Capítulo siete

Del libro El Secreto de los pájaros

La invención del aeroplano

La educación de un aristócrata rebelde

Cayley nació el 27 de diciembre de 1773, en Scarborough, una pequeña ciudad de Yorkshire, Inglaterra, emplazada en un acantilado que se descuelga hasta el Mar del Norte. Su familia, los Cayley, pertenecía al primer nivel de la aristocracia, ostentando su abuelo, sir George Cayley el título de baronet. Su padre, Thomas Cayley, era un hombre de salud delicada, aquejado de frecuentes ataques de asma y los antepasados de su madre, Isabella Seton, emparentaban al recién nacido con María Bolena, hermana de la desgraciada Ana Bolena.

Isabella Seton, fue una mujer vital, emprendedora, inconformista y viajera, de quién muy posiblemente, el futuro sir George, heredaría buena parte de su temperamento. El lema de los Seton, “siempre contentos”, fue para Isabella una forma de entender la vida de la que nunca quiso apartarse.

El abuelo de George, sir George, tenía el temperamento agrio, con un talante propenso a los arrebatos de ira y no era un individuo excesivamente generoso. Vivía con su mujer, Philadelphia, también de genio desabrido, en la propiedad familiar de Brompton. A sus hijos, Thomas y su mujer Isabella, no les resultaba muy grata la compañía de los patriarcas por lo que, aprovechando la enfermedad del padre del futuro George, procuraban pasar largas temporadas fuera de Brompton, especialmente durante el invierno, siendo Florencia uno de sus lugares favoritos. Sin embargo, aquél invierno de 1773, cuando nació George Cayley, sus padres estaban en Scarborough.

Thomas Cayley, el padre de George, a diferencia del abuelo, era un hombre tranquilo, reservado y de trato agradable. Isabella, su mujer, mucho más activa y extrovertida que su marido, sería la principal responsable de organizar la educación de su hijo. La niñez de George transcurriría en contacto con la naturaleza y en compañía de otros niños de su edad, disfrutando de una gran libertad. Uno de sus primeros compañeros de infancia sería su prima Philadelphia Frances Cayley con quién George mantendría a lo largo de toda su vida una estrecha relación.

En 1790, George se trasladaría a Nottingham a estudiar con el tutor que había elegido su madre: George Walker, profesor de teología en el Manchester College y Fellow de la Real Sociedad de Londres. Walker era un librepensador, un liberal que defendía la abolición de la esclavitud, la independencia de Estados Unidos y simpatizaba con la Revolución Francesa. Además, se había puesto al frente de la Iglesia Unitaria, un movimiento antagonista del anglicanismo conservador y radical. Por entonces, para el desempeño de los cargos públicos más relevantes, se exigía un juramento religioso a la Iglesia Anglicana. De este modo, quedaban excluidos del ejercicio de los cargos gubernamentales de mayor prestigio e influencia, los antiguos protestantes, los cuáqueros, los metodistas, los presbiterianos, los católicos y los judíos, así como cualquier ciudadano cuya confesión religiosa no fuera la del más rancio anglicanismo. Teniendo en cuenta que el poder de los funcionarios reales era tan grande como solía llegar a ser su enriquecimiento, gracias principalmente al tráfico de influencias, no era de extrañar que Walker hiciera de la abolición de aquella discriminatoria usanza, uno de los principales móviles de su vida política. Sin embargo, nunca llegaría a alcanzar su objetivo y fue después de su muerte, cuando el juramento a los principios de la Iglesia Anglicana quedaría excluido como condición previa para formar parte del cuerpo de funcionarios del gobierno. George Walker no era únicamente un magnífico teólogo, sino que también destacaba por sus conocimientos matemáticos y científicos en general. Además de ejercer como ministro de la Iglesia, Walker completaba sus ingresos dando clases particulares a pequeños grupos de alumnos, procedentes casi todos ellos de la nobleza. George Cayley coincidiría, en el curso de privilegiados alumnos de Walker, con Duncombe, con Blanco y con la hija del propio George Walker: Sarah.

