Il volo del moscerino

La riproduzione del modello di volo del moscerino della frutta apre le porte alla realizzazione di MAVs (Micro-Air Vehicles), piccolissimi robot volanti che si muovono in modo non convenzionale imitando le irregolarità di insetti e piccoli uccelli. Questi micro-robot avranno una capacità di movimento simile a quella degli insetti, le creature volanti più agili sulla terra, e potranno essere usati per studiare ed esplorare  luoghi pericolosi e in genere ostili agli esseri umani.

Questa ricerca è stata effettuata in collaborazione tra dei ricercatori Argentini afferenti al al Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnologicas (CONICET) e la sezione di Catania dell’INFN. I ricercatori di Catania hanno fornito gli strumenti per l’accesso alla Grid, la rete di calcolo del super-acceleratore di particelle Large Hadron Collider (LHC) del Cern di Ginevra, dando ai ricercatori Argentini la necessaria potenza di calcolo per modellizare il volo del moscerino della frutta. Questo è stato possibile grazie al lavoro dei ricercatori dell’INFN che hanno integrato il middleware gLite, il software utilizzato nella Grid, nel sistema operativo Microsoft Windows per la prima volta al mondo. Ciò consentirà l'uso della Grid ai moltissimi utenti ed applicazioni che necessitano del sistema operativo di Microsoft.

Il concetto base che sta dietro lo studio del volo degli insetti è quello di osservare la natura per progettare velivoli con una complessa manovrabilità e, quindi, creare velivoli super-manovrabili, i MAVs, ispirati a modelli biologici. Comunque, prima di poter costruire i primi MAVs, occorrerà risolvere una serie di problemi ingegneristici ancora aperti quali la creazione di sorgenti di energia miniaturizzate ed affidabili e la completa comprensione dell’aerodinamica degli insetti volanti. In fluido-dinamica, queste aerodinamiche sono espresse come Numeri di Reynolds, numeri adimensionali usati per misurare il rapporto tra le forze inerziali e le forze viscose. Questi sono numeri fissi che descrivono la relazione tra due differenti sistemi. Insetti e uccelli hanno aerodinamiche con Numeri di Reynolds bassi. Valori alti di questi numeri indicano una maggiore resistenza ai movimenti delle ali nell’aria mentre, valori bassi, come quelli di insetti e uccelli, indicano una maggior alzata ad ogni battuta di ali e, quindi, un volo più efficiente.

Sebbene i primi MAVs autonomi difficilmente saranno costruiti prima del 2030, ogni giorno sono registrati nuovi progressi. Il prossimo passo sarà quello di sviluppare un modello elastico delle ali e, quindi, legarlo ai modelli aerodinamici e cinematici per studiare l’aeroelasticità degli insetti e dei piccoli uccelli.

Questo studio, che evidenzia sia l’utilità dei robot volanti super-manovrabili che l’importanza della rete di calcolo Grid e della sua recente apertura al mondo Windows, potrà, potenzialmente, fornire strumenti di sostegno ai servizi di emergenza con pericolose missioni di recupero e consentire agli scienziati di effettuare esplorazioni pericolose sulla terra e, forse su altri pianeti.