Suena al futuro y, sin embargo, de momento solo forma parte de nuestro pasado. La aviación supersónica -aquella que supera a la velocidad del sonido- lleva dando que hablar desde mediados del siglo XX, y aunque desde entonces muchas aeronaves han superado esa barrera, todavía no hemos acabado de dar el salto definitivo en cuanto a vuelos comerciales se refiriere. Sin embargo, la NASA está ultimando el desarrollo de un avión que podría dar el empujón definitivo.

A lo largo de la historia sólo ha habido dos aeronaves que operaran con vuelos supersónicos comerciales: el Tupolev Tu-144 de la URSS y el mítico Concorde, construido por fabricantes británicos y franceses. Este último es sin duda el más recordado. Cruzaba el charco entre París y Nueva York en tres horas y media, y estuvo operativo durante casi 30 años hasta su retirada en 2003. Por eso está considerado como un auténtica maravilla de la ingeniería. Sin embargo, el accidente de una de estas aeronaves en el año 2.000 (en el que murieron 113 personas), junto a su escasa rentabilidad y los problemas del ruido, hicieron que dejara de prestar servicio definitivamente.

El sonido es, precisamente, una de las claves del asunto. Y es que cuando un avión, o cualquier otro objeto, supera la velocidad del sonido (que es de 1235 km/h en un entorno de 20ºC y un 50% de humedad, porque varía en condiciones distintas), se produce la llamada explosión sónica, un estruendo que puede alcanzar los 110 decibelios. Ahí es dónde llegamos al X-59, un avión supersónico que está siendo desarrollado por la NASA pero que será "silencioso", y que está previsto que vuele por primera vez en 2024.

"Los vuelos supersónicos comerciales no están prohibidos, simplemente no son económicamente viables, y esa es la razón por la que después del Concorde no se ha desarrollado ningún otro avión supersónico de pasajeros", desliza Andrea Cini, miembro del grupo de investigación en ingeniería aeroespacial de la Universidad Carlos III de Madrid. "Lo que sucede es que, debido a cuestiones de seguridad, el vuelo supersónico y los ruidos relacionados sólo están permitidos sobre el agua, lo que limita la velocidad de vuelo a transónica -por debajo de la supersónica- en tierra", añade.

Hace más de 50 años que EEUU prohibió los vuelos supersónicos comerciales sobre tierra debido a la preocupación por el ruido generado por los estampidos sónicos. Pero Cini apunta que la apuesta con el X-59 es que el estampido sónico sea silencioso, lo que le permitiría volar también sobre tierra firme y posibilitaría "rutas aún más rápidas para conectar distintos continentes".

La más optimista al respecto es, de hecho, la propia NASA: "La restricción de que los viajes más rápidos que el sonido solo puedan hacerse sobre el océano entró en vigor en 1973, y ha afectado a las empresas comerciales supersónicas desde entonces. Pero si las reglas cambian, una nueva flota de aviones supersónicos comerciales se volverá viable, permitiendo a los pasajeros subirse a un avión y llegar desde destinos lejanos en la mitad del tiempo".

"Aunque el X-59, un avión monopilotado, nunca transportará pasajeros, los fabricantes de aviones pueden optar por incorporar su tecnología en sus propios diseños. Así que, aunque parezca que estamos muy lejos, los vuelos comunitarios, la recopilación de datos y un posible nuevo mercado comercial para los vuelos supersónicos sobre la tierra están a la vuelta de la esquina", reiteraron desde la propia agencia espacial ya en 2021.

¿Qué se sabe del X-59?

A principios de este año la NASA informó que el vuelo inaugural del X-59 tendría lugar en 2024. Y aunque no especificaron la fecha, el plan es que la aeronave sobrevuele el campo de pruebas del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong que la agencia tiene en California, así como diversas ciudades de todo el país "para medir la respuesta de la gente al sonido sónico producido por la aeronave, si es que escuchan algo". Los datos recopilados se entregarán a la Administración Federal de Aviación de EEUU y a la Organización de Aviación Civil Internacional para que los consideren a la hora de modificar las prohibiciones existentes sobre los vuelos supersónicos sobre la tierra.

