Ruồi hạc ma sử dụng đôi chân dài để bay, giữ cho đôi cánh bất động khi chúng lướt trên luồng gió nâng.

Ruồi hạc ma lượn lờ nhẹ nhàng trên những cơn gió, sáu chiếc chân dài xòe rộng và đôi cánh hoàn toàn bất động. Các thí nghiệm trong đường hầm gió đang bắt đầu hé lộ cách chúng giữ thăng bằng trên không.

Một kết quả nghiên cứu của nhà vật lý Sarahi Arriaga-Ramirez, đã được báo cáo vào ngày 17/3 tại Hội nghị Thượng đỉnh Vật lý Toàn cầu của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ, giúp các nhà nghiên cứu chế tạo những cỗ máy bay thu nhỏ mô phỏng chiến lược bay thư thái của ruồi hạc.

Ruồi hạc ma phương Đông (Bittacomorpha clavipes) sống ở miền đông Hoa Kỳ. Chúng chỉ sống khoảng một tuần ở giai đoạn trưởng thành hoàn toàn, trong thời gian đó chúng giao phối nhưng không ăn. "Chúng có rất ít năng lượng và phải tiết kiệm năng lượng đó", Arriaga-Ramirez thuộc Đại học California, Berkeley cho biết.

Khi được quan sát bằng camera tốc độ cao trong không khí tĩnh lặng của  phòng thí nghiệm, ruồi hạc ma vỗ cánh để bay lên, giữ chân thẳng đứng, có lẽ để giảm lực cản giúp chúng bay dễ dàng hơn. Nhưng điều đó đã thay đổi trong luồng gió thổi lên của đường hầm gió: Những con côn trùng này giữ nguyên cánh và xòe chân ra hướng lên trên tạo thành hình nón ngược, gợi nhớ đến một chiếc ô lộn ngược hoặc một hạt bồ công anh xù xì — cả hai đều rất giỏi trong việc đón gió. Những con ruồi này trôi nổi trên gió nhờ lực cản do chân tạo ra.

Một con ruồi hạc ma giữ hai chân ở tư thế "bồ công anh" trong đường hầm gió. Luồng không khí đang thổi lên trên trong video này. Đôi cánh của côn trùng (ở giữa) vẫn bất động.

Khi điều kiện thay đổi, hình dạng của hình nón cũng điều chỉnh theo. Trong luồng gió mạnh hơn, sự sắp xếp chân của ruồi trở nên hẹp hơn.

Để hiểu được tác động của việc thay đổi hình dạng hình nón, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các mô hình in 3D kích thước lớn hơn thực tế của một con ruồi hạc ảo và kéo chúng qua một bể dầu khoáng. Việc thay thế không khí bằng dầu mô phỏng các điều kiện mà một con ruồi nhỏ hơn thực sự sẽ trải qua, bởi vì ở quy mô nhỏ, không khí hoạt động như thể nó nhớt hơn. Kết quả cho thấy rằng một hình nón hẹp tạo ra lực cản ít hơn so với một hình nón phẳng hơn, khoảng 20%. Điều đó cho thấy rằng chân của ruồi hạc điều chỉnh để tạo ra lực nâng nhẹ nhàng hơn.

Phương thức di chuyển độc đáo của loài côn trùng này đã truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu thử nghiệm nhiều thiết kế khác nhau cho các phương tiện bay nhỏ, tiết kiệm năng lượng. Một trong những lựa chọn là sử dụng vật liệu gọi là hợp kim nhớ hình dạng để cho phép chân của robot ruồi hạc uốn cong theo lệnh. Những vật liệu như vậy sẽ trở lại hình dạng ban đầu khi có dòng điện chạy qua. Các cuộn dây làm bằng hợp kim nhớ hình dạng này đã di chuyển các chân từ trạng thái thẳng sang trạng thái cong và ngược lại.

Hiện vẫn chưa rõ ruồi hạc ma điều khiển chân của chúng đến mức nào, và bao nhiêu phần trăm chỉ là do gió thổi. Vì vậy, nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm với những chiếc chân có khớp linh hoạt cho phép chuyển động thụ động. Khi tốc độ gió tăng lên, các chân tự động uốn cong, giúp phương tiện có hình dạng thon gọn hơn.

Điều đó giúp cho chuyến bay rất ổn định, Arriaga-Ramirez cho biết. Ngay cả khi luồng không khí xung quanh phương tiện bay bị nhiễu loạn, phương tiện này, giống như con sếu ma bay, vẫn không bị ảnh hưởng.