Leonardo da Vinci y el vuelo

Antecedentes

El anhelo de volar ya nos viene a los humanos de lejos. Los griegos ya crearon el mito de Ícaro, aquel que, desobedeciendo a su padre Dédalo, voló demasiado alto y la cera que unía las plumas de sus alas se derritieron y cayó al mar, desapareciendo para siempre. Leonardo da Vinci fue un poco Ícaro: quiso volar muy alto, quizá tan alto que nunca lo consiguió.

Abbás Ibn Firnás

Abbás Ibn Firnás (latinizado como Armen Firman) parece que fue el primero en intentarlo, o al menos, que nos haya llegado la noticia. Este musulmán del siglo IX, nacido en Ronda y que vivió en Córdoba, fue científico y químico. Para algunos sería el pionero de la aviación.

En 852 se lanzó desde lo alto de una torre de Córdoba con una enorme lona, lo suficiente para atenuar la caída y solo sufrir heridas leves. Se le considera el inventor del paracaídas, bastante rústico y poco seguro.

Algo más tarde, en 875, Ibn Firnás construyó unas alas de madera cubiertas de tela de seda y con plumas de aves rapaces. Desde una torre se lanzó sobre un valle. Aunque el aterrizaje fue un tanto brusco (se rompió las dos piernas) parece que logró permanecer en el aire durante algún tiempo, suficiente para que se pueda considerar el primer vuelo de un ser humano.

Eilmer de Malmesbury

Eilmer de Malmesbury, conocido como el monje volador, fue un monje benedictino del siglo XI. Por lo visto, la leyenda de Dédalo e Ícaro le inspiraron para intentar volar. Hacia el 1010 fabricó unas alas utilizando madera como estructura y a modo de planeador colocaría los brazos. Decidió lanzarse desde la torre de la Abadía de Malmesbury consiguiendo permanecer unos segundos en el aire y planear unos 200 metros antes de aterrizar de manera violenta, y al igual que Ibn Firnás, fracturarse las dos piernas.

Hay que reconocer que eran realmente intrépidos y atrevidos, quizá temerarios. Eilmer, siguió dándole vueltas a su invento para mejorarlo e ideó incluir una cola en su diseño. El abad le paró los pies, le prohibió seguir arriesgando la vida y la cosa quedo ahí.

Volar como metáfora de libertad

Leonardo da Vinci era dueño de una personalidad singular, libre, crítica, soñador de lo increíble, de lo extraordinario.

Ir más allá. Siempre ir más allá. Ir tan más allá que suponía elevarse del suelo, más alto que cualquiera. Quiso destacar, llamar la atención, alcanzar hitos hasta entonces inimaginables.

Desde su infancia consideraba al pájaro como un ser libre por antonomasia, por eso la ternura que revelaba con estos seres que la naturaleza les hacía tan distintos a los demás. Le inspiraba el deseo de liberarlos de la cautividad en la que algunas veces los hombres les mantenían. Es conocida la afición de Leonardo por comprar pájaros enjaulados en los mercados con el solo propósito de liberarlos de su cárcel y devolverles la libertad.

La pasión de Leonardo da Vinci por las aves y el vuelo

Sabemos que desde pequeño sintió Leonardo fascinación por la naturaleza, las aves y el vuelo. Sus primeros años en Vinci, en un entorno rural y bajo la influencia de su querido tío Francesco forjaron su amor y respeto por la naturaleza. Alimentaron en un pequeño Leonardo un ansia de libertad que le guiaría durante toda su vida.

El mismo Leonardo, cuando se hallaba estudiando y observando el vuelo de las aves, dejó escrito en uno de sus manuscritos: «Que yo escriba de forma tan precisa sobre el milano parece cosa del destino, ya que uno de mis primeros recuerdos de infancia fue que, estando yo en mi cuna, según creo, vino un milano hacia mí y me abrió la boca con su cola y me golpeó varias veces en los labios». Esta especie de recuerdo soñado lo utilizaría después Freud para hacer una delirante teoría sobre la sexualidad de Leonardo da Vinci.

Lo que quiere decirnos Leonardo con estas palabras es que existía algo dentro de él que le impulsaba a querer imitar a las aves. Una pasión congénita, un deseo de volar que le venía desde su infancia y, como veremos, persiguió infructuosamente durante toda su vida.