Muy pronto Cayley se fijaría en Sarah, debido a su inteligencia y facilidad para las matemáticas, además de su cuidado y agradable aspecto. Sin embargo, aquella relación nunca colmaría las apetencias de su madre Isabella quién hubiera deseado para su hijo una compañera perteneciente a la aristocracia. Las desavenencias entre Isabella y Sarah se pondrían por primera en evidencia, en septiembre de 1791, durante el funeral del abuelo de George, ceremonia a la que también asistirían los Walker. Sir Thomas, que acababa de convertirse en el quinto baronet de la familia Cayley, y Lady Isabella, recomendaron a su hijo que reconsiderara seriamente aquella relación que, al parecer, ya había iniciado con Sarah Walker. Para disuadirlo decidirían enviarlo a estudiar a Londres.

Lo más probable es que fuera Isabella quién eligiese el nuevo tutor de su hijo, George Cadogan Morgan, un librepensador, que fue defensor de la independencia de Estados Unidos y por entonces, apoyaba la Revolución Francesa. Morgan fue uno de los primeros embajadores que llevaron a Inglaterra las noticias de los acontecimientos en Francia, de los que había sido testigo presencial, durante la toma de la Bastilla, en 1789, en París. Además de sus inquietudes sociales, Morgan mantenía correspondencia científica con Benjamín Franklin y poseía una sólida formación matemática. A los 37 años había decidido retirarse para dar clases particulares en su casa de Southgate, en Londres.

Cuando Cayley llegó a Londres, el ambiente político era extraordinariamente tenso. La ciudad estaba llena de exiliados que huían del Régimen del Terror instalado en la capital francesa. En los círculos próximos a Morgan coexistían, en un difícil equilibrio inestable, los sentimientos de apoyo y simpatía para con la Revolución junto con la repulsa a los desmanes que los nuevos gobernantes no atinaban a refrenar. A los seis meses de llegar a Londres, en medio de aquél ambiente políticamente radicalizado, moriría repentinamente en Brompton, el padre de George, en marzo de 1792, cuando Cayley aún tenía 18 años. Su madre, Isabella, quedaría al cargo de la administración del patrimonio familiar hasta la mayoría de edad de su hijo, por lo que George, después del entierro de su padre, regresó a Londres para continuar con sus estudios.

Si la situación en Londres era complicada, la ejecución de Luis XVI, en 1793, vino a embrollar aún más el ambiente cuando Inglaterra declaró la guerra a Francia. Por este motivo, se suprimirían ciertas libertades en la ciudad y el toque de queda llevó a muchos reformistas a las prisiones, lo cual daría pie a protestas y revueltas callejeras. En medio de aquél bullicio en el que se mezclaban apasionadamente ideas y sentimientos, George Cayley tuvo la audacia de enviar una carta descarnada a su madre Isabella, para comunicarle que pensaba casarse con quién quisiera y no con quién «resultara apropiado o conveniente», desviándose así de los principios establecidos por una Inglaterra aristocrática, trasnochada y en vísperas de cambios. Aunque las reservas sobre la futura esposa de su hijo nunca llegaran a disiparse de su cabeza, Isabella contestó a George de forma contenida, mostrando en la respuesta lo mejor de su talante más liberal.

George continuó en Londres sus estudios, participando activamente en los círculos políticos liberales y reformistas. Cuando cumplió los 21 años, antes de regresar a Brompton, tomó la decisión de contraer matrimonio con Sarah Walker. La boda, que tuvo lugar en Londres el 9 de julio de 1795, se celebró en la parroquia de Edmonton. A la ceremonia asistieron los amigos de la pareja en Londres, pero nadie de Brompton. Después del acto religioso hubo una fiesta en el Bell Inn. Finalizados los esponsales, sir George y su nueva esposa, Lady Sarah, se trasladarían a Brompton para instalarse en High Hall. Isabella Seton, que también ostentaba el título de Lady y gozaba de una excelente pensión vitalicia, que le había dejado sir Thomas, se retiraría discretamente a vivir a Green House, dedicando una gran parte de sus energías a los asuntos religiosos de la Iglesia de los Nuevos Metodistas, cuya fe acababa de abrazar con gran ímpetu.

A partir de aquél momento, sir George Cayley, abandonaría para siempre su vida de estudiante para dedicarse a la administración de las posesiones familiares, el cuidado de su familia y el oficio de inventor. El temperamento, heredado de su madre, tenaz, emprendedor, vital y la formación librepensadora y científica que había recibido de sus dos excelentes tutores, Walker y Morgan, lo acompañarían durante el resto de su vida haciéndole sentir una profunda curiosidad por el funcionamiento de las cosas y el deseo de transformarlas. El sólido bagaje cultural que poseía, junto con una posición económica desahogada, le permitiría desarrollar sus proyectos, aunque estuvieran exentos de ánimo de lucro.

