Estos diminutos sensores replican el mecanismo de los dientes de león para vigilar el cambio climático

Los sensores son unos dispositivos cada vez más presentes en diferentes sectores, como la robótica o medicina, ya que cuentan con una variedad de usos. Por ejemplo, en España se está implantando uno que vigila al corazón u otro que avisa de humedades y de carcoma en la madera; incluso existen otros que evitan desastres en el campo. En esta ocasión, unos científicos han desarrollado unos de pequeño tamaño que son arrastrados por el viento y que son capaces de reconocer señales del cambio climático.

Algunas de las funciones que pueden tener los sensores inalámbricos van desde controlar cómo cambia la temperatura o la humedad hasta otras condiciones ambientales en grandes extensiones de terreno, como puede ser un bosque o un campo. Gracias a ellos se podría, por ejemplo, recibir información importante para entender y vigilar el cambio climático. El principal obstáculo es que en la actualidad se necesita mucho tiempo y dinero para instalar cientos de estos dispositivos.

Como solución, unos investigadores de la Universidad de Washington, en Estados Unidos, han desarrollado un diminuto dispositivo que incluye una serie de sensores -que miden la temperatura, la humedad, la presión y la luz- que pueden ser arrastrados por el viento mientras caen hacia el suelo; y cuyo diseño está inspirado en el modo en el que los dientes de león utilizan el aire para esparcir sus semillas. De esta manera, pueden recolectar multitud de información a decenas de metros de su lanzamiento original.

Lanzados por un dron

Uno de los problemas a los que se enfrentaron los investigadores fue el de conseguir que este dispositivo fuese igual de ligero que una semilla de un diente de león (1 miligramo). El primer paso consistió en desarrollar una forma que permitiera al sistema tomarse su tiempo para caer al suelo y poder ser zarandeado por la brisa. Al final, probaron 75 diseños para determinar cuál era el que permitía obtener la "velocidad terminal", es decir, la velocidad máxima que tendría al caer por el aire.

Finalmente, los investigadores apostaron por crear un sistema que pesa 30 veces más que la semilla. "A medida que añadíamos peso, nuestras cerdas empezaban a doblarse hacia dentro. Incluimos una estructura en forma de anillo para hacerla más rígida y que ocupara más superficie para ayudar a frenarla", señala Vikram Iyer, profesor asistente de la Universidad de Washington y uno de los autores del estudio.

Con una brisa moderada este sistema puede recorrer hasta 100 metros desde el lugar en el que fue soltado por un dron, que es más o menos la longitud de un campo de fútbol. Una vez cae al suelo, el dispositivo, que puede contener al menos cuatro sensores, utiliza unos diminutos paneles solares que tiene incluidos para alimentar sus componentes electrónicos para poder compartir los datos de los sensores a una distancia de hasta 60 metros. 

Los sensores están inspirados en las semillas de dientes de león. Universidad de Washington Omicrono

Para lograr que fueran más ligeros, los investigadores utilizaron paneles solares en lugar de una pesada batería para alimentar la electrónica, que caen en posición vertical en el 95% de las ocasiones cuando el dispositivo aterriza en el suelo. Además, su forma y estructura les permite darse la vuelta y descender en una orientación vertical constante, similar a la de una semilla de diente de león.

Shyam Gollakota, profesor de la Universidad de Washington y autor principal de la investigación, asegura que gracias a su prototipo se podría utilizar un dron para liberar miles de estos dispositivos en un único lanzamiento. "El viento los transportaría de forma diferente y, básicamente, se podría crear una red de 1.000 dispositivos con esa caída, lo que es asombroso y transformador, porque ahora mismo llevaría meses desplegar manualmente esa cantidad de sensores", apunta.

Sin batería

Al no contar con una batería, este sistema no puede almacenar una carga, lo que significa que cuando el sol se pone los sensores dejan de funcionar. Y cuando sale a la mañana siguiente, necesitan un poco de energía para ponerse en marcha. Para solventar este contratiempo, el equipo diseñó la electrónica para incluir un condensador, que permite almacenar algo de energía cuando cae la noche.

El dispositivo utiliza la retrodispersión, un fenómeno físico que consiste en enviar información reflejando las señales transmitidas, para poder mandar de forma inalámbrica los datos de los sensores a los investigadores. Para medir la distancia que recorrían con el viento, durante las pruebas sus creadores los dejaron caer desde diferentes alturas, bien a mano o con un dron. 

Así son los sensores. Universidad de Washington Omicrono

Gracias a su diseño sin batería, y que pueden aprovechar la energía solar, estos dispositivos pueden funcionar perfectamente hasta que se descompongan o se rompan físicamente, señalan sus creadores. Una de sus desventajas es que los componentes electrónicos estarán disperos por el ecosistema en el que se lancen, por lo que aún se está estudiando cómo hacer que sean más biodegradables.

"Es sólo el primer paso, pero hay muchas otras direcciones que podemos tomar ahora, como desarrollar implementaciones a mayor escala, la creación de dispositivos que puedan cambiar de forma mientras caen, o incluso añadir algo más de movilidad para que los dispositivos puedan desplazarse una vez que estén en el suelo para acercarse a una zona que nos resulte curiosidad", concluye Vikram Iyer.

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