Primeros diseños de máquinas voladoras para funciones teatrales

Desde su juventud, cuando Leonardo pasó a trabajar en el taller de Andrea del Verrocchio, ya pudo admirar algunos espectáculos teatrales donde se utilizaban ingenios que hacían elevarse a los personajes. Un ejemplo es la obra La Anunciación de Filippo Brunelleschi estrenada en Florencia en 1431, pero que fue vuelta a poner en escena en 1471, cuando Leonardo no llegaba a los veinte años y trabajaba en el taller de Verrocchio. En ella, mediante dispositivos mecánicos y unas alas doradas, doce ángeles volaban de una parte a otra de la escena, de un lado para otro, subían y bajaban.

Parece que este tipo de mecanismos e ingenios inspiraron a Leonardo para realizar sus primeros diseños de máquinas pensadas para estas representaciones teatrales. Hacia 1482, un poco antes de marchar de Florencia a Milán, realiza varios dibujos que aparecen en el Códice Atlántico, en los folios 858r y 860r aparecen alas parecidas a murciélagos que se accionan mediante bielas. No parecen pensadas para volar (aún) pero sí para utilizarse en los espectáculos. En la carta que Leonardo envía Ludovico Sforza, no existe alusión a ninguna máquina para volar, lo que refuerza esta teoría. Incluso para estos diseños se sirvió Leonardo de la minuciosa observación de la naturaleza.

Minuciosa observación de la naturaleza

Uno de los rasgos distintivos de Leonardo da Vinci era su increíble capacidad de observación. De su infancia en Vinci, en un entorno rural y en contacto con la naturaleza y en compañía de su tío Francesco, el niño Leonardo desarrolló un asombroso talento para enfocarse en el detalle. Esto, llevado además por una voraz curiosidad, forjaron el carácter del genio.

Leonardo buscaba en la naturaleza la respuesta a su anhelo de volar. Aunque son más famosos sus dibujos de observación sobre las aves, buscó respuestas en otro tipo de animales voladores como los murciélagos o incluso en insectos como las libélulas.

Ornitología

O lo que es lo mismo: la ciencia que estudia las aves. Leonardo da Vinci fue un gran ornitólogo. Como ya hemos explicado, su capacidad de observación era extraordinaria y el estudio que realizó sobre su vuelo seguía una metódica hoja de ruta. Primero se afanó en entender el movimiento del viento y después como cada tipo de ave (según su anatomía) se maneja sobre viento mediante el movimiento de sus alas y su cola.

En sus cuadernos aparecen multitud de explicaciones sobre las observaciones efectuadas. Sorprendentemente meticulosas y extensas. Por ejemplo, sobre la observación de una perdiz anota: «Cuando un pájaro de gran envergadura y cola corta quiere iniciar el vuelo, levanta las alas con fuerza y las hace girar para recoger el viento por debajo de ellas». A partir de ahí pudo realizar ciertas reglas entre la cola de las aves y sus alas: «Los pájaros de cola corta tienen alas más anchas, con las que ocupan el lugar de la cola, aprovechando su anchura. A la vez hacen gran uso de sus yelmos situados en las espaldas cuando quieren volver e ir hacia otro sitio».

Después de más de veinte años realizando estas observaciones, nació la idea en Leonardo de realizar un Códice sobre el vuelo de las aves.

Códice sobre el vuelo de las aves de Leonardo da Vinci

Esta compilación de Leonardo da Vinci reunía un cuaderno de dieciocho folios, que hoy conocemos como el Códice sobre el vuelo de las aves.

Leonardo comienza el escrito explicando los conceptos de gravedad y densidad. Después imagina el lanzamiento de una máquina voladora diseñada por él. Compara sus componentes con las partes del cuerpo de un pájaro. Pero el tratado quedó inconcluso. Le atraía más la idea de seguir investigando, que poner orden en sus escritos. Lo mismo que le sucedió en muchas otras materias, como anatomía, hidráulica o pintura.

Solo tras su muerte y más de trescientos años después, se logró realizar este Códice sobre el vuelo de las aves que se guarda en la Biblioteca Real de Turín y puedes consultar en línea en la web del Museo Nacional del Aire y el Espacio de Washington D.C.

