Fra gli uccelli che volano e nuotano ci sono le pulcinelle di mare, i gabbiani, gli svassi (li adoro, con quel ciuffetto a spazzola) i cormorani e altri ancora: un centinaio di specie in tutto, che passano la giornata a fare la spola fra due mondi con densità completamente diverse. L’aria pesa quasi mille volte meno dell’acqua, eppure loro ci si muovono con la stessa disinvoltura. Gli ingegneri provano da anni a copiare quel gesto, e in scala 1:1 non ci era riuscito nessuno. Nei laboratori si erano fermati a robot grossi come insetti, o a macchine che dell’anfibio avevano solo il nome. Ora un team fra MIT ed EPFL di Losanna dice di aver chiuso il cerchio. Il loro robot anfibio pesa meno di trecento grammi, ha due ali flessibili e una coda corta, e completa da solo il ciclo aria-acqua-aria battendo le stesse ali per l’intero viaggio.
Si chiama FAAV, sta per flapping-wing aerial-aquatic vehicle, e ha appena debuttato sulla rivista Science. La prima firma del paper è di Raphael Zufferey, oggi al MIT, allora post-doc a Losanna. Il nome vi dice qualcosa se ci seguite da un po’: nel 2019 vi avevamo raccontato il suo primo prototipo, un robot che nuotava e poi si sparava fuori dall’acqua con un getto d’acqua compressa. Un trucco elegante, ma sempre un trucco era. Sette anni dopo, l’oggetto in laboratorio esce dall’acqua senza propellenti e senza zampe: soprattutto, senza meccanismi che ripiegano le ali all’ultimo momento. Batte le ali otto o dieci volte, e vola. Impressionante.
Come fa un solo motore a fare entrambe le fasi?
Il problema tecnico è che sott’acqua l’ala trova una resistenza enorme, e battere a undici colpi al secondo come fa in aria è impossibile. Servirebbero un motore per l’acqua e uno per l’aria, oppure due sistemi di propulsione diversi (che è la strada scelta finora da quasi tutti). Zufferey e colleghi hanno voluto un motore solo, impermeabile, che sappia rallentare e accelerare a dovere. In aria batte fino a undici volte al secondo. Sott’acqua scende a un ritmo che va da poco più di zero a sei battiti al secondo, e le ali flessibili si piegano fino al novanta per cento sotto la pressione. In pratica il motore fatica meno e il robot avanza lo stesso.
Uscire dall’acqua è la parte difficile. Il FAAV lo fa in meno di un secondo, con otto o dieci battiti d’ala e un angolo di uscita intorno ai settanta gradi. Se le ali sono troppo rigide non si adattano sott’acqua; se sono troppo molli non spingono abbastanza in aria: gli autori hanno trovato la via di mezzo per tentativi. La coda deve restare corta e vicina al corpo, altrimenti frena come un remo. Un decollo troppo verticale fa rovesciare il robot all’indietro, uno troppo piatto lascia la coda a strisciare sull’acqua. Capite il casino che hanno dovuto affrontare gli ingegneri fino ad oggi? Zufferey lo racconta come una scoperta contro-intuitiva: gli uccelli tuffatori più grossi, dai pulcinella di mare alle anatre, danno sempre una spinta con le zampe per staccarsi. A questa scala di massa, invece, le zampe non servono. Basta l’angolo giusto.
Il lavoro di Zufferey e Floreano
Pubblicazione: Zufferey, Jeger, Hüsser, Ruiz, Lapsansky, Ijspeert, Floreano, “Leaping out of the water: aerial-aquatic locomotion with flapping wings”, pubblicato su Science (2026). DOI: 10.1126/science.aeb6744.
Dati chiave: peso del robot anfibio: sotto i 300 grammi (250 g nella versione base). Costo materiali circa 275 euro. Frequenza di battito 11 Hz in aria, 0,1-6 Hz sott’acqua. Angolo di uscita ottimale 70°, transizione in meno di un secondo, 8-10 battiti per il decollo. Autonomia di volo utile: circa 51 piedi (16 metri) è la soglia oltre la quale volare costa meno energia che nuotare. File CAD del progetto rilasciati in forma aperta.
Cosa vorrebbero farci davvero
La visione dichiarata da Zufferey nelle interviste, MIT News in testa, è quella dell’oceanografo che lancia il robot dalla barca o dalla riva, lo fa volare verso un iceberg o una colonia di balene, gli fa raccogliere un campione a un metro sotto la superficie, e lo fa tornare indietro con i dati. Rispetto a un mezzo tradizionale, dice, è una frazione del costo. E a differenza di un drone a elica, non ha lame veloci che sporgono dallo scafo: attorno agli animali fa meno rumore, e sott’acqua le ali flessibili tollerano l’urto con i detriti meglio di un rotore rigido. Ci sono anche piani meno bucolici (purtroppo. Lo sapete, ci sono sempre): DARPA lavora da anni a mezzi subacquei autonomi di taglia industriale, ma un formato tascabile da 275 euro apre a chi con quei budget non ci arriverà mai. Il team ha messo online i CAD proprio per questo, come altri gruppi bio-ispirati stanno facendo da tempo.
Il conto salato è che, per ora, molte delle transizioni le pilota ancora un umano. I tuffi partono su comando manuale, il ritorno in aria è innescato da timer o da trigger fissati a mano. La navigazione autonoma vera, quella che serve per mandarlo davvero verso un iceberg senza qualcuno col telecomando dietro, non c’è ancora. E poi c’è l’acqua salata: tutti i test finora sono stati in acqua dolce, e la corrosione marina è un’altra faccenda. Le prossime versioni dovranno resistere al sale prima di poter mettere il muso in un porto vero.
Prima di vederli davvero in mare aperto
Orizzonte stimato: almeno 5 anni per una versione autonoma in acqua salata utilizzabile fuori dai laboratori.
Serve navigazione senza pilota, batterie con più autonomia, e una scocca che regga la corrosione marina. I primi a metterci le mani saranno probabilmente gruppi di ricerca universitari, che con 275 euro di materiali e i CAD aperti possono già stampare il proprio esemplare. Poi oceanografi e biologi marini, per le campagne vicino a coste e ghiacciai. Il salto industriale dipenderà da chi troverà per primo un compito così specifico da non poter essere svolto da un drone tradizionale o da un mezzo subacqueo: e la lista, per adesso, è più corta di quanto i comunicati facciano pensare.
Zufferey al MIT dirige ora l’AURA Lab, dove si costruiscono mezzi aerei e acquatici bio-ispirati per studiare gli oceani senza disturbarli. Sette anni fa a Losanna il suo robot anfibio spingeva l’acqua per uscire dall’acqua, adesso batte le ali come un uccellaccio uccellini. Dentro il salto ci sono meno di trecento grammi, un motore solo, e la strana idea che a certe scale la natura si copi meglio togliendo pezzi che aggiungendoli.