Lo cierto es que el proyecto lleva años gestándose, y ha retrasado su estreno, previsto inicialmente para 2021 y luego para 2023. Pero la NASA comunicó hace solo unos días de que las pruebas de preparación están "avanzando", por lo que parece que todo va según lo previsto. A lo largo de este tiempo se han ido publicando más detalles del avión. Sabemos, por ejemplo, que tendrá más de 30 metros de largo. Y también que utilizará el tren de aterrizaje de un caza F-16 de la Fuerza Aérea estadounidense, la cabina de un T-38 y el motor de un F18 Super Hornet.

"El avión no será totalmente silencioso, pero se caracterizará por un estampido sónico reducido. El objetivo ideal es que tenga la misma huella sonora que un vuelo transónico estándar, pero supongo que no se alcanzará en la primera demostración, que estará centrada en probar la viabilidad del vuelo supersónico con bajo estampido sónico. Si tiene éxito, el X-59 será ligeramente más ruidoso que un Airbus A350, pero mucho más silencioso que el Concorde. Las fuentes de ruido típicas del vuelo provocadas por la interacción fluido-estructura del fuselaje y el motor seguirán presentes, pero se atenuará la rotura de la barrera del sonido, principal contaminación acústica del vuelo supersónico", relata Cini.

De acuerdo con el experto, la nave ha requerido un rediseño total para optimizarla al máximo, basada no sólo en la aerodinámica, sino también en la aeroacústica y la generación de ondas de choque. Esto ha provocado, a su vez, cambios en el diseño estructural del fuselaje, las respuestas de la dinámica de vuelo y la calidad del manejo, así como el diseño del motor y de los sistemas. Pero quizás el desarrollo del motor sea lo que plantee más retos desde el plano técnico, en particular en lo que se refiere a la neutralidad de carbono. Aunque es probable que el primer prototipo no aborde este problema, y se encargue únicamente de la tarea de producir la cantidad de empuje necesaria para un vuelo supersónico sostenido manteniendo bajos los decibelios del motor.

Con todo, Cini sostiene que los problemas más importantes son otros: "No cabe duda de que este concepto tiene el potencial de mejorar la viabilidad de los vuelos supersónicos, pero los verdaderos obstáculos que hay que superar son el precio de los billetes de avión supersónicos, que lo convierten en un nicho de mercado, y la percepción y aceptación públicas de un tipo de vuelo considerado innecesario y altamente contaminante, en plena campaña masiva de descarbonización de la aviación. Para que el vuelo supersónico sea viable y tolerado, tendrá que ser silencioso y además neutro en carbono, lo que plantea retos técnicos adicionales". 

Un avión dirigido por una pantalla

Otra de las particularidades del X-59 es que no tendrá parabrisas delantero. El piloto verá el cielo a través de un monitor 4K, que mostrará imágenes procesadas por ordenador de dos cámaras montadas por encima y por debajo del morro del avión. La NASA lo ha bautizado como el Sistema de Visión Externa (XVS), y asegura que servirá para ayudar a maniobrar con seguridad en el cielo. Aunque prácticamente era la única opción que había para que todo cuadrara, porque la forma de la aeronave, y especialmente su morro alargado, no permiten una cubierta de cabina que sobresalga.

Vista desde la cabina del piloto | NASA

"Desde un punto de vista técnico, la implantación es sencilla. El problema del vuelo con pasajeros suele ser garantizar la seguridad, y el uso de un sistema de visión por cámara introduce otra fuente potencial de fallos por errores del sistema. Habrá que implementar la redundancia y la medición de fallos para reducir la probabilidad de errores por debajo de 10^-9. Y además, como cualquier otro sistema electrónico, puede ser interferido por hackers y terroristas, lo que supone una amenaza adicional para la seguridad de los pasajeros", afirma Cini.

El investigador apostilla que habrá que aplicar sistemas anti-interferencias y contramedidas de ciberseguridad. Pero, de nuevo, incide en que es un camino que debíamos recorrer: "La ventaja de esta tecnología y la razón de su empleo es que los aviones supersónicos deben tener un morro alargado y puntiagudo y un ala en delta que impide una visibilidad clara de la pista en los aterrizajes y despegues con gran ángulo de ataque. El Concorde resolvió el problema de la visibilidad con un complejo mecanismo consistente en un morro móvil morphing. Hoy en día, la tecnología de las cámaras está tan avanzada que el uso de una pantalla como ventana frontal resulta una solución eficaz y ligera. Pero la aceptación de esta tecnología por los pasajeros será un factor importante para su implantación".