Analogías con sus estudios de dinámica de fluidos

La capacidad de ser un genio multipotencial, el genio polímata, como se le suele nombrar a Leonardo da Vinci, le posibilitaba ejecutar analogías entre las diferentes materias aprendidas. De esta manera le era fácil establecer comparaciones entre la dinámica de fluidos, que ya dominaba, y el comportamiento del viento. Esta información ya aprendida le sirvió para avanzar rápidamente.

Leonardo da Vinci fue el primero en explicar de manera metódica la manera en que las aves se sostienen en el aire. En gran parte gracias a lo ya aprendido en el estudio de la dinámica de fluidos más la aguda observación de las aves y su comportamiento.

Anticipándose al futuro

Leonardo no cayó en la trampa en la que lo hicieron muchos de sus antecesores. La mayoría daban por buenas las conclusiones de Aristóteles, que sostenía que las aves flotaban en el aire, al igual que los barcos flotaban en el agua. Y aunque Leonardo se sirvió de sus conocimientos sobre el comportamiento de los fluidos, supo discernir que para volar era necesario un sistema de fuerzas, ya que el aire es menos pesado que las aves y la gravedad les empujaría hacia el suelo.

Fue de esta manera como anticipó algunas de las leyes que después se asignaron a Newton, Galileo o Bernoulli.

Ley de la gravedad de Newton

En los primeros folios de su Códice sobre el vuelo de las aves, Leonardo presenta lo que llamará como la «atracción de un objeto por otro». El anticipo de la ley de la gravedad, de la que mucho más tarde hablará Isaac Newton.

Leonardo da Vinci indica que esta atracción actúa en la dirección de una línea imaginaria entre los centros de cada objeto. Y pasó después a describir cómo calcular el centro de gravedad de un pájaro, una pirámide y de otras formas más complejas.

Observó también una diferencia fundamental entre el agua y el aire, y es que este último es condensable. Esto permite que cuando el ala de un ave golpea el aire lo condensa ocupando menos espacio. Como consecuencia, la presión de este aire condensado que se encuentra debajo del ala es mayor que la del aire que se encuentra por encima de esta, esto le permite elevarse y moverse hacia adelante.

También Leonardo entendió que la presión que el ave ejerce sobre el aire se confronta a otra igual y de sentido opuesto del aire sobre el ave. Más de doscientos después, Newton llevó a la misma conclusión en su tercera ley del movimiento: «A cada acción siempre se opone una reacción igual, pero de sentido contrario».

Principio de relatividad de Galileo

Leonardo también anticipó el principio de relatividad de Galileo Galilei. En sus cuadernos indica: «El movimiento del aire contra un objeto fijo es tan grande como el de un objeto en movimiento contra el aire que no se mueve». Es decir, las fuerzas que actúan sobre un ave que vuela son las mismas que actúan sobre un ave inmóvil, pero contra el que corre el aire.

Sin conocer las palabras de Leonardo, Galileo establecería su principio de relatividad. «Dos sistemas de referencia en movimiento relativo de traslación rectilínea uniforme son equivalentes desde el punto de vista mecánico. Es decir, los experimentos mecánicos se desarrollan de igual manera en ambos, y las leyes de la mecánica son las mismas». Utiliza el ejemplo de un observador viajando en un barco que navega por un río en contraposición con un observador quieto en la orilla. Ambos interpretan un mismo movimiento. Lo mismo que observó y supo discernir Leonardo da Vinci observando a los pájaros.

El principio de Bernoulli

Este principio expuesto por Daniel Bernoulli, en inicio para la dinámica de fluidos, indica que un fluido (igualmente válido para el aire) cuando fluye más rápido, ejerce una presión menor.

Leonardo dibujó en secciones transversales un ala de pájaro en el que se observa que la parte superior es más curvada que la inferior. Por lo que el aire que fluye por encima del ala tiene que recorrer una distancia mayor que el aire que lo hace por la zona inferior. Así que el aire de la parte superior lo tiene que hacer a mayor celeridad. Esta diferencia de velocidad hace que este aire de la zona superior ejerza menos presión, lo que ayuda a mantenerse elevado.

