Esiste un robot che vola e nuota come un uccello tuffatore

Un piccolo robot capace di nuotare sott’acqua, emergere dalla superficie e spiccare il volo come un uccello. Non è fantascienza, ma il risultato di una ricerca condotta dall’EPFL di Losanna e dal Massachusetts Institute of Technology (MIT), pubblicata sulla rivista Science. Il prototipo potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di droni in grado di esplorare gli ambienti marini con costi e rischi molto inferiori rispetto alle tecnologie attuali.

L’idea nasce osservando la natura. Esistono infatti oltre cento specie di uccelli che vivono perfettamente a loro agio sia nell’aria sia sott’acqua. Cormorani, gabbiani, pulcinelle di mare e petrelli si tuffano per inseguire i pesci, nuotano utilizzando ali e corpo, quindi riemergono e riprendono il volo. Un’impresa che sembra naturale, ma che dal punto di vista dell’ingegneria rappresenta una sfida enorme.

Aria e acqua, infatti, sono due ambienti completamente diversi. L’acqua è circa 800 volte più densa dell’aria: un’ala progettata per volare incontra una resistenza enorme quando si muove sott’acqua, mentre una struttura ottimizzata per il nuoto difficilmente riesce a generare la portanza necessaria per il volo. Trovare un compromesso efficace è stato il principale obiettivo del progetto.

Il risultato è un robot di appena 300 grammi, dotato di una fusoliera centrale, due ali flessibili battenti e una coda mobile che ne controlla l’assetto. Le ali sono realizzate con sottili membrane rivestite da nanoparticelle idrofobiche, capaci di respingere l’acqua e favorire una rapida asciugatura durante il passaggio al volo.

Per mesi il team ha sperimentato diverse configurazioni, modificando dimensione delle ali, frequenza del battito e inclinazione della coda. I test sono iniziati in una piscina dell’EPFL e sono poi proseguiti nelle acque del Lago Lemano. La configurazione migliore ha previsto ali con un’apertura di circa 80 centimetri: sufficientemente flessibili da muoversi con efficienza sott’acqua, ma abbastanza rigide da sostenere il volo.

Il robot riesce a nuotare a quasi un metro al secondo battendo le ali circa cinque volte al secondo e, una volta emerso, continua a utilizzare lo stesso movimento per volare a sei metri al secondo. Per uscire dall’acqua deve inclinare il corpo di circa 70 gradi, evitando che le estremità delle ali tocchino la superficie e rallentino il decollo.

Uno degli aspetti più sorprendenti è che il robot riesce a compiere questa transizione senza l’aiuto delle zampe. Negli uccelli marini, infatti, gli arti posteriori svolgono un ruolo fondamentale durante il decollo dall’acqua, fornendo una spinta aggiuntiva. Il dispositivo sviluppato da EPFL e MIT dimostra invece che un sistema artificiale può passare dall’acqua all’aria affidandosi esclusivamente al movimento delle ali.

L’obiettivo non è costruire un nuovo tipo di drone per uso ricreativo. I ricercatori immaginano applicazioni soprattutto nel monitoraggio degli ecosistemi acquatici. Un veicolo di questo tipo potrebbe essere lanciato direttamente da una spiaggia o da una piccola imbarcazione, raggiungere una zona d’interesse, immergersi per raccogliere dati o campioni d’acqua, quindi riemergere e trasmettere immediatamente le informazioni raccolte.

Potrebbe monitorare la qualità delle acque, osservare la fauna marina senza disturbarla, ispezionare infrastrutture portuali o raccogliere dati nelle vicinanze di iceberg, piattaforme offshore o aree troppo pericolose per le navi di ricerca tradizionali.

Il progetto rappresenta anche uno strumento prezioso per comprendere meglio la biomeccanica degli uccelli subacquei. Riprodurre artificialmente i loro movimenti permette infatti agli scienziati di verificare quali caratteristiche siano davvero indispensabili per alternare nuoto e volo, contribuendo a rispondere a domande ancora aperte sull’evoluzione di queste specie.

Se questi sviluppi avranno successo, il piccolo robot ispirato agli uccelli potrebbe inaugurare una nuova famiglia di velivoli anfibi, destinati a diventare preziosi alleati della ricerca oceanografica e della tutela degli ecosistemi marini. Una tecnologia nata osservando la natura che, ancora una volta, dimostra come le soluzioni più innovative possano arrivare proprio dall’evoluzione del mondo animale.