¿Podría viajar de Nueva York a Los Ángeles en 12 minutos?

Algunos vuelos pasan tan rápido que los asistentes apenas tienen tiempo para abrir el carrito de bebidas. Otros se alargan lo suficiente para cenar, ver unas cuantas películas y dormir toda la noche. ¿Qué pasaría si pudiera obtener lo mejor de ambos, jaunting de Nueva York a Tokio en, digamos, 90 minutos? ¿Te arriesgarías a sufrir el jet lag si pudieras cruzar el país en menos tiempo del que se tarda en pasar por la seguridad del aeropuerto ?

Esas eran las preguntas en nuestras mentes mientras leíamos sobre el segundo vuelo de prueba del Vehículo de Tecnología Hipersónica Falcon (HTV-2), un avión de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. (DARPA) que prometía velocidades de vuelo iguales o superiores a Mach 20, o 20 veces la velocidad del sonido.

El Lockheed Martin HTV-2 no era un avión de pasajeros ni un avión de combate, sino un banco de pruebas no tripulado y lanzado desde un cohete para tecnologías hipersónicas. Con los datos que proporcionó, el Pentágono planea desarrollar vehículos Prompt Global Strike, aviones capaces de alcanzar objetivos en todo el mundo con poca o ninguna advertencia, idealmente en 60 minutos o menos. Piense en ellos como los equivalentes no tripulados de misiles de crucero en aviones cohete , o como conductores de pizza de Domino's muy violentos (no hay reembolsos por entregas que demoran más de 30 minutos) [fuentes: DARPA ; Weinberger ].

Desafortunadamente, la segunda prueba HTV-2 de DARPA, como la primera, comenzó con una pérdida de contacto y terminó con una zanja de autodestrucción en el Océano Pacífico [fuentes: AFP ; Pappalardo ]. En un caso clásico de buenas noticias, malas noticias, DARPA mejoró la estabilidad aerodinámica en la primera prueba solo para observar golpes inesperados que arrancaron grandes franjas de piel de la nave en la segunda [fuentes: DARPA ; Ferrán ].

¿Dónde deja eso al futuro viajero, que está más interesado en participar en reuniones que en encargarse de misiles? Es difícil de decir. A partir de noviembre de 2012, un puñado de candidatos se han alineado para llenar el espacio de mercado vacío durante mucho tiempo de Concorde, desde gigantes como Boeing y European Aeronautic Defence and Space Company NV (EADS), la empresa matriz de Airbus, hasta prometedores como XCOR. y HyperMach. Mientras tanto, Virgin Galactic y Sierra Nevada Space Systems mantienen su enfoque en el desarrollo de aviones espaciales suborbitales.

Sin embargo, a pesar de lo que puedan llamarlos sus especialistas en marketing, la mayoría de estos vehículos son supersónicos, no hipersónicos, y por una buena razón. Cruzar el umbral de castigo de Mach 5, la delimitación tradicional entre supersónico e hipersónico, significa enfrentarse a la física atmosférica enloquecida.

1. Física codificada
2. Hipersónico: no creas el bombo
3. La baraja suborbital

La segunda prueba del ahora desaparecido HTV-2 atestigua las implacables realidades del vuelo hipersónico [fuente: Pappalardo ]. Incluso Concorde, que alcanzó un máximo de 1,350 mph (2,172 kph) supersónico, se cerró después de 27 años debido a problemas de seguridad y preocupaciones por los costos [fuente: Novak ].

La física es un capataz duro. A medida que un avión acelera hacia la barrera del sonido, el aire deja de "salir del camino" y se comprime en una pared que el avión debe atravesar. El arrastre, la sustentación y la combustión se vuelven francamente inestables a tales velocidades, y algunas adaptaciones supersónicas, como las alas delta y los estatorreactores (motores a reacción simples que comprimen el aire por cortesía del impulso de avance de la nave), varían de ineficientes a ineficaces a velocidades más bajas [fuentes: cariño ; NASA ].

Los aviones hipersónicos implican soluciones aún más especializadas, como armaduras ablativas que desprenden calor y estatorreactores de combustión supersónica , o scramjets , para propulsión [fuentes: Darling ; NASA ]. Incluso a velocidades hipersónicas "bajas" (Mach 5-10), las moléculas de aire se ionizan en plasma electrificado y químicamente reactivo, produciendo reacciones exotérmicas (liberación de calor) que se suman al calor friccional ya monstruoso [fuentes: Fletcher ; NASA ].