Poco después de la boda, Sarah quedaría embarazada y el 6 de junio de 1796 daría a luz a su primera hija, Anne. Rompiendo con las costumbres de la época la niña no nacería en High Hall, la residencia de los Cayley en Brompton, sino que lo hizo en Nottingham, en la casa de los padres de Sarah. Al año siguiente, los Cayley tuvieron su segunda hija, aunque esta vez Sarah dio a luz a la niña en Brompton. Quizá para ganarse a la abuela materna, que vivía dedicada a los asuntos de su nueva fe religiosa en Green House y sus relaciones con Sarah no eran excesivamente cordiales, los padres pusieron a su nueva hija el nombre de Isabella.

Durante aquellos primeros años en Brompton, George Cayley, dedicaría una gran parte de su tiempo y de sus energías a las tareas del campo. Junto a la baja productividad del sistema agrícola inglés se unió el bloqueo marítimo que, debido a la guerra, los franceses ejercían sobre Inglaterra, impidiendo prácticamente el tráfico comercial con América. Muy pronto hubo escasez de alimentos y revueltas populares pidiendo al rey, Jorge III, la cabeza de su primer ministro, Pitt. El gobierno reaccionó incrementando la policía y aprobando una legislación que instauraba de facto un toque de queda permanente, a fin de evitar nuevas manifestaciones. El sentido patriótico de George Cayley lo llevaría a interesarse por los problemas del campo, con el objetivo de incrementar la producción agrícola y así tratar de paliar los efectos negativos de la situación por la que pasaba el país. Muy pronto empezaría a aplicar soluciones específicas a pequeños problemas, pero enseguida se dio cuenta de la necesidad de abordar proyectos de mayor envergadura. Uno de los problemas, especialmente en Yorskshire, era el de las continuas inundaciones y desbordamientos de los ríos, que convertía a grandes extensiones de terreno en marismas incultivables durante largos periodos de tiempo, cuando no malograba las cosechas. Para solucionar estas cuestiones era preciso abordar un ambicioso proyecto de ingeniería que incluyera las obras de drenaje y las de protección de los campos contra el desbordamiento de los ríos. Cayley, junto con otros propietarios de terrenos de la zona, promocionó la creación de la Hummanby Drainage Corporation, para más tarde conseguir la aprobación en el Parlamento de la Muston Drainage Act, mediante la cual se le otorgaba a la entidad la autoridad necesaria para actuar sobre las tierras. Cayley asumió el puesto de director de la Corporation, cargo en el que serviría hasta los ochenta años. La empresa contrató al prestigioso ingeniero William Chapman, experto en construcción de puertos y diques de contención que asumiría la responsabilidad sobre los trabajos técnicos. Las obras civiles se llevaron a cabo, siguiendo un nuevo diseño concebido por Chapman, bajo la directa supervisión de Cayley. El sistema tradicional, para evitar inundaciones, consistía en drenar el cauce del río, aumentando su capacidad, lo cual resultaba extraordinariamente costoso. El nuevo método que se aplicó se basaba en la construcción de dos muros de contención, suficientemente separados del río y con unos rebosaderos en la parte exterior, uno en cada ribera. Con este diseño se le proporcionaba a la corriente un cauce extendido, cuando se produjeran las grandes avenidas, de muro a muro, mientras que en condiciones normales el río seguiría utilizando su cauce natural. El resultado de las obras fue extraordinariamente beneficioso para la Región, aumentando la tierra cultivable en 10,000 acres al tiempo que se revalorizaban los terrenos.

El disco de plata de 1799

A pesar de sus actividades agrícolas, a Cayley aún le quedaría tiempo para pensar en la aeronáutica. Durante los últimos años de su estancia en Londres, Cayley había tenido la oportunidad de presenciar el vuelo de un juguete fabricado por los franceses Launoy y Bienvenu, que, en 1784, habían presentado en la Real Academia de París. Se trataba de un pequeño helicóptero, con dos hélices en los extremos de un eje, girando en sentidos opuestos, accionadas gracias a la energía almacenada en un muelle de ballesta sujeto por los extremos a un cabo que se enrollaba sobre el eje, tensando la ballesta. Cayley construiría su propia versión del juguete, cuya autoría intelectual no pertenecía a Launoy y Bienvenu sino que se remontaba a una época muy anterior, y la procedencia posiblemente era de la China. En su modelo, Cayley dispuso dos sacacorchos en los extremos del eje, a los que clavó cuatro plumas, en cada uno, para hacer las palas de las hélices. En High Hall, Cayley mostraría a todos sus allegados cómo era posible hacer volar un artilugio construido con elementos tan simples.