Esto, que ya intuyó Leonardo doscientos años antes, es lo que se utiliza en el diseño de las alas de los aviones modernos, en los que la zona superior del ala es curvada para aumentar la velocidad del aire y disminuir su presión.

Leonardo dejó escrito: «El aire por debajo de los objetos volantes es más espeso que el que está por encima». Percatándose de que si las aves permanecen en el aire se debe, no solamente porque las alas golpean el aire, sino también porque el diseño curvo de sus alas, consigue que la presión que circula por la parte superior sea menor.

Las máquinas voladoras de Leonardo da Vinci

Leonardo da Vinci estaba convencido de que fabricar una máquina con la que el hombre pudiera volar era posible. Después de observar la anatomía de las aves y de sus análisis de física, lo tenía claro. «Un hombre con de grandes alas y perfectamente sujeto podría vencer la resistencia del aire y, dominándolo, elevarse sobre él».

La primera máquina voladora de Leonarda da Vinci

Hacia el final de la década de 1480, Leonardo empezó a idear artefactos. El que puede que sea su primer diseño serio es el aparecido en el Manuscrito B, folio 80r. Se trata de una máquina con cuatro palas que debían subir y bajar de dos en dos de manera alterna, imitando al vuelo de las libélulas.

El piloto debía pedalear con las piernas, mientras que con los brazos mueve unos engranajes y poleas. A la vez, con la cabeza empuja un pistón, mientras que con los hombros tira de unos cables. En la búsqueda de ofrecer la mayor potencia posible para la elevación, Leonardo intentó dar solución a la relativa poca potencia que un humano puede desarrollar con sus pectorales, en relación con un ave, intentando ejercer fuerza de todas las maneras que se le ocurrieron. Del modo en el que se manejaba la máquina no parece que se preocupara de momento.

Leonardo no siguió indagando por este tipo de artilugio tan complicado y abandonó la idea de imitar a las libélulas.

El ala artificial

En el mismo Manuscrito B de la Biblioteca de París, en el folio 88v, nos deja Leonardo, un hermoso dibujo. Se trata de un ala parecida a la de un murciélago que realizaría como experimento para probar la capacidad de la fuerza realizado por un humano para batir un ala de cierta amplitud.

Es un dibujo complejo en el que Leonardo muestra la morfología del mecanismo y aspectos dinámicos como el eje accionado por el hombre y las rayas dibujadas alrededor del ala que reproducen el viento sometido a compresión. Además, se intuye que el artefacto se sitúa sobre una pendiente, con el esbozo de unas casas al fondo. En la parte superior derecha existe una anotación en tinta negra que no pertenece a Leonardo, quizá del propio Pompeo Leoni.

Es posible que fueran experimentos encaminados a la fabricación de una máquina de volar prevista para probarse en el monte Ceceri, en Fiesole, cerca de Florencia.

Uccello: La máquina voladora de Leonardo da Vinci

Leonardo da Vinci se refería a su máquina voladora como uccello, «el pájaro». Realizó diferentes versiones de máquinas autopropulsadas en las que el piloto ocupaba diferentes posiciones, ya fuera erguido o en posición horizontal.

Uno de estos diseños sería el conocido como ornitóptero de Leonardo da Vinci. Con grandes alas imitando a los murciélagos, el piloto se colocaba en horizontal. Existen diferentes versiones en los que este produce la suficiente fuerza para batir las alas a través de poleas en brazos y pedales en las piernas.

Es lo que Leonardo llamaba la mia fabrica, en el taller dentro de la Corte Vecchia de Milán, donde años antes había trabajado en el monumento ecuestre para los Sforza, Leonardo desarrolló muchos de estos prototipos.

Ala delta

Después de varios diseños y diferentes propuestas en búsqueda del vuelo autopropulsado, Leonardo da Vinci se convenció de que el ser humano no era capaz de producir suficiente fuerza como para conseguirlo. Algo que nadie le ha podido quitar la razón hasta la fecha. No fue hasta la llegada del motor de explosión que este hito no fue posible.

