¿Podremos volar de París a Nueva York en menos de una hora sin agravar el calentamiento?

Los aviones de pasajeros se han diseñado tradicionalmente con la eficiencia y la seguridad en mente, aunque cada vez se tiene más en cuenta la neutralidad climática. Por tanto, cabe preguntarse: ¿Podremos algún día volar de París a Nueva York en menos de una hora sin agravar el calentamiento global?

Es lo que propone el proyecto europeo STRATOFLY: un avión Mach 8, esto es, una aeronave hipersónica que alcanza una velocidad de al menos 9.500 kilómetros por hora, o aproximadamente ocho veces la velocidad del sonido. El proyecto STRATOFLY, desarrollado entre 2018 y 2021, se basó a su vez en tres proyectos europeos de investigación anteriores sobre el mismo tema. “No será fácil”, señala Nicole Viola, coordinadora de STRATOFLY y profesora en el Politécnico de Turín (Italia). “Tal vez todavía no estemos preparados para el Mach 8, pero estoy segura de que llegaré a ver en vida un avión hipersónico”.

STRATOFLY diseñó un prototipo en forma de modelo informático de avión hipersónico propulsado por hidrógeno. El proyecto se centró en maneras innovadoras de propulsar un avión capaz de transportar a trescientos pasajeros.

Mientras tanto, el interés político en la UE por el transporte aéreo supersónico de pasajeros ha disminuido, sobre todo debido a cuestiones medioambientales, a las que hay que sumar el ruido y las emisiones contaminantes que provocan el cambio climático. Recientes iniciativas legislativas de la UE, entre las que se cuenta una nueva ley para reducir las emisiones de la aviación, han puesto de relieve el escepticismo político en Europa, ya que limitan los incentivos para los vuelos comerciales supersónicos.

Aun así, en los campos de la aviación civil y la investigación siguen surgiendo ideas ambiciosas para desarrollar aviones más rápidos y limpios. Aunque podrían pasar muchas décadas hasta que estas tecnologías entren en funcionamiento, los científicos consideran que es importante soñar a lo grande.

No tan rápido

El diseño de STRATOFLY planteó muchas dificultades tecnológicas. No obstante, uno de los mayores obstáculos no era realmente crear una aeronave que pueda volar rápido, sino diseñar una que también pueda hacerlo lentamente. “El problema no es la fase hipersónica”, explica Viola.

El avión hipersónico con el que Viola y sus colegas soñaban no solo debe volar a gran velocidad, sino también despegar y aterrizar a velocidades mucho menores. Esto complica la fase de diseño. Un motor capaz de alcanzar velocidades hipersónicas, por ejemplo, no es la mejor opción para velocidades más bajas. Un motor hipersónico también requiere una gran entrada para “aspirar” aire, que se mezcla con hidrógeno. “A más velocidad, mayor entrada de aire”, comenta Viola. Pero a menor velocidad, el motor necesita aspirar menos aire, lo que obliga a los científicos a buscar un punto medio en el diseño.

La aeronave de noventa y cuatro metros cuenta con una entrada de aire de grandes dimensiones en el morro, con puertas correderas para regular la toma de aire. Desde el despegue hasta conseguir una velocidad de 5.000 kilómetros por hora, seis motores más pequeños hacen todo el trabajo. Por encima de esa velocidad, un motor enorme que se extiende por toda la cola impulsa al avión hacia delante. Más allá de cuestiones puramente de diseño, STRATOFLY ha demostrado las ventajas de utilizar hidrógeno líquido en lugar de hidrocarburos como combustible de aviación.

Regreso al futuro

La propuesta de STRATOFLY es meramente un concepto diseñado para demostrar cómo sería un avión hipersónico. Permite a los investigadores probar y reflexionar sobre nuevas tecnologías que podría llevar décadas materializar con éxito.