No se conoce muy bien qué estudios o trabajos llevó a cabo Cayley, durante los primeros años de estancia en Brompton, relacionados con la aeronáutica. Sabemos que en el año 1799 grabó un disco de plata en el que dejó plasmado, de forma inequívoca, el concepto de lo que hoy conocemos como aeroplano (Fig. 7-100). En una cara del disco aparece un dibujo en el que se descompone la fuerza aerodinámica del aire, sobre una placa plana inclinada, en dos: la sustentación, perpendicular al movimiento, y la resistencia, en la dirección del movimiento. En el reverso puede verse el dibujo de una aeronave, según los conceptos de Cayley, las letras G, R, C y el año, 1799. Hasta entonces, todas las ideas sobre el vuelo con máquinas más pesadas que el aire, se habían plasmado mediante alas que al batir recibían una fuerza del aire capaz de equilibrar el peso del aparato. Sin embargo, Cayley se aparta de este concepto ornitóptero, y plantea una aeronave que se mueve horizontalmente gracias al empuje de un motor y que genera la fuerza de sustentación, sin necesidad de batir las alas, al incidir el aire con un pequeño ángulo sobre los planos de las mismas. Es un concepto completamente nuevo y revolucionario. Posiblemente Cayley hacía tiempo que había intuido esta idea porque en un cuaderno suyo, probablemente de 1793, aparecen, junto con otros dibujos, unos diagramas mostrando una placa plana, inclinada, sumergida en una corriente de aire, con una flecha hacia arriba representando la fuerza de sustentación. Hoy continúa siendo un misterio el motivo por el que Cayley grabó aquél disco de plata, al igual que se desconoce la razón de la letra R que aparece entre sus iniciales, G y C. Es posible que Cayley fuera consciente de la transcendencia de su descubrimiento y quisiera dejar constancia de su autoría en un medio duradero. Hay que tener en cuenta que, por aquella época, las personas que trabajaban en proyectos de este tipo eran consideradas como especiales, algo demenciadas, por lo que quizá Cayley realizara, al principio, esta clase de estudios con ciertas reservas. Quizá el disco lo grabase para regalárselo a alguien, pero no lo sabemos. En la actualidad se conserva en el Museo de Ciencias de Londres.

El avión grabado en el disco de plata, es de ala fija con cámara, curvada, lleva una góndola o barquilla debajo del ala en la que se ubica el piloto y, para garantizar la estabilidad, Cayley diseñó una cola cruciforme, con dos planos uno vertical y otro horizontal cuya posición se puede ajustar mediante un cable. La cola cruciforme la había dibujado Leonardo da Vinci unos doscientos años antes, pero Cayley no tuvo acceso a aquella información, por lo que el aristócrata inglés la reinventaría de nuevo a finales del siglo XVIII. (Fig. 7-200)

Hasta ese momento, todas las máquinas voladoras, salvando los globos, se habían concebido como ornitópteros, es decir, dotados de alas que batían el aire, igual que los pájaros, y que gracias a ese movimiento pretendían conseguir la sustentación y el empuje necesarios para volar. Sin embargo, Cayley, introduce la idea completamente nueva de un avión con ala fija. Cayley la formuló en términos muy simples: “el problema se reduce a hacer que una superficie soporte un peso dado mediante la aplicación de energía para vencer la resistencia del aire”. Cayley resuelve el problema del vuelo mediante un plano fijo, las alas, que se mueve recibiendo el aire con un pequeño ángulo. En estas condiciones, el plano genera una fuerza de sustentación hacia arriba, perpendicular a la corriente de aire, que equilibra el peso de la nave; de otra parte, la corriente de aire también origina una fuerza de resistencia, horizontal, en la dirección del movimiento, que hay que vencer con un dispositivo que genere empuje accionado por un motor.

