Gafanhotos migratórios em um túnel de vento ajudam os cientistas a criarem máquinas voadoras

Feixes de Laser deixam as partículas visíveis 

Os insetos são capazes de realizar feitos magistrais durante o voo. Sempre que presenciam gafanhotos ou mariposas  voando  longas distâncias, pairando sobre flores, os engenheiros de aerodinâmica só podem maravilhar-se. É por isso que os pesquisadores do Centro Aeroespacial Alemão estão trabalhando em um novo empreendimento de colaboração com a Universidade de Oxford e a empresa de metrologia óptica LaVision GmbH, em um projeto que envolve a análise das características de vôo de gafanhotos e mariposas em um túnel de vento.

A tecnologia de medição mais recente permite aos cientistas ver a turbulência slipstream por trás dessas criaturas em três dimensões e com uma resolução sem precedentes. Este conhecimento está trazendo aos engenheiros mais perto do ponto onde eles poderão construir aviões em miniatura que voam como insetos.

Esta pesquisa está sendo realizado no túnel de vento de um metro no DLR Gottingen. "DLR e LaVision tem uma posição de liderança no domínio da metrologia óptica, e estamos trazendo alguns temas de investigação extraordinários com a gente", explica Richard Bomphrey do Departamento de Zoologia da Universidade de Oxford como ele descreve a colaboração anglo-alemão. Oxford é um dos principais centros de investigação para o estudo dos insectos.

Imitando a natureza

O problema com a concepção e construção de pequenas máquinas voadoras é que não se pode simplesmente continuar a reduzir o tamanho dos modelos de aeronaves existentes. Estas aeronaves usam dispositivos distintos para a propulsão e sustentação - os motores e as asas - e isso ocupa espaço.

"A natureza tem resolvido o problema de como construir miniaturas de máquinas voadoras", afirma Bomphrey - o bater das asas combina a propulsão e sustentação. Para imitar esse exemplo da natureza, uma compreensão mais detalhada dos diferentes aspectos funcionais das asas dos insetos precisa ser adquirida.Gafanhotos são capazes, por exemplo, cobrirem longas distâncias enquanto consomem muito pouca energia.

Os zangões são transportadores de carga excelentes e podem transportar seu próprio peso em pólen.Traças, por outro lado, possuem capacidade de manobra surpreendente e pode passar flores acima, para recolher o néctar.

A chave para compreender as características de vôo de insetos está no cálculo preciso das velocidades de fluxo de ar por trás de suas asas.Para estabelecer isso, essas criaturas são colocados em um túnel de vento para lhes permitir apresentar as características mais naturais possíveis ao voarem.

Para fazer isso, os pesquisadores exploraram uma ação reflexa; assim que gafanhotos deixam de sentir o chão sob seus pés e se encontram diante de um vento contrário, eles começam a voar. Os gafanhotos e traças são fixados a pequenas hastes com uma gota de cola e são depois soprados em 11 e sete quilómetros por hora, respectivamente. Esta cola é removido dos insectos após a conclusão dos testes, sem prejudicar-los.

Representação tridimensional

Em seguida, introduziu partículas extremamente pequenasno ar, e essas seguem o fluxo de ar com precisão. O movimento dessas partículas pequenas podem ser visualizadas através de um feixe de luz de laser pulsado ", explica Andreas Schroder, do Instituto DLR de aerodinâmica e tecnologia de fluxo. Esta forma de metrologia é conhecido como velocimetria de imagem de partículas e foi desenvolvido em Gottingen.

Uma área cinco centímetros de altura e 22 centímetros de comprimento por trás do gafanhoto é iluminada com as mais recentes técnicas de metrologia. Oito câmeras de alta performance iram 230 imagens de diferentes ângulos de visão ao longo de um intervalo de 23 segundos.

"A resolução é de 100 microns - isto é, 0,1 milímetros", diz Dirk Michaelis da  LaVision. Processamento do computador dessas imagens gera uma representação em 3D das velocidades de fluxo de ar por trás do inseto. A sequência completa do voo, a partir da elevação e abaixamento das asas através de seu retorno à posição de partida é reconstruída.

"Esta é a primeira vez que este foi realizado, e ele nos proporcionou conhecimentos importantes, não previamente obtidas, sobre as características de vôo de insetos", afirma Bomphrey.

Mini-aviões para operações de desastres

Se esse trabalho de investigação eventualmente culminar na produção de pequenos insetos de máquinas voadoras, essas teriam muitas aplicações. Por exemplo, eles poderiam ser usados ​​na indústria de condutas de acompanhamento e para a detecção automática de vazamentos, e também pode prestar assistência durante os desastres.

Bomphrey sugere: "Os dispositivos deste tipo teria sido capaz de entrar nos prédios de reatores em Fukushima após o incidente, sem risco para a saúde humana." Outras aplicações potenciais poderiam incluir tomadas de câmera incomuns de jogos de futebol, ou a coleta de dados meteorológicos completos.

Os pesquisadores acreditam que pode demorar cerca de 20 anos para os insetos artificiais para entrarem em uso generalizado.

Fonte: SpaceDaily