Proponen una alfombra voladora basada en las leyes de la física

Un equipo de físicos ha sentado las bases teóricas para la fabricación de una alfombra voladora a partir del estudio de los movimientos aerodinámicos de una lámina flexible y ondulante inmersa en un fluido y situada cerca de una pared rígida. De manera similar a como nada un pez raya en el fondo del mar, la lámina podía mantenerse, sometida a ciertas condiciones, separada de dicha pared, y moverse gracias a una serie de ondas. Sin embargo, para que una alfombra de gran tamaño llegara a flotar y moverse en el aire, se necesitarían motores de gran potencia que generaran unas ondas relativas a su tamaño. Este es el principal obstáculo para que la alfombra voladora deje de ser un mito y se convierta en realidad, señalan los científicos.

Un equipo de científicos franceses y norteamericanos ha ideado una propuesta para la fabricación de una alfombra voladora basada en las leyes de la física, según explican en la prestigiosa revista Physical Review Letters en su edición del pasado noviembre.

Lakshminarayanan Mahadevan, de la Universidad de Harvard, Mederic Argentina, del Institute no linéaire de Niza, y Jan Skotheim, de la Universidad de Rockefeller, en Nueva York, estudiaron la aerodinámica (rama de la mecánica de fluidos que investiga la actividad de los cuerpos sólidos cuando éstos están inmersos en un gas) de una lámina flexible y ondulante en movimiento a través de un fluido y cerca de una pared rígida, descubriendo que teóricamente sería posible fabricar una superficie que se mantenga flotando en el aire, propulsada por ondas alimentadas con energía.

Alfombra diminuta

El invento funcionaría de la misma forma que nada una raya marina en el agua explica en su blog el escritor especializado en ciencia Philip Ball. Estos peces son cartilaginosos y se distinguen por la forma aplanada del cuerpo, en el que las aletas pectorales se unen al tronco formando una especie de disco.

La revista Futura-Science señala que los investigadores tomaron la idea de la alfombra voladora de la observación de la estructura de las hojas de los vegetales y de la manera en que el viento hace ondear las banderas. Su estudio ha demostrado cómo unas fuerzas aerodinámicas que fluyan alrededor de una estructura de dos dimensiones, en movimiento en un fluido, serían suficientes como para hacer ondular dicha estructura.

Los cálculos realizados por los físicos, que también son matemáticos, les han permitido presentar una serie de cifras: para flotar en el aire, la alfombra debería ser de diez centímetros de largo y 0,1 milímetros de grosor, vibrando con una longitud de onda de 0,25 milímetros y una frecuencia de 10 hercios (estas ondas se sucederían a razón de 10 por segundo). En estas condiciones, la alfombra se desplazaría a 0,3 metros por segundo.

El problema real, más allá de la teoría: que para que una alfombra más grande pudiera volar se requeriría un motor tan potente para la producción de las ondulaciones necesarias que los científicos aseguran que no es factible.

Ondas y presión

Aún así, la clave del funcionamiento radicaría en la creación de un levantamiento similar al de las ondas en una posición opuesta a un fluido. Si la alfombra está cerca de una superficie horizontal, como si fuera una hoja situada sobre el suelo, entonces los movimientos ondulantes pueden generar una gran presión en la separación entre la alfombra y el suelo.

Al propagarse las ondas a través de dicha separación, a lo largo de la hoja o de la alfombra, se generaría un fluido que produciría la presión necesaria para elevarlas, equilibrando su peso.

Pero al tiempo que la levantan, las ondas podrían hacer que la alfombra se moviese. Esto se conseguiría si las ondas se propagaran a partir de un margen determinado, lo que ocasionaría que la superficie basculara suavemente en primer lugar, para después moverse en una dirección, hacia el lado que se encuentre ligeramente más alto.

El fluido sería entonces impulsado desde un extremo al otro, permitiendo que la alfombra avance, de la misma manera que una raya, explican los científicos.

Más fácil bajo el agua

Para generar un “empujón” fuerte y, por tanto, una gran velocidad, la alfombra debería ser sometida a potentes ondas, relativas a su tamaño. Como sucede con cualquier medio de transporte, a mayor velocidad se producirían más sacudidas que a menor velocidad, por lo que, para que el viaje fuera “suave” los científicos afirman que deberían generarse una gran cantidad de ondas pequeñas. Aún así, el viaje sería más lento que con grandes ondas.

A pesar de todas estas consideraciones, la demostración no ha pasado aún de ser más que una teoría. Al menos en el aire. Por el contrario, bajo el agua, las condiciones serían distintas debido a que la densidad del fluido es miles de veces mayor que la del aire, lo que haría posible la aplicación de este principio. De hecho, así es como nadan numerosas especies acuáticas que se desplazan haciendo ondular la superficie flexible de sus cuerpos.

También han sido demostrados los movimientos ondulantes espontáneos en polímeros suspendidos en fluidos, que se encogen o inflan en respuesta a señales externas.

Un equipo de científicos de la Universidad de Harvard publicaron el año pasado en la revista Science la descripción del movimiento de láminas flexibles de plástico recubierto con células cultivadas de músculos de ratas que se flexionaban en respuesta a señales eléctricas, y así se movían. En el aire, este mismo efecto sería posible con materiales muy ligeros o con motores altamente potentes, aseguran los científicos.

Por otro lado, en 2005 los autores de la propuesta de alfombra voladora ya habían publicado en PNAS un artículo en el que ya destacaban que sobre una superficie ondulante en un fluido, aparecen espontáneamente las fuerzas aerodinámicas, que es la base de su nueva iniciativa.