Sin embargo, hoy en día, la industria de la aviación podría volver a los aviones supersónicos como el famoso Concorde, que estuvo activo durante más de treinta años antes de que lo retiraran en 2003. Lo utilizaron Air France y British Airways, y debe su notoriedad sobre todo a sus rutas París-Nueva York y Londres-Nueva York, con una duración de viaje de ida de entre tres y tres horas y media.

La empresa estadounidense Boom Aerospace ya ha firmado contratos de diseño supersónico con United Airlines y American Airlines. El vuelo hipersónico ya atrae atención más allá de la aviación civil. La industria espacial tiene en el punto de mira esta tecnología para construir naves que puedan despegar como un avión; un desarrollo que podría reducir la necesidad de costosos lanzamientos de cohetes. “Lo hipersónico se encuentra entre la aviación y el espacio”, afirma Viola. “Por lo que, al final, veremos como uno de los dos campos adopta esta tecnología”.

Despejar el medioambiente

Independientemente de si estos vuelos de alta velocidad resultan posibles, hacer que los combustibles de aviación sean más limpios es una prioridad creciente para la UE. Hoy en día, la aviación representa aproximadamente el 2,5 % de las emisiones mundiales de CO₂.

El hidrógeno podría ser la solución, según el profesor Bobby Sethi de la Universidad de Cranfield, en Reino Unido. “Llevamos mucho tiempo investigando el hidrógeno para aviación”, explica Sethi. “No obstante, los costes empañaron el entusiasmo durante mucho tiempo, aunque su adopción es una cuestión de tiempo, no de condicionales”. Ha coordinado el proyecto europeo ENABLEH2, que concluyó en noviembre del pasado año tras cuatro años de estudio del potencial del hidrógeno en aviación.

El hidrógeno ofrece muchas ventajas, según Sethi. Es uno de los elementos más abundantes de la Tierra y, si se genera con energías renovables, no emite CO₂. Además, la investigación de ENABLEH2 demostró que los sistemas de combustión del hidrógeno emitirán menos NOx, otro gas de efecto invernadero, que el queroseno.

Por otra parte, los aviones propulsados con hidrógeno pueden recorrer distancias más largas que las aeronaves eléctricas, que posiblemente se destinen a vuelos de corto y medio alcance.

Itinerarios de transición

Pero no hay que dejar de lado los costes. El hidrógeno se comporta de manera distinta al combustible de aviación convencional, lo que implica volver a diseñar aviones y algunos aeropuertos, transición esta que podría llevar de veinte a treinta años, según apunta Sethi.

“Podríamos volver a diseñar técnicamente un avión ya existente, como el Airbus A380, para que funcione con hidrógeno”, dice. “Pero habría que instalar tanques de hidrógeno en la aeronave. No podemos almacenar el combustible en las alas como se hace hoy en día, por lo que este modelo es poco competitivo con combustibles de aviación normales o sostenibles”.

Por eso, la mayoría de predicciones prevén un periodo intermedio en el que la industria podría usar combustibles de aviación sostenibles (SAF por sus siglas en inglés) alternativos, que normalmente se elaboran a partir de biomasa o residuos y que producen menos CO₂ a lo largo del ciclo de vida que los convencionales.

Según Sethi, sería mejor “centrarse en la captura del carbono generado por las emisiones de la aviación en el periodo intermedio e invertir de forma agresiva en el hidrógeno para reducir el tiempo de transición”. Independientemente del camino que se tome, la clave para Sethi es un futuro a largo plazo y sostenible para la industria. “La aviación tiene enormes beneficios sociales y económicos”, señala. “Ha reducido drásticamente el tiempo de transporte por todo el mundo y ha impulsado el crecimiento económico gracias a, por ejemplo, el turismo. No podemos dejar que se destruya”.

La investigación descrita en este artículo ha sido financiada con fondos de la UE. Artículo publicado originalmente en Horizon, la Revista de Investigación e Innovación de la Unión Europea.

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