DENVER — Pour ces insectes, le vol est entièrement dans les pattes.
Les grues fantômes flottent paresseusement au gré des brises, leurs six longues pattes écartées et leurs ailes complètement immobiles. Les expériences en soufflerie commencent à révéler comment ils restent en l’air. Ces découvertes aident les chercheurs à construire des machines volantes miniatures qui imitent la stratégie de vol décontractée des grues, a rapporté la physicienne Sarahi Arriaga-Ramirez le 17 mars lors du Sommet mondial de physique de l'American Physical Society.
La grue fantôme de l'Est (Bittacomorpha clavipes) vit dans l'est des États-Unis. Les mouches ne vivent qu'environ une semaine à pleine maturité, période pendant laquelle les insectes s'accouplent mais ne mangent pas. « Ils disposent d'une énergie très limitée et doivent l'économiser », explique Arriaga-Ramirez, de l'Université de Californie à Berkeley.
Lorsqu'elles sont vues avec des caméras à grande vitesse dans l'air calme d'un laboratoire, des grues fantômes battent des ailes pour monter, tenant leurs jambes verticalement, probablement pour réduire la traînée afin de pouvoir voler plus facilement. Mais cela a changé dans le courant ascendant d'une soufflerie : les insectes ont maintenu leurs ailes immobiles et ont écarté leurs pattes vers le haut pour former un cône inversé, rappelant un parapluie à l'envers ou une graine de pissenlit duveteuse, tous deux capables d'attraper le vent. Les mouches flottaient au gré de la brise à cause de la traînée causée par leurs pattes.
À mesure que les conditions changeaient, la forme du cône s’ajustait. Dans un courant ascendant plus puissant, la disposition des pattes des mouches est devenue plus étroite.
Pour comprendre l’impact du changement de forme du cône, les chercheurs ont réalisé des modèles imprimés en 3D plus grands que nature d’une grue fantôme et les ont traînés dans un réservoir d’huile minérale. L'échange d'air contre du pétrole simulait les conditions qu'une vraie mouche plus petite connaîtrait, car à petite échelle, l'air agit comme s'il était plus visqueux. Les résultats ont révélé qu’un cône étroit produisait moins de traînée qu’un cône plus plat, d’environ 20 %. Cela suggère que les pattes de la grue s'ajustent pour fournir un levage plus doux.
Le mode de transport original de l'insecte a inspiré les chercheurs à bricoler diverses conceptions de petits véhicules aériens économes en énergie. Une option utilisait un matériau appelé alliage à mémoire de forme pour permettre aux jambes du robot-grue de se plier sur commande. De tels matériaux reprennent leur forme antérieure lorsqu’un courant électrique les traverse. Des bobines fabriquées à partir de ces alliages à mémoire de forme ont fait passer les jambes droites à pliées, et vice-versa.
On ne sait pas exactement dans quelle mesure les grues fantômes contrôlent leurs pattes et dans quelle mesure elles soufflent simplement dans le vent. L’équipe a donc également essayé des jambes dotées d’articulations flexibles permettant un mouvement passif. À mesure que la vitesse du vent augmentait, les jambes se pliaient automatiquement, donnant au véhicule une forme plus étroite.
Cela se traduit par un vol très stable, a déclaré Arriaga-Ramirez. Même si le flux d'air autour du véhicule aérien est perturbé, le véhicule, comme la grue fantôme, n'est pas perturbé.