Para llegar de Nueva York a Los Ángeles en 12 minutos, sería necesario volar 22 veces más rápido que un avión comercial. A tales velocidades, el aire no fluye a tu alrededor: lo atraviesas, generando presiones de castigo y temperaturas superficiales de 3500 F (1900 C) que derriten el acero. Los aviones supersónicos lucen líneas nítidas para cortar el aire, pero los aviones hipersónicos deben adoptar una forma más roma para disipar mejor el calor, como una cápsula de comando Apolo. Los flaps luchan por superar la inercia del vehículo, y maniobrar requiere sensores precisos y una respuesta casi instantánea [fuentes: DARPA ; flechero ; NASA ].

Agregar personas nuevamente a la mezcla aumenta la dificultad en un orden de magnitud. Es difícil imaginar un fuselaje de avión de pasajeros compatible con la aerodinámica del vuelo hipersónico. Además, cualquier avión capaz de superar este problema necesitaría pasear, no correr, para alcanzar la velocidad, para que sus pasajeros no se quejen de ser aplastados como panqueques durante los despegues, aterrizajes y giros.

Un cuerpo humano puede soportar una carga de fuerza de 2-3 G (dos o tres veces la gravedad de la Tierra ) durante bastante tiempo, especialmente en la dirección de avance, pero no espere que un cliente que paga mucho tolere la incomodidad de incluso 1 G durante más de unos pocos minutos. Sin embargo, tales aceleraciones pueden ser inevitables: para volar a velocidades hipersónicas, los aviones pueden depender de especializaciones que los conviertan en cerdos difíciles de manejar a velocidades más bajas; por lo tanto, podrían requerir propulsores de cohetes, y las fuerzas G que conllevan, para alcanzar la altitud y velocidad de vuelo [fuentes: NASA ; Zuidema et al. ].

Los requisitos de un verdadero avión hipersónico, por no hablar de uno Mach 20, podrían no coincidir con los requisitos de comodidad y seguridad de un avión de pasajeros. Sin embargo, si cree en las exageraciones, los vehículos hipersónicos pronto dominarán los cielos militares y civiles.

Fuera de este mundo

El vuelo espacial tiene una relación especial con el vuelo hipersónico. Algunos de los vuelos sin motor más rápidos de la historia fueron las cápsulas de comando Apolo, que volaron a 33 millas (53 kilómetros) de altitud y 24 600 mph (39 600 kph) de velocidad, o Mach 32,5, durante el reingreso [fuentes: Fletcher ].

Las naves espaciales que ingresan a las atmósferas de otros planetas han alcanzado velocidades aún más rápidas. La sonda Galileo entró en la atmósfera de Júpiter el 21 de septiembre de 2003, a 216.000 kph (134.200 mph) a una altitud de 1.000 kilómetros (620 millas). Aunque la velocidad de entrada de Galileo superó con creces a la de Apolo, solo equivale a Mach 28. ¿Por qué? La velocidad del sonido se relaciona con la compresibilidad y el flujo de un fluido, que es una función de su temperatura, presión y composición; en este caso, una atmósfera de hidrógeno y helio a una temperatura de alrededor de 800 K (980 F o 527 C) [fuentes: Fletcher ].

Los aviones de pasajeros hipersónicos , y los vuelos de una hora de Nueva York a Londres, se han promocionado durante unos 60 años. La pregunta no es si algún avión militar o privado logrará este objetivo, sino cuándo, o si, Joe y Jane Carryon viajarán en uno.

En su discurso sobre el Estado de la Unión de 1986, el presidente estadounidense Ronald Reagan pidió el desarrollo de un "Orient Express", un avión que pudiera volar de Nueva York a Tokio en dos o tres horas. El Rockwell X-30 planificado, un transatlántico espacial de pasajeros de una sola etapa a la órbita (SSTO), fue destruido antes de llegar a la etapa de prototipo [fuente: Sanger ].

El vuelo supersónico podría regresar, pero probablemente no pronto. En 2012, un competidor en desarrollo es el sistema de transporte hipersónico de cero emisiones (Zehst), la creación impulsada por biocombustibles de algas marinas de una colaboración entre EADS y Japón, que planean lanzar la nave alrededor de 2040 o 2050 [fuentes: Jones ; Muro ]. Zehst viajará al doble de la velocidad y altitud del Concorde, a un precio de boleto de alrededor de € 6,000 ($ 8,500) [fuente: Lichfield ].

