante el vuelo para mejorar el control o el rendimiento. Al mismo tiempo, según indica el registro fósil, el patagio estaba reforzado por múltiples fibras que le permitían resistir las presiones del aire durante el aleteo y el planeo. Cada una de estas fibras se movía independientemente bajo la presión de las ráfagas de aire, pero en el proceso, vibraban con frecuencias opuestas que eran anuladas al combinarse, con lo que se mantenían balanceadas y le daban firmeza y estabilidad a las alas. Los expertos deducen que esta combinación de características le daba a los pterosaurios la capacidad de mantener la estabilidad en el aire, permitiéndoles responder a condiciones variables y aliviando el impacto de las ráfagas de viento, razón por la que los autores de este estudio señalan que conocer estas estructuras puede darnos pistas valiosas para prevenir la inestabilidad durante el vuelo, algo especialmente útil a la hora de considerar el diseño de nuevos aeroplanos e incluso, de trajes aéreos, los cuales actualmente enfrentan dificultades para resistir las presiones ejercidas en el vuelo, por lo que la implementación de un sistema inspirado en las alas de los pterosaurios podría contribuir a minimizar el riesgo. De hecho, según Michael Habib, el personal de la Fuerza Aérea de EE.UU. ya ha mostrado interés en implementar un sistema que incorpore alas adaptables semejantes a las de los pterosaurios para mejorar la estabilidad de los aviones ante vientos fuertes, así como en un diseño de tela para carpas basado en fibras que actúe de forma similar a las alas de los pterosaurios con el fin de contrarrestar la inestabilidad y reducir el ruido producido por las corrientes de aire en los paracaídas durante el descenso.
No obstante, los pterosaurios conforman sólo una de las direcciones a las que deberíamos mirar en busca de maneras de mejorar nuestra tecnología aeronáutica. Los autores también proponen dirigir la mirada hacia los dinosaurios alados, como los escansoriopterígidos. Éstos últimos son los únicos animales conocidos que combinan plumas con alas membranosas. Según los autores, la idea de diseñar estructuras aladas que utilicen una combinación de superficies rígidas y superficies flexibles de una forma parecida a como estos dinosaurios combinaban el plumaje con un patagio similar al de los pterosaurios abre una nueva gama de opciones biomiméticas que podrían ofrecer posibles soluciones a varios problemas de aeronáutica una vez estas estructuras sean comprendidas más a fondo, pues es de tener en cuenta que las mismas no fueron descubiertas hasta hace apenas media década. Aún así, dichas características no debieron sino constituir una adaptación evolutiva formidable que de algún modo u otro habría ayudado a estos dinosaurios a desempeñarse efectivamente en el aire, por lo que no es de extrañarse que su potencial tecnológico ya esté en la mira de la comunidad científica.
Además de los pterosaurios, dinosaurios alados como estos Ambopteryx de la familia de los escansoriopterígidos podrían proporcionarnos más pistas para mejorar el diseño y los sistemas de nuestros dispositivos y vehículos aéreos.
Arte de Gabriel Ugueto
Investigaciones como esta demuestran que la paleontología no sólo nos dice de dónde venimos, sino también a donde podríamos llegar, además de que el estudio de la vida prehistórica no tiene por qué quedarse en la teoría y en el ámbito cognitivo y sus aplicaciones no están limitadas a la industria del arte y del entretenimiento. Los fósiles sirven más que para ser admirados en exhibiciones de museos e inspirar historias y representaciones de esos seres que alguna vez estuvieron vivos. Su legado es mucho más amplio y esconde muchos más secretos y beneficios de los que imaginamos. Como hemos visto en este estudio, para los paleontólogos e ingenieros, el futuro de la aeronáutica parece estar en el pasado. Sin embargo, no sólo el de la aeronáutica. Campos como la medicina y la robótica también muestran estar en vías de beneficiarse del estudio de organismos prehistóricos, denotando que éste puede ser muy útil en muchos otros aspectos de nuestra sociedad.
Fuentes:
- https://www.cell.com/trends/ecology-evolution/fulltext/S0169-5347(20)30080-X
- https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200415133640.htm
- https://www.investigacionyciencia.es/revistas/investigacion-y-ciencia/la-vida-en-un-mundo-conectado-607/tecnologa-inspirada-en-los-pterosaurios-12327
