L'avió hipersònic: Barcelona-Nova York en dues hores, però potser d'aquí 30 anys

Fa vora tres anys, el juny del 2018, Boeing va presentar el seu futur avió hipersònic, capaç de volar de Barcelona a Nova York en dues hores. La rapidesa de l'avió contrasta amb la lentitud del seu desenvolupament: l'empresa nord-americana calcula que oferirà vols comercials d'aquí 20 o 30 anys.

La raó és que els motors hipersònics no estan prou desenvolupats tecnològicament i que aquestes naus han de resistir temperatures molt altes degudes a la fricció.

Fa pocs dies, enginyers de la Universitat de Florida Central (CFU) van anunciar que, per primer cop, havien estabilitzat durant tres segons una ona de detonació i havien provocat una reacció hipersònica en una cambra situada dintre d'un motor a reacció.

Els seus resultats s'han publicat a la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). Segons Kareem Ahmed, professor de la CFU i coatuor del treball, el descobriment "té el potencial de revolucionar els sistemes de propulsió hipersònica". I afegia això:

"S'està intensificant un esforç internacional per desenvolupar sistemes prou sòlids de propulsió per a vols hipersònics i supersònics que ens permetrien volar a través de la nostra atmosfera a velocitats molt elevades i també entrar i sortir d'atmosferes d'altres planetes."

Tot i l'espectacular anunci, la nota de premsa de la universitat diu que aquests vols hipersònics seran possibles "en les pròximes dècades". Aclareixen que a part de motors calen materials prou resistents per fabricar els avions.

De fet, l'article revela un més dels avenços que de tant en tant es produeixen en aquest camp de cara a construir avions hipersònics. I encara falta molt perquè tinguin aplicació pràctica, com explica al 324.cat Miquel Sureda, físic i doctor en enginyeria aeroespacial de la Universitat Politècnica de Catalunya:

"L'article parla d'unes condicions experimentals de certs fluids que podrien potencialment acostar-nos a una tecnologia clau per a un futur avió hipersònic. Tot i això, està en un nivell de desenvolupament tecnològic molt baix i no es pot entendre com un sistema de transport a curt termini, sinó com una possibilitat que ara mateix està al límit de la ciència-ficció."

Supersònics i hipersònics

Els vols hipersònics són un pas molt més enllà dels supersònics. La velocitat del so a 20 graus és de 343 m/s –uns 1.234 km/h. Un vol es considera supersònic si supera la velocitat del so --el que s'anomena Mach 1.

Perquè sigui hipersònic, l'avió ha d'anar almenys a quatre vegades la velocitat del so o Mach 4 --uns 6.800 km/h. En comparació, els vols comercials actuals arriben al voltant de 1.000 km/h.

Les dificultats per aconseguir-ho són enormes i també hi ha, com veurem més endavant, condicionants ambientals i econòmics. Més de quatre dècades després dels vols dels primers avions, es va fer el primer vol supersònic tripulat.

Va ser el 14 d'octubre del 1947, quan el capità de les forces aèries nord-americanes Charles "Chuck" Yeager va pilotar un Bell X-1, avió que va anomenar "Glamurosa Glennis" en honor de la seva dona.

El següent pas havia de ser un vol hipersònic. Però el primer no va ser tripulat. Afortunadament, perquè el coet WAC Corporal que ho va aconseguir, impulsat per una V-2 o bomba volant, va arribar a 6,7 vegades la velocitat del so –Mach 6,7, uns 8.200 km/h–, però es va incendiar quan va tornar a entrar a l'atmosfera.

La primera persona que va fer un vol hipersònic va ser el rus Iuri Gagarin, el primer cosmonauta de la història, quan l'abril del 1961 va volar al voltant de la Terra en una nau Vostok.

El precedent del Concorde

Els vols supersònics han progressat molt, sobretot en el camp militar, però en el camp comercial han tingut un recorregut molt limitat.

El primer avió supersònic comercial va ser el Concorde, un projecte francobritànic que aconseguia Mach 2 --dues vegades la velocitat del so, uns 2.400 km/h– i volava a una altura de vora 18.000 metres.

Els seus vols van començar el 1976 i fins al 1977 no van poder cobrir el trajecte des de París o Londres fins a Nova York perquè el soroll que feia havia provocat que als Estats Units es prohibís el seu pas vora llocs habitats.

