Japón derriba las leyes de la naturaleza: prueba con éxito un motor de avión hipersónico que alcanza 6.100 km/h de velocidad

La Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y tres universidades del país completaron el primer ensayo nacional de combustión hipersónica a Mach 5, según confirmó JAXA en su portal oficial. El experimento validó por primera vez en Japón la tecnología necesaria para desarrollar aeronaves capaces de volar a cinco veces la velocidad del sonido.

El ensayo se realizó en las instalaciones del Centro Espacial Kakuda de JAXA, en la prefectura de Miyagi, con un vehículo experimental de aproximadamente dos metros de longitud propulsado por un estatorreactor de hidrógeno.

¿Qué ha logrado Japón con este ensayo de motor hipersónico?

El proyecto es un trabajo conjunto entre las instituciones de Japón, JAXA, la Universidad de Waseda, la Universidad de Tokio y la Universidad de Keio. El objetivo era someter el vehículo completo a condiciones equivalentes a un vuelo real a Mach 5, analizando de forma simultánea la combustión del motor, la estabilidad aerodinámica y el funcionamiento del sistema de control.

Las cuatro instituciones lograron estabilizar la combustión del estatorreactor de hidrógeno bajo condiciones hipersónicas. El ensayo también validó la integración aeronave-motor, uno de los principales retos del vuelo hipersónico, ya que a esas velocidades el fuselaje y la propulsión interactúan de forma estrecha y deben diseñarse como un sistema único.

La investigación cuenta con el respaldo de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, según informa el medio especializado Hispaviación. Los socios llevan años desarrollando de forma conjunta los subsistemas del vehículo, que fue sometido en esta ocasión a condiciones de Mach 5 como sistema integrado por primera vez.

¿Qué es una velocidad Mach 5?

Mach 5 es una medida que equivale a cinco veces la velocidad del sonido, lo que en términos prácticos sitúa la aeronave en torno a los 6.125 km/h a nivel del mar. A mayor altitud, donde el aire es más frío y menos denso, el sonido viaja más despacio y la cifra baja hasta unos 5.339 km/h, aunque la velocidad real de la aeronave sea la misma.

Es la razón por la que los ingenieros trabajan con el número de Mach y no con kilómetros por hora, ya que el comportamiento del aire alrededor del vehículo depende de la relación entre ambas velocidades, no del valor absoluto.

A partir de Mach 5 empieza el régimen hipersónico, una categoría distinta al vuelo supersónico. A esas velocidades, el aire frente a la aeronave no tiene tiempo de apartarse y se comprime de forma tan violenta que alcanza temperaturas de miles de grados. Los materiales se comportan de otra manera, las ecuaciones cambian y el diseño de la estructura, el motor y los sistemas de control tiene que resolverse como un único problema integrado.

¿Cómo soporta el calor un avión que vuela a 6.100 km/h?

A Mach 5, la temperatura del aire que rodea la aeronave alcanza aproximadamente 1.000°C. Sin embargo, la estructura de protección térmica del vehículo experimental mantuvo el interior a temperaturas próximas a la temperatura ambiente, lo que permitió que los sistemas electrónicos de control funcionaran con normalidad durante la prueba, según confirmó JAXA.

Este resultado es clave para el desarrollo de aeronaves hipersónicas tripuladas. A diferencia del enfoque de los misiles hipersónicos militares, los vehículos de pasajeros requieren que los sistemas electrónicos y los ocupantes soporten el vuelo durante periodos prolongados, lo que exige una solución de protección térmica mucho más rigurosa.

¿Qué aplicaciones tiene este motor hipersónico?

Las cuatro instituciones apuntan a dos aplicaciones principales. La primera es un avión de pasajeros hipersónico capaz de cruzar el Pacífico entre Japón y Estados Unidos en aproximadamente dos horas, frente a las doce o trece horas de un vuelo convencional. La segunda es un plano espacial capaz de alcanzar altitudes de unos 100 kilómetros, en el límite entre la atmósfera y el espacio.

Tanto el estatorreactor de hidrógeno como el sistema de protección térmica validados en Kakuda son componentes críticos para ambas aplicaciones. El ensayo representa el primer paso experimental demostrado en suelo japonés hacia esos objetivos.

El siguiente paso del proyecto es una prueba de vuelo completa. El vehículo experimental será lanzado mediante un cohete portador para alcanzar condiciones reales de vuelo hipersónico, algo que el ensayo en banco de pruebas del Centro Kakuda solo puede simular.