Si tiene éxito, Zehst transportará entre 50 y 100 personas entre París y Tokio en 2,5 horas (en comparación con las 11 actuales) utilizando tres sistemas de propulsión. Dos turboventiladores impulsarán el avión en una subida empinada a alrededor de Mach 0,8, después de lo cual dos propulsores de cohetes se harán cargo, acelerando el vehículo a Mach 2,5, lo suficientemente rápido como para que los estatorreactores se activen y propulsen el avión a alrededor de Mach 4. Acercándose a su destino, el avión se deslizaría, con sus turboventiladores encendiéndose nuevamente, y aterrizaría con energía [fuente: Wall ].

El principal competidor de Airbus, Boeing, abandonó su supersónico Sonic Cruiser para desarrollar el subsónico 787 Dreamliner , pero nunca se puede descartar por completo a la compañía, particularmente debido a sus contratos militares, que la mantienen firmemente en el juego de aviones de alta velocidad. A pesar de su dudoso historial de pruebas, la tecnología detrás del X-51A WaveRider de Boeing, que vuela sobre su propia onda de choque y ha roto Mach 5 varias veces, podría formar la base para eventuales aplicaciones espaciales o comerciales [fuentes: Bartkewicz ; Boeing ].

Mientras tanto, la compañía aeronáutica europea HyperMach ha anunciado SonicStar, un avión sin estampido sónico diseñado para volar el doble de rápido que el Concorde. Según HyperMach, SonicStar navegará a Mach 3,6 a una altitud de 60.000 pies (18.300 metros) y transportará de 10 a 20 pasajeros entre Nueva York y Dubái en dos horas y 20 minutos. La compañía cree que puede hacer que el avión vuele en junio de 2021 [fuente: Jones ].

Adoptando un enfoque suborbital, la empresa aeroespacial XCOR, con sede en California, está trabajando en Lynx, un avión comercial de dos asientos diseñado para vuelos supersónicos a gran altitud. Si tiene éxito, Lynx navegará a más de 2,500 mph (4,000 kph) a una altitud de 62 millas (100 kilómetros), luego descenderá, minimizando el molesto arrastre atmosférico, la fricción y la turbulencia [fuente: Waldron ].

A fin de cuentas, cambiar el sueño hipersónico por un vuelo hiperbólico podría tener sentido práctico.

El "Concordski"

Aunque el Concorde gobierna los cielos supersónicos en la memoria de la gente, el Tupolev Tu-144 de fabricación soviética se impuso como el primer avión de transporte supersónico en entrar en servicio comercial. Sin embargo, el Concorde superó con creces a su competidor soviético: en 1978, el Tu-144 suspendió el servicio después de 102 vuelos de pasajeros, asesinados por la falta de alcance del avión y numerosas fallas técnicas. La NASA y Rusia utilizaron más tarde un Tu-144 modificado como laboratorio volador para estudiar el vuelo supersónico [fuente: NASA ].

El problema con el vuelo rápido es que las perturbaciones solo pueden propagarse tan rápido a través de un fluido, incluido el aire. Acérquese o exceda esa velocidad, y es la diferencia entre deslizarse a través de un charco de agua y caer de barriga por la inmersión alta. En lugar de luchar en una batalla tan brutal, algunos optan por evitar la atmósfera por completo y hacer saltos suborbitales que rozan el espacio.

Los aviones espaciales , naves espaciales totalmente reutilizables que vuelan en el espacio o la atmósfera, y los saltadores comerciales de gran altitud han resurgido con el crecimiento de la industria de los vuelos espaciales comerciales. Idealmente, tales naves podrían despegar y aterrizar desde las pistas pero, al menos por ahora, siguen siendo sueños imposibles. Así como los diseños subsónicos, supersónicos e hipersónicos funcionan mejor en sus propios regímenes de vuelo, los sistemas de control y propulsión atmosférica difieren de los que funcionan bien en el espacio. Con esto en mente, la mayoría de los diseños se basan en un plan de dos etapas, siendo transportados por un avión o cohete "nave nodriza" antes de activar sus sistemas de vuelo a bordo.

Por ejemplo, la compañía de Richard Branson, Virgin Galactic, planea llevar pasajeros al borde del espacio (alrededor de 62 millas o 100 kilómetros) en SpaceShipTwo, un planeador cohete de 60 pies (18 metros) para seis personas colgado debajo del avión. Víspera de la Madre Virgen. Cuando el portaaviones de doble fuselaje alcance los 50,000 pies (15,240 metros), SpaceShipTwo se separará, volará y se deslizará hacia la Tierra después de reducir primero su reingreso a través de una técnica especial de arrastre "desvanecimiento" [fuente: Chang ]. La compañía de Branson también ha firmado un acuerdo de cooperación con Sierra Nevada Space Systems, posiblemente para actuar como distribuidor para reservar vuelos espaciales a bordo de su nave de pasajeros planificada, Dream Chaser [fuente: Chang ].