Asumiendo la imposibilidad de su sueño, Leonardo buscó otras maneras de surcar los vientos y desarrolló algunos modelos y esbozos de lo que ahora podríamos identificar como un ala delta. Un artilugio con grandes alas en las que el piloto se coloca en posición horizontal que directamente emprende el vuelo desde lo alto de una colina y planeando consigue desplazarse por el aire.

Es lo que parece que probó (o no) en su famoso experimento del monte Ceceri.

El tornillo aéreo

Ideando otras maneras diferentes de buscar elevarse del suelo. Leonardo da Vinci inventó este dispositivo que sometido a rotación debería despegarse del terreno y volar. Pasaría por ser un utópico adelanto de lo que después el español Juan de la Cierva llamaría como autogiro, el predecesor del helicóptero moderno.

Leonardo piensa que si el aire se puede comprimir, entonces es posible que un dispositivo en forma de tornillo, al girar rápidamente, pudiera elevarse. El problema se daba en cómo conseguir la fuerza necesaria para alcanzar la suficiente velocidad para que esto pudiera ocurrir. Esta es la parte que no está muy desarrollada por Leonardo. No sabemos si este tornillo sería girado por la fuerza de varios hombres o por un cable enrollado y después velozmente desenrollado a modo de peonza.

Igual que con su ucello, hasta la llegada de un dispositivo que proveyera de fuerza suficiente, el motor de explosión, el invento visionario de Leonardo no fue viable. Pero de nuevo, su mente se adelantó a las posibilidades que su propio tiempo le ofrecía.

El paracaídas de Leonardo da Vinci

Otra manera de volar sería no elevarse del cielo, sino permanecer en el aire mientras se cae lentamente desde una altura considerable.

Este pequeño bosquejo descubierto en el reverso del folio 1058 del Códice Atlántico fechado en 1485, nos muestra una estructura en forma de pirámide con cuatro cuerdas que salen de cada esquina y que sustenta a un hombre.

Parece que Leonardo nunca llegó a probar su invento y no pasó de ser este pequeño esbozo. Pero tiempo después, el croata Fausto Verancio desarrolló el pequeño dibujo de Leonardo da Vinci. Se le conoce por ser el inventor del paracaídas, al que llamó homo volans. Se cree que llegó a probarlo saltando desde una torre de Venecia en 1595.

Pruebas de las máquinas voladoras de Leonardo da Vinci

¿Llegaron a levantar el vuelo las máquinas de Leonardo? Pues en este punto la cosa no está clara y como todo lo que rodea al genio florentino existen controversias.

Leonardo llega a dejar escrito en el último folio de su Códice sobre el vuelo de las aves, refiriéndose a una prueba de una de sus máquinas: «Emprenderá su primer vuelo, el gran pájaro sobre la espalda del gran Cisne, llenando el universo de admiración, llenando con su fama todos los escritos y de gloria eterna el nido donde nació». Parece referirse al supuesto vuelo en el que su ayudante Zoroastro se lanzó desde el monte Ceceri (cisne en italiano), en Fiesole, muy cerca de Florencia. Es posible que llegara a planear cerca de un kilómetro antes de caer de forma abrupta. En realidad, no existe claridad sobre si este hecho llegó a suceder o no.

En el Manuscrito B, Leonardo también escribe de unos posibles ensayos de su máquina voladora sobre el agua: «La máquina tiene que probarse sobre un lago, y llevarás un gran odre largo a modo de faja para no ahogarte si te caes». Igualmente, desconocemos de sí este tipo de ensayo se llevó a cabo, pero refleja la intención de Leonardo de probar su invento sobre el agua para hacer menos abrupta la posible caída. Y además también encontramos en sus cuadernos un par de esbozos parecidos a un flotador.

Los intentos modernos

Ya sabemos que solo un 40% de los escritos de Leonardo da Vinci han llegado hasta nosotros y que además hasta unos 300 años después de su muerte no se empezaron a descubrir sus estudios científicos.

Salvo por la excepción de la prueba del paracaídas por parte Fausto Verancio solo unos 76 años después de la muerte de Leonardo, todos los ensayos y pruebas de los inventos voladores de las máquinas del polímata florentino fueron más bien lúdicos. Es decir, ya no consistía en probar si era útil para la sociedad, puesto que tanto tiempo después ya se había superado el desafío de volar por otras vías, sino para descubrir hasta dónde llegaba la mente adelantada a su tiempo de Da Vinci.