Cayley se dio cuenta de que ni siquiera algunos de los pájaros grandes pueden mantener su peso batiendo las alas, exclusivamente, o si lo hacen es por poco tiempo, y tienen que ponerse en movimiento y ganar velocidad para seguir volando. El primer secreto del vuelo de los pájaros está en conseguir velocidad. Los pájaros empiezan a volar cara al viento, aprovechando la corriente del aire, o se lanzan desde una percha al vacío para ganar velocidad durante la caída libre. Una vez que el pájaro se mueve con suficiente velocidad la parte de las alas pegada a su cuerpo permanece fija y es la que aporta la mayor parte de la sustentación. Cuando bate las alas, en vuelo horizontal, lo hace para generar empuje con las puntas que descienden oblicuamente. La fuerza de empuje necesaria para vencer la resistencia al avance, es relativamente pequeña, mucho menor que la del peso del ave. En el año 1799, cuando Cayley mandó grabar el disco de plata, el inglés no sabía muy bien todavía cómo volaban las aves, pero ya había intuido la ventaja de los planos fijos para lograr la sustentación en vuelo. En los diseños de Cayley, sus aeronaves obtienen la sustentación gracias a unos planos fijos que reciben el aire con un pequeño ángulo. Esta es la razón por la que se le atribuye universalmente el título de inventor del aeroplano.

Sin embargo, en el aeroplano de 1799 Cayley mantiene el concepto de planos fijos para lograr la sustentación, pero introduce como mecanismo de propulsión unos remos, lo cual constituirá una permanente contradicción en el mundo del genial inventor inglés. Los remos servirían para propulsar la nave y parecería más lógico que Cayley propusiera una hélice, sobre todo si tenemos en cuenta que Blanchard, el gran aerostero francés, ya había sugerido el uso de este dispositivo para mover sus globos, en 1784. Curiosamente, los remos debería moverlos el piloto desde la góndola o barquilla, por lo que Cayley contaba con la fuerza humana para propulsar el aparato. También sabemos que, en el año 1799, Cayley no conocía bien el mecanismo de propulsión de las aves, porque en su libro de anotaciones, aproximadamente en 1801, apunta que los pájaros obtienen el empuje hacia delante batiendo las alas hacia abajo, no hacia atrás como pensaban Leonardo da Vinci y los antiguos, y que en ese movimiento descendente producen sustentación y empuje de forma alternativa^[i]. Estas ideas, falsas, las corregiría en abril de 1808 cuando diseñó un ornitóptero con parte del ala fija, y otra parte móvil que genera el empuje en el movimiento descendente, al caer oblicuamente.

Justo el mismo año en el que Cayley grabó su famoso disco de plata, nacería su tercera hija, Emma. Seguramente, el baronet, sentiría una cierta preocupación al constatar que acababa de perder otra oportunidad para que el título familiar no desapareciera, pues únicamente los varones podían heredarlo, de acuerdo con las normas de la aristocracia inglesa. Las preocupaciones, si las tuvo, no impedirían que George siguiera trabajando en los proyectos agrícolas y en el desarrollo del concepto de aeroplano que había plasmado en el disco de plata. Para ello dedicaría tiempo observando a los pájaros y midiendo la superficie de sus alas, a fin de dimensionar las de su aparato que tendría que soportar su peso, de 160 libras, y el de la estructura. Cayley desarrollaría algunas ideas, relacionadas con su aeroplano, que fue plasmando en dibujos cuyo alcance no pasaba de ser puramente conceptual, lejos del diseño de un modelo o aparato que fuera a construir.

En el año 1802 nació en Brompton el primer hijo del matrimonio Cayley a quién pondrían el nombre de George, como su padre. El acontecimiento fue recibido con gran júbilo por el baronet al ver, de este modo, garantizada la continuidad de la saga nobiliaria. Curiosamente, George Cayley, un hombre educado por librepensadores ilustrados, gran defensor del empleo del conocimiento para la resolución de cualquier problema, se aferraba a la práctica de las costumbres y tradiciones aristocráticas en muchos casos, aunque, en otros, como los relacionados con su matrimonio con Sarah actuaba rompiendo claramente con los moldes establecidos. Cayley envió una carta a su madre dándole cuenta del nacimiento del joven George, compartiendo con ella su alegría y organizó una fiesta a la que invitaría a todos los tenedores de sus tierras, el día en que les cobraba la renta, al igual que hizo su padre sir Thomas cuando nació él.

A partir de aquél momento, Cayley, más relajado y activo, desarrollaría importantes investigaciones aeronáuticas durante un largo periodo de tiempo, hasta 1810.

Del libro El Secreto de los pájaros