Gli ingegneri dell’Università della California, Riverside (UCR) hanno scoperto informazioni chiave su come nuotano le razze, rivelando che i loro movimenti ondulati non sono solo per spettacolo: sono un adattamento raffinato per mantenere la stabilità in ambienti sottomarini difficili. Una pinna robotica personalizzata, progettata per imitare la locomozione delle razze, è stata testata in tunnel acquatici controllati, portando alla sorprendente scoperta che le razze vicino al fondale marino contrastano attivamente le forze verso il basso inclinando leggermente le loro pinne verso l’alto.
L’evoluzione della locomozione dei raggi
Le razze mostrano stili di nuoto distinti a seconda del loro habitat. Mentre i raggi pelagici (dell’oceano aperto) scivolano con movimenti sbattenti, i raggi bentonici (che dimorano sul fondo) utilizzano un’ondulazione simile a un’onda che si allinea con le correnti del fondale marino. Questo stile ondulato è particolarmente efficiente, poiché ricicla l’energia dall’acqua per ridurre la resistenza. I ricercatori sospettavano che questa divergenza fosse una risposta evolutiva alla fisica di diversi ambienti, una teoria che si proponevano di dimostrare.
L’esperimento della pinna robotica
Per testare la loro ipotesi, il team dell’UCR ha creato una pinna robotica in silicone di 9,5 millimetri di spessore e l’ha immersa in un tunnel d’acqua specializzato che simula il flusso dell’oceano. L’intenzione era quella di osservare come la portanza influenzasse la pinna a diverse profondità. Inaspettatamente, la pinna ha subito una spinta verso il basso vicino al fondale marino, l’opposto di quanto previsto.
Regolando l’angolo della pinna, hanno scoperto che inclinandola verso l’alto di pochi gradi si neutralizzava la portanza negativa. Ciò suggerisce che le razze naturali nuotano istintivamente con una leggera angolazione delle pinne verso l’alto, consentendo loro di superare la pressione che le spinge verso il fondale marino. Il movimento ondulatorio inoltre forniva costantemente una maggiore distanza dal fondale marino rispetto al battito d’ali, rafforzando la sua efficacia negli ambienti bentonici.
Implicazioni per la robotica e oltre
Questi risultati hanno implicazioni significative per la progettazione dei veicoli sottomarini. I principi alla base del nuoto delle razze potrebbero ispirare robot più efficienti dal punto di vista energetico e più furtivi. I ricercatori stanno già esplorando queste possibilità, con lavori precedenti che includevano robot basati su tessuti e bioibridi alimentati da cellule cardiache, elettrodi o persino muscoli di ratto. L’obiettivo finale è creare veicoli sommergibili che imitino l’efficienza naturale e il funzionamento silenzioso di una razza.
“La natura sembra aver già risolto il problema”, ha affermato Yuanhang Zhu, un ingegnere meccanico dell’UCR. Ciò sottolinea la rilevanza duratura dei sistemi biologici come modelli per le tecnologie future.
Lo studio evidenzia come l’evoluzione ottimizzi le soluzioni alle sfide fisiche e come la comprensione di tali soluzioni possa guidare l’innovazione nella robotica e nell’ingegneria subacquea.