El Dream Chaser es un mini transbordador reutilizable basado en el Bor-4, el difunto diseño del transbordador espacial de la Unión Soviética. Se lanzará a través de un cohete Atlas V y aterrizará como un avión. Sierra Nevada planea contratar agencias espaciales para transportar hasta siete astronautas y carga entre la Estación Espacial Internacional (ISS) y la Tierra [fuente: Chang ]. En agosto de 2012, el proyecto recibió $ 212,5 millones del programa Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap) de la NASA para continuar el desarrollo [fuente: Sierra Nevada ].

Los aviones espaciales podrían necesitar esos pasajeros comerciales si no pueden ponerse al día con la competencia por las entregas espaciales. Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) entregó carga a la ISS en octubre de 2012 utilizando un enfoque más tradicional de cohete y cápsula. Orbital Sciences Corp., que estaba desarrollando un avión espacial hasta que el proyecto perdió los fondos de la NASA , ha adoptado una versión no reutilizable de este método para sus carreras de suministro planificadas de ISS [fuente: Orbital ].

Los vuelos suborbitales supersónicos, hipersónicos o de alto salto pueden ser la ola del futuro, pero solo el tiempo dirá si, o cuándo, despegarán.

El más rápido y el más alto

Toda esta charla sobre la velocidad que rasga el aire y la altitud que roza el espacio podría dejarlo preguntándose qué tan alto o qué tan rápido ya hemos llegado.

A partir de noviembre de 2012, el avión cohete X-15 tiene el récord de velocidad no oficial del mundo, 4.520 mph (7.274 kph, un Mach 6,7 hipersónico), y el récord de altitud no oficial, 354.200 pies (107.960 metros) [fuentes: Darling ; flechero ; NASA ]. El X-15 fue el nieto experimental del X-1 de Chuck Yeager, que primero rompió la barrera del sonido a Mach 1.06 (702 mph o 1130 kph), y es el antepasado del transbordador espacial y los aviones espaciales modernos [fuente: Darling ].

En cuanto a los aviones propulsados ​​por aire, Eldon W. Joersz estableció el récord de velocidad, 2.193,17 mph (3.529,56 kph), en un Lockheed SR-71 Blackbird el 28 de julio de 1976 [fuente: FAI ]. El 31 de agosto de 1977, el piloto soviético Alexandr Fedotov estableció el récord de altitud, subiendo a 123 524 pies (37 650 metros) en su MiG E-266M [fuente: FAI ].

Nota del autor: ¿Podría viajar de Nueva York a Los Ángeles en 12 minutos?

Cartas sobre la mesa: no puedo imaginar un avión hipersónico que pueda transportar suficientes pasajeros para hacer un modelo de negocio que valga la pena; ni puedo concebir uno que no asustaría a sus pasajeros cada vez que volaran en él. Sin embargo, de alguna manera la idea de los saltos suborbitales, en particular lanzados desde una nave nodriza de un avión, no me desconcierta.

Tal vez solo creo que volar al espacio, aunque sea por unos minutos, valdría la pena el riesgo. Es una pena que Virgin Galactic no incluya una clase de entrenador y probablemente nunca lo hará; para esa vista, viajaría en un portaequipajes.

Espero estar equivocado, pero no puedo ver el turismo espacial o los "viajes espaciales" como algo más que un patio de recreo para los ricos, si es que eso. La tragedia es que, incluso si despegan, los rostros de los pasajeros probablemente permanecerán enterrados en sus BlackBerries durante todo el vuelo.

Lo que trae a colación otro punto: en ningún momento de la historia hemos tenido menos necesidad de viajar y más necesidad de conservar recursos. Vivimos en una era de teletrabajo, teleconferencias y reuniones virtuales, donde el "tiempo cara a cara" está a un clic de distancia. La nuestra es también una época de cambios ambientales inminentes y precios de combustible altísimos. Sabiamente, los diseñadores de aviones como el Zehst se han centrado en tecnologías y combustibles más ecológicos, pero tal vez ese dinero podría gastarse mejor en otra parte.

Artículos relacionados