L'avió va tenir un accident el juliol de l'any 2000, quan accelerava per enlairar-se a l'aeroport de París. Van morir 113 persones, entre els passatgers, la tripulació i les quatre víctimes que es trobaven a l'hotel on va impactar l'avió.

Va deixar de ser operatiu el 2003, però la raó no va ser aquest greu accident, sinó la falta de rendibilitat. De París o Londres a Nova York trigava tres hores i mitja, però el cost era molt elevat i poca gent que volgués estalviar-se unes hores de trajecte podia pagar el passatge. Les aerolínies es van desinteressar.

A més, tenia un gran impacte ambiental pel consum de combustible i perquè les seves emissions contribuïen a destruir la capa d'ozó.

Només va tenir un competidor, l'avió supersònic rus Tupolev T-144, que podia portar 140 passatgers i era encara més sorollós. Es diu que els que hi viatjaven havien de comunicar-se escrivint els missatges en un paper.
 

Què podem esperar dels vols hipersònics?

Si els vols supersònics ja van tenir tan poc èxit comercial, cal pensar si els hipersònics tenen sentit. De moment, a part del Boeing de què parlàvem al principi, l'empresa Aerion, amb seu a Florida, també té projectes hipersònics. Però, de moment, segons va anunciar a finals de març, té previst començar a construir un avió supersònic, l'AS2, a partir del 2023 i fer vols comercials el 2026.

L'AS2 volaria de Nova York a Londres en quatre hores i mitja. Seria, doncs, més lent que el Concorde i portaria només entre vuit i dotze passatgers.

El seu successor seria l'AS3, que volaria a Mach 4 --quatre vegades la velocitat del so– i, per tant, quedaria lleugerament per sota del que es considera un avió hipersònic. Portaria 50 passatgers a distàncies de fins a 13.000 quilòmetres.

A finals de la dècada, l'AS3 aniria de Los Angeles a Tòquio en menys de tres hores. De fet, l'objectiu de l'empresa és unir dos punts qualssevol del planeta en aquest temps i els vols supersònics serien la primera etapa, com explica el president i CEO d'Aerion, Tom Vice:

"Els vols són el punt de partida, però només això: el començament. Nosaltres empenyem els límits del que és possible."

Però abans d'aconseguir-ho, cal superar molts problemes, com explica Miquel Sureda:

"Tot i que s'han de desenvolupar noves tecnologies, no crec que aquest sigui el principal problema que retarda aquests projectes de vol hipersònic. El més complicat és assegurar que les aeronaus siguin segures i rendibles."

Si amb l'escalfament global i la crisi climàtica s'està parlant, precisament, de reduir el nombre de vols, tenen sentit aquests projectes? Es poden aconseguir motors prou eficients i d'hidrogen, per exemple? Segons Sureda, "són mercats diferents":

"El futur de l'aviació de masses passa per repensar els combustibles i anar cap a un model més respectuós amb el medi ambient. Però els vols supersònics i hipersònics, si acaben comercialitzant-se, seran només assequibles per a grans fortunes o empreses que trobin valor a retallar molt el temps de vol entre continents."

Per tot això, l'enginyer i físic de la UPC considera més viables els vols suborbitals, com els que proposa Elon Musk i que portarien els passatgers de Nova York a Xangai --vora 12.000 quilòmetres– en 39 minuts, com mostra aquest vídeo:

Starship és una futura nau de l'empresa Space X de Musk. Representarà un sistema de transport reutilitzable, capaç de portar tripulació i càrrega a la Lluna o a Mart. A l'abril, la NASA va triar SpaceX per desenvolupar la nau que portarà novament humans a la Lluna, probablement aquesta mateixa dècada.

El 5 de maig, Starship va fer un nou vol de prova i va assolir els deu quilòmetres d'altura, abans de tornar a terra. Està previst que aviat faci el seu primer vol orbital de prova i que ja en pugui fer amb regularitat des de finals del 2021.

Però d'aquí a portar passatgers que puguin pagar el preu de recórrer en mitja hora uns milers de quilòmetres encara hi ha distància. Vist tot això, d'aquí uns 20 o 30 anys, què podem esperar? Així ho veu Miquel Sureda:

"Les tecnologies per poder transportar passatgers en vols suborbitals estan més desenvolupades que les necessàries pels futurs avions hipersònics. Tot i això, tinc dubtes de si hi haurà molta gent disposada a pujar a la punta d'un coet i pagar preus molt elevats, simplement per reduir temps de vol."