Ingenieros de la Universidad de California en Riverside (UCR) han descubierto información clave sobre cómo nadan las mantarrayas, revelando que sus movimientos ondulantes no son sólo para mostrar: son una adaptación refinada para mantener la estabilidad en entornos submarinos desafiantes. Se probó una aleta robótica hecha a medida, diseñada para imitar la locomoción de los rayos, en túneles de agua controlados, lo que llevó al sorprendente hallazgo de que los rayos cerca del fondo marino contrarrestan activamente las fuerzas descendentes inclinando sutilmente sus aletas hacia arriba.
La evolución de la locomoción de rayos
Las mantarrayas exhiben distintos estilos de natación según su hábitat. Mientras que las rayas pelágicas (de mar abierto) se deslizan con movimientos de aleteo, las rayas bentónicas (que habitan en el fondo marino) utilizan una ondulación similar a una onda que se alinea con las corrientes del fondo marino. Este estilo ondulado es notablemente eficiente, ya que recicla la energía del agua para reducir la resistencia. Los investigadores sospechaban que esta divergencia era una respuesta evolutiva a la física de diferentes entornos, una teoría que se propusieron probar.
El experimento de la aleta robótica
Para probar su hipótesis, el equipo de la UCR creó una aleta robótica de silicona de 9,5 milímetros de espesor y la sumergió en un túnel de agua especializado que simulaba el flujo del océano. La intención era observar cómo la sustentación afectaba a la aleta a diferentes profundidades. Inesperadamente, la aleta experimentó un tirón hacia abajo cerca del fondo marino, lo contrario de lo previsto.
Al ajustar el ángulo de la aleta, descubrieron que inclinarla hacia arriba unos pocos grados neutralizaba la sustentación negativa. Esto sugiere que las rayas naturales nadan instintivamente con un ligero ángulo de aleta hacia arriba, lo que les permite superar la presión que las empuja hacia el fondo marino. El movimiento ondulante también proporcionó constantemente una mayor separación del fondo marino que el aleteo, lo que refuerza su eficacia en ambientes bentónicos.
Implicaciones para la robótica y más allá
Estos hallazgos tienen implicaciones importantes para el diseño de vehículos submarinos. Los principios detrás de la natación de las mantarrayas podrían inspirar robots más sigilosos y con mayor eficiencia energética. Los investigadores ya están explorando estas posibilidades, y en trabajos anteriores se incluyen robots biohíbridos y basados en tejidos impulsados por células cardíacas, electrodos o incluso músculos de rata. El objetivo final es crear vehículos sumergibles que imiten la eficiencia natural y el funcionamiento silencioso de un rayo.
“La naturaleza parece haber resuelto ya el problema”, afirmó Yuanhang Zhu, ingeniero mecánico de la UCR. Esto enfatiza la relevancia duradera de los sistemas biológicos como modelos para tecnologías futuras.
El estudio destaca cómo la evolución optimiza las soluciones a los desafíos físicos y cómo comprender esas soluciones puede impulsar la innovación en robótica e ingeniería submarina.
