Trong tạp chí PNAS, hai nhà nghiên cứu Olivia Pomerenk và Kenny Breuer đã dựng một mô hình khí động học đặc biệt. Mô hình này mô phỏng chính xác các lực tác động khi một con cò phương Bắc bay ở "vị trí vàng": ngay phía sau và lệch sang một bên so với con dẫn đầu.

Kết quả cho thấy, những con chim bay ở vị trí này tiết kiệm được tới 11% năng lượng cơ học trong suốt chuyến bay do cắt giảm được khoảng cách di chuyển chiều dọc khi đập cánh.

Bà Olivia Pomerenk cho biết, sự thay đổi lớn nhất nằm ở biên độ vỗ cánh. Nhờ bay đúng vị trí, con chim phía sau chỉ cần đập cánh với biên độ bằng 70% so với khi phải tự bay một mình. Đây là một con số cực kỳ ấn tượng trong tự nhiên.

Là chuyên gia lâu năm về cơ chế bay của động vật, GS Kenny Breuer thường dùng đường hầm gió cùng máy quay tốc độ cao để ghi hình. Thử nghiệm trước đây của ông trên chim sáo đã cho thấy chúng có thể giảm tới 25% hao phí năng lượng khi bay.

Bí mật tiết kiệm sức nằm ở những cuộn xoáy không khí tạo ra từ đầu cánh chim. Mỗi nhịp đập cánh của con dẫn đường sẽ dìm không khí phía sau xuống, đồng thời đẩy luồng khí hai bên lên cao. Con chim bay sau chỉ cần "hưởng lợi" từ vùng khí nâng này. Dù vậy, cơ chế trợ lực cụ thể của luồng khí vẫn chưa từng được làm rõ.

Bà Pomerenk giải thích, một con chim muốn bay được phải vừa nâng mình chống lại trọng lực, vừa đẩy thân mình về phía trước. Hai nhiệm vụ này ngốn rất nhiều thể lực, nhưng lại biến đổi hoàn toàn khi chim bay trong luồng không khí do đồng đội tạo ra.

Nhóm nghiên cứu đã chia nhỏ hành trình đập cánh thành từng khung hình tĩnh nối tiếp nhau. Nhờ xác định chính xác vị trí đôi cánh cùng luồng khí tại từng khoảnh khắc, họ áp dụng các định luật động lực học để tính toán cụ thể lực tác động lên con chim bay sau.

Không chỉ dừng lại ở việc giải mã tự nhiên, phát hiện này còn mở ra ứng dụng thực tiễn rất lớn cho công nghệ hiện đại. GS Breuer nhận định, nguyên lý trợ lực giữa các cá thể hoàn toàn có thể áp dụng để tối ưu hóa cách vận hành của các đàn thiết bị bay không người lái (drone).

Việc xếp đội hình tính toán sẵn sẽ giúp các đàn drone làm nhiệm vụ chữa cháy hay phun thuốc nông nghiệp tiết kiệm pin đáng kể, từ đó kéo dài thời gian hoạt động trên không.

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ mở rộng mô hình ra toàn thể đàn chim di cư, kết hợp thêm các yếu tố hành vi và tương tác xã hội. Bước tiến này hứa hẹn sẽ giải mã hoàn toàn bí ẩn đằng sau những vũ điệu không trung kỳ diệu vốn làm mê hoặc con người suốt nhiều thế kỷ qua.