Ala delta

En la cúpula del gran vestíbulo del Victoria and Albert Museum de Londres nos da la bienvenida una espectacular recreación de un ala delta de Leonardo da Vinci (foto en este enlace). Esta máquina voladora fue fabricada por la empresa Skysport (especializada en la restauración de viejos aeroplanos) utilizando los diseños de Leonardo para crear un ala delta que pudiera volar. No se trata de una reproducción fiel de sus bocetos, aunque la construcción de un ala delta sabemos que sí la había contemplado. Se construyó para uno de los programas televisivos titulado Leonardo´s Dream Machines (Las máquinas de los sueños de Leonardo) de la cadena británica ITN.

Según cuenta Martin Kemp en su libro Mi vida con Leonardo (páginas 292 y siguientes), se planteó a Skysport un diseño temprano de Leonardo del ala delta parecida al de un murciélago sacada del Códice Atlántico. Se construyó un planeador a tamaño real empleando materiales que Leonardo hubiera tenido a su alcance.

La máquina voladora, el uccello soñado por Leonardo, fue probado por Judy Leden, campeona de ala delta, en octubre de 2002 en una colina de los Suth Downs de Sussex. La piloto británica consiguió alcanzar unos diez metros de elevación sobre el suelo y una longitud mayor de la que consiguieron los hermanos Wright en 1903 en el primer vuelo que pasaría a la historia.

Puedes ver fotos de esta hazaña en este enlace (fotos con derechos bastante altos).

Es decir, Leonardo da Vinci, más de cuatrocientos años antes, no iba desencaminado. Sus diseños eran válidos, al menos para construir un ala delta. De haber tenido continuidad a través de los años por otros inventores, quizás surcar los cielos planeando se hubiera producido mucho antes.

Paracaídas

También en el Victoria and Albert Museum de Londres se expone el paracaídas fabricado y probado por Adrian Nicholas en el 2000. El paracaídas fue fabricado con materiales que estaban al alcance de Leonardo en su época, pesaba 85 kilos.

El intrépido Adrian se lanzó con este artilugio desde un globo a unos 3.000 metros de altitud sobre la provincia de Mpumalanga en Sudáfrica. Demostró que esta estructura piramidal funcionaba incluso mejor que los primeros paracaídas construidos a finales del siglo XVIII.

Conclusiones sobre Leonardo da Vinci y el vuelo

Durante esta investigación sobre Leonardo da Vinci y el vuelo he descubierto que, como en muchas otras materias, fue un visionario. Leonardo estaba muy adelantado a su tiempo. Imaginando y haciendo posibles anhelos que para la mayoría de sus coetáneos eran impensables.

No sabemos si al final Zoroastro voló o no, pero lo que sí sabemos, siguiendo sus diseños y por comprobaciones posteriores de sus artefactos, es que planear ya era posible a finales del siglo XV, gracias a Leonardo da Vinci y sus investigaciones sobre el vuelo.

A través de la meticulosa observación de la naturaleza, del vuelo de los pájaros, más sus conocimientos en otras materias, como la dinámica de fluidos y gracias a su mente transversal, multipotencial, poliédrica, que le permitía adquirir conocimientos a través de analogías, consiguió Leonardo ir más allá que nadie de su época e incluso de mucho más posteriores. Anticipó los principios esenciales de la aeronáutica que no vería su nacimiento hasta 400 años después.

La imaginación desbordada de Leonardo, su curiosidad voraz, la búsqueda de permanecer en el aire, querer sentir la misma libertad que envidiaba de las aves, ya fuera elevándose, planeando o cayendo lentamente, le llevaron a ser el antecesor de inventos como el ala delta, del paracaídas y del helicóptero.

Después de muchos años de investigación, trabajo y pruebas, Leonardo concluyó que el ser humano no tenía la suficiente fuerza como para imitar a las aves. En cambio, sí concluyo que el vuelo planeado era posible. No estaba equivocado. Hasta la llegada del motor de explosión y los hermanos Wright, con un primer aeroplano impulsados por un motor, nadie le pudo quitar la razón.