Una cucaracha cyborg con un traje para respirar bajo el agua
NTU Singapur
Enjambres de insectos cyborg controlados remotamente mediante implantes eléctricos ahora pueden operar bajo el agua, gracias a pequeños trajes de buceo que les suministran oxígeno, lo que algún día podría permitirles explorar Marte.
Hirotaka Sato de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur y sus colegas demostraron por primera vez en 2021 que las cucarachas silbantes de Madagascar (Gromphadorhina portentosa) podían controlarse de forma remota con electrodos incrustados en órganos sensoriales conocidos como cerci. En 2024, demostraron que un enjambre de 20 de estos insectos cyborg podía coordinarse.
El objetivo era desarrollar robots biológicos equipados con sensores infrarrojos que pudieran ser liberados en grandes cantidades después de desastres naturales para buscar supervivientes. Las cucarachas representan una plataforma preparada para este tipo de aplicaciones con una fuente de combustible funcional, una locomoción eficiente y reflejos incorporados para esquivar obstáculos, capacidades que los ingenieros todavía luchan por replicar mecánicamente a una escala tan pequeña.
Pero Sato y su equipo no estaban contentos con la incapacidad de los insectos para buscar áreas inundadas, lo cual no es infrecuente en zonas de desastre, por lo que desarrollaron un traje de buceo que les permita operar bajo el agua.
Las cucarachas respiran a través de poros llamados espiráculos en el abdomen y el tórax. Los investigadores imprimieron en 3D un traje de resina impermeable que protege los espiráculos abdominales del agua. Pequeñas mangueras salen del traje hacia adelante para conectarse directamente a los espiráculos del tórax; la parte principal del traje interferiría con el movimiento de las piernas si cubriera también el tórax.
En lugar de suministrar a los insectos un tanque presurizado de oxígeno, como hacen los trajes de buceo, los investigadores incluyeron una mezcla de peróxido de hidrógeno y dióxido de manganeso. Cuando estos dos químicos reaccionan, el peróxido de hidrógeno se descompone para producir oxígeno, que la cucaracha puede absorber.
Mientras llevaban el traje, las cucarachas podían caminar bajo el agua hasta tres horas seguidas, a profundidades de hasta 50 centímetros, sin efectos nocivos: los cinco insectos que fueron monitoreados después de usar el traje todavía estaban sanos tres días después.
Los trajes también permitieron a los insectos moverse bajo el agua de forma sorprendentemente natural. En tierra, los insectos cyborg que llevaban trajes alcanzaron una velocidad media de avance de 87,5 milímetros por segundo, pero bajo el agua sólo disminuyeron a 78,4 milímetros por segundo.
Sato dice que tales trajes podrían hacer que los insectos cyborg de búsqueda y rescate sean mucho más capaces, pero también espera explorar su uso en el espacio, otro entorno que carece de oxígeno vital.
“El objetivo final es [take this technology to] espacio”, dice. “Es como un paso, un gran paso, hacia trajes espaciales para insectos cyborg. Por ejemplo, la exploración de la superficie de Marte”.
Para ello, el equipo de investigación pretende ahora probar los trajes de cucaracha en las diferentes condiciones duras que podrían encontrar en órbita o en la superficie de un planeta como Marte: temperaturas muy bajas y altas, vacío y exposición intensa a la radiación. Sin embargo, a las agencias espaciales puede no gustarles la idea de enviar cucarachas a Marte porque correría el riesgo de contaminar el planeta con microbios de la Tierra.
Alan Winfield, de la Universidad del Oeste de Inglaterra, dice que el concepto de cucarachas buceadoras puede parecer extraño, pero tiene aplicaciones obvias, como la vigilancia ambiental.
“Ha habido intentos de construir robots muy pequeños, pero el problema son las baterías. Con un robot muy pequeño, normalmente no se obtiene mucha duración de la batería”, afirma. “La gente solía preguntarme: ¿cuáles son los tres grandes problemas de los robots móviles? Y yo respondía: energía, energía y energía”.
Las cucarachas no sólo son mucho más eficientes que los robots y capaces de funcionar durante más tiempo sin repostar combustible, sino que también son capaces de buscar su propia comida en la naturaleza y funcionar casi indefinidamente.
Temas:
exploración espacial/robótica