Un cañón electromagnético gigante podría lanzar aviones hipersónicos al espacio

Un equipo de investigadores busca construir un cañón electromagnético que pueda lanzar aviones al espacio a altas velocidades.

Diseño de avión espacial chino. Foto: Weibo — Diseño de avión espacial chino. Foto: *Weibo*

Los científicos e ingenieros chinos han estado trabajando para combinar importantes avances tanto en el lanzamiento electromagnético como en el vuelo hipersónico en los últimos años. Básicamente, su objetivo es utilizar pistas de lanzamiento electromagnéticas gigantes para ayudar a los aviones hipersónicos a acelerar a Mach 1,6 (1.975 km/h). El avión se separará de la pista, encenderá sus motores y entrará al espacio a siete veces la velocidad del sonido (8.643 km/h). El avión espacial de 50 toneladas, más largo que un Boeing 737, es parte del proyecto Tengyun anunciado en 2016, informó el Mail el 14 de marzo.

Utilizar la propia energía del avión para despegar requiere enormes cantidades de combustible. Para garantizar la seguridad durante el despegue a baja velocidad, los científicos e ingenieros necesitan ajustar el diseño aerodinámico y la disposición del motor, lo que afecta el rendimiento del vuelo a alta velocidad. Sin embargo, el equipo de expertos que trabaja en el proyecto confía en que pueda resolver muchos problemas diferentes.

"La tecnología de lanzamiento electromagnético proporciona una solución prometedora para superar los desafíos antes mencionados, convirtiéndose en una tecnología estratégica perseguida por los países líderes del mundo", dijo el científico Li Shaowei del Instituto de Investigación de Tecnología de Vehículos Aéreos de la Corporación de Ciencia e Industria Aeroespacial de China (CASIC), en un artículo publicado en la revista Acta Aeronautica.

Para probar la hipótesis, CASIC, uno de los principales contratistas de defensa y aeroespacial de China, construyó una instalación de pruebas de levitación magnética de alta velocidad y bajo vacío de 2 kilómetros en Datong, provincia de Shanxi. La instalación puede impulsar objetos pesados a velocidades de 1.000 km/h, cerca de la velocidad del sonido. En los próximos años, la longitud de la pista de pruebas aumentará hasta alcanzar una velocidad máxima de funcionamiento de 5.000 km/h.

Es una instalación de propulsión electromagnética dedicada al desarrollo de trenes de alta velocidad de próxima generación, al tiempo que recopila datos científicos y técnicos importantes para el proyecto de lanzamiento espacial electromagnético. Mientras tanto, en Jinan, la capital de la provincia de Shandong, otra gigantesca pista de levitación magnética que soporta un experimento de rickshaw electromagnético de ultra alta velocidad también está funcionando bajo la supervisión de la Academia China de Ciencias (CAS).

China no es el primer país en proponer un sistema de lanzamiento espacial electromagnético. Ideas como esta existen desde la Guerra Fría. En la década de 1990, la NASA intentó convertir la idea en realidad, y el primer paso fue la construcción de una mini pista de pruebas de 15 metros. Sin embargo, debido a la falta de financiación y a dificultades técnicas, la longitud real de la zanja terminada fue inferior a 10 m. Finalmente, el proyecto fue abandonado y los líderes gubernamentales y militares destinaron recursos al desarrollo de tecnología de catapulta electromagnética de baja velocidad para portaaviones. Pero el USS Ford, el primer portaaviones que incorporó esta nueva tecnología, también tuvo problemas. Debido a importantes reveses en la tecnología de lanzamiento electromagnético, el ejército estadounidense dejó de desarrollar algunos proyectos relacionados, como el cañón de riel, y dedicó su presupuesto a misiles hipersónicos.

Al principio del estudio, Li y sus colegas descubrieron que la NASA no realizó ninguna prueba en túnel de viento para garantizar la capacidad de la nave espacial de sobrevivir a la separación de la fosa. La idea original de la NASA era acelerar el transbordador a 700 km/h, suficiente para eliminar la necesidad de cohetes, pero los científicos chinos dijeron que esta velocidad era demasiado baja. Sin embargo, a medida que aumenta la velocidad, el flujo de aire entre la aeronave, el vehículo de remolque electromagnético y la ranura del suelo se vuelve muy complicado. Así, una de las primeras cosas que el equipo del proyecto tuvo que confirmar fue que el avión se separaría de la pista de forma segura.

El equipo de Li realizó simulaciones por computadora y pruebas en túnel de viento. Los resultados revelaron que cuando el avión cruzó la barrera del sonido, múltiples ondas de choque se propagaron por su parte inferior, impactando el suelo y generando reflejos. La onda de choque interrumpe el flujo de aire y envía bolsas de aire infrasónicas entre la aeronave, el vehículo de remolque electromagnético y la trinchera. Cuando el vehículo remolcador alcanza la velocidad objetivo, libera la aeronave y frena abruptamente, el flujo de aire turbulento inicialmente eleva la aeronave, luego cambia a empuje descendente después de 4 segundos, según los resultados de las pruebas en el túnel de viento.

Si los pasajeros están en el avión, pueden experimentar breves períodos de mareos o ingravidez. Pero a medida que aumenta la distancia entre el avión y la ranura, la intensidad del flujo de aire disminuye hasta desaparecer por completo. Con el sonido del motor, el avión entró en una fase de ascenso rápido. Aunque se necesitan más pruebas en la práctica, el equipo concluyó que el método es seguro y factible. Aunque los cohetes reutilizables de SpaceX han reducido el costo del lanzamiento de satélites a 3.000 dólares por kilogramo, algunos científicos estiman que los sistemas de lanzamiento espacial electromagnéticos podrían reducir el costo a 60 dólares por kilogramo.

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