Foto coloreada de un insecto de titán de Neephanes y su ala erizada. Crédito: Dmitry Kolomenskiy et al./PNAS
Los científicos de Skoltech y MSU han descubierto la ventaja obtenida por los insectos microscópicos de sus alas con forma de pluma que son diferentes a las de las libélulas, abejas, mosquitos y otros insectos familiares. Un ala compuesta en gran medida de cerdas que se encuentran un poco separadas entre sí es más ligero que el ala membrano convencional que viene en una sola pieza.
Esta ventaja es crucial para los microinsectos, que se ven fuertemente afectados por la resistencia al aire. Lo superan con movimientos de ala que recuerdan a los hechos por los remos en el remo. Los hallazgos podrían ser útiles cuando la miniaturización de vehículos aéreos no tripulados de tamaño insecto alcanza estas dimensiones verdaderamente pequeñas y submilimétricas. El estudiar salió en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias y apareció en la portada del tema.
Los drones a pequeña escala que imitan algunas de las características observadas en los insectos hasta ahora siguen siendo una curiosidad de laboratorio, pero con mayores avances en tecnología podrían resultar útiles para recopilar información donde el tamaño compacto, la discreta o el sigilo son esenciales. Algún día, los enjambres de drones inspirados en insectos podrían volverse viables para las operaciones de búsqueda y rescate, monitoreo de infraestructura en espacios estrechos, como en ascensores o ejes de ventilación, observando animales salvajes en la naturaleza o recolectando Intel.
Los drones controlables más pequeños son el Piccolissimo de la Universidad de Pensilvania, que mide 2.5 centímetros y pesa 2.5 gramos, el Robobee de 3 centímetros de Harvard (2012), y el recientemente revelado 1.5 centímetros, 0.3 gram Mosquito Drone creado en la Universidad de Defensa de China de China. Los dos últimos dependen del vuelo alado. Las hélices, en particular, tienden a crear más ruido y causan un mayor daño en caso de una colisión.
Lo que obstaculiza aún más la miniaturización de los desafíos obvios con el tamaño de la batería es la mecánica del vuelo en sí. Tomando microbugs como ejemplo, a una escala tan pequeña, las fuerzas de la fricción viscosa del aire resultan ser comparables a las fuerzas de inercia de un insecto volador. Por lo tanto, se vuelve más difícil para estos volantes “vadear” por el aire que para las criaturas más grandes. En consecuencia, las alas de los insectos más pequeños están dispuestas de manera inesperada.
Foto de color de un insecto Primorskiella y su ala erizada. Crédito: Alexey Polilov y Sergey Farisenkov/Lomonosov Moscú University State University
“Durante mucho tiempo se sabe que el tamaño de aproximadamente un milímetro presenta algo de una línea de división, donde los insectos más grandes tienen alas membranas familiares y muchas de las especies de menor tamaño emplean alas que consisten en cerdas separadas con intervalos entre ellos. No estaba claro por qué”, dijo el autor principal del estudio, el profesor asistente Dmitry Kolomenskiy de Skoltech Materials.
La cuestión de por qué los microinsects usan alas de plumas es de mayor importancia teórica. Vale la pena tomar prestado la forma en que funciona la selección natural, no cualquier solución desarrollada por Flyers in Nature. Hasta que la forma del ala se haya vinculado a las ventajas de vuelo, siempre queda la posibilidad de que esta pieza particular de anatomía evolucionara para atraer otros insectos, propagar olores o para cualquier número de otros beneficios inútiles para un dron.
Los autores del estudio Skoltech-MSU recopilaron datos sobre una docena de especies relacionadas con escarabajos de varios tamaños, analizaron la estructura de sus alas y confirmaron que la presencia de alas con forma de pluma se explica bien por consideraciones mecánicas.
No es sorprendente que esta estructura minimice la masa del ala: si tomó una regla de plástico y eliminó la mayor parte del material, dejando solo el primer milímetro en cada centímetro intacto, una estructura en forma de peine claramente reduciría claramente el peso. También sería inútil para volar en el mundo a gran escala de las aves o incluso los mosquitos, por supuesto, pero el diseño funciona para los microinsects.
Fotos de ala de microinsect del estudio Skoltech-MSU que aparecen en la portada de las actas del tema de la Academia Nacional de Ciencias que presentó el estudio. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo
“Creemos que las longitudes y los diámetros de las cerdas en el ala son tales para evitar la flexión excesiva. Y los intervalos entre las cerdas se maximizan, al tiempo que se aseguran de que permanezcan lo suficientemente cerca para evitar el flujo de aire a través del ala durante el vuelo. Específicamente, los intervalos son aproximadamente 10 veces el diámetro de las cerdas.
“Una expansión adicional de los intervalos no sería factible para volar, y el posicionamiento de las cerdas más cerca haría que el ala sea innecesariamente más pesada”, explicó el coautor del científico de investigación senior Petr Petrov de la Universidad Estatal de Lomonov Moscú.
Según los investigadores, a medida que los ingenieros lidian con el problema del tamaño de la batería y otros obstáculos técnicos que evitan la miniaturización adicional de los drones de insectos, las estructuras que imitan las alas de cerdas podrían encontrar aplicaciones en los fluidos de bombeo a través de tubos ultrafinos y partículas microscópicas filtrantes. Además, ciertos materiales avanzados podrían hacer que la arquitectura del ala erizada sea factible en una escala algo mayor que en la naturaleza.
Más información: Dmitry Kolomenskiy et al, Escala y optimización mecánica de alas erizadas en microinsects, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2025). Doi: 10.1073/pnas.2506403122
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo
Cita: Anatomía de microbug inusual que se muestra para optimizar el peso del ala: las findings podrían beneficiar a un diseño de drones Tiny (2025, 29 de agosto) recuperado el 29 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-unusual-microbug-anatomy-shown-pimize.htmlll
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