El Avion Stealth

Crear un avion que pueda dar la firma radar tan baja como sea posible ha sido un sueño de la industria aeronautica desde principios de los cuarentas, y aunque hasta ahora ha probado ser un concepto ilusorio, ha habido buenas ideas en el camino y algunos aviones han logrado en buena medida cierto grado de invulnerabilidad.

El mas famoso de ellos es el F-117, un aparato de ataque subsonico con tecnologia de los ochentas, lo mas fascinante de esta vieja maquina, es su apariencia, en vez de presentar un frente como todos los demas aviones, su fuselaje esta formado en la parte del morro de placas planas alineadas a diferentes angulos, de tal forma que la radiacion de un Radar incidente es reflejada en ciertas direcciones, menos en la que el radar recibe, usando el viejo y conocido efecto de la Ley de Bragg:

En la cual n es el n-esimo ciclo de la longitud de onda incidente λ; d, es el espacio entre las capas y θ es el angulo entre la onda incidente y la reflejada; si bien se habia encontrado este fenomeno en Rayos X y Cristales, fue muy practico ajustarlo a las ondas de radar, que se comportan de forma muy semejante a la luz, y el fenomeno recuerda fuertemente al efecto Brewster, en el cual la luz incidiendo sobre un material dielectrico transparente es totalmente convertida en luz refractada perfectamente polarizada, sin reflexion.

Pero por supuesto, un avion no puede ser hecho de vidrio dielectrico, ¿o si se puede?, ni el radar es luz normal, asi que fue necesario hacer algo de investigacion, los materiales novedosos en la decada de los ochentas eran las ceramicas, asi que me imagino que lograron crear una ceramica especial en el frente del aparato, con la capacidad de absorber y dispersar la radiacion del Radar, la especial forma triangular del aparato y sus caras planas anguladas, son para "montar", las ondas esfericas del radar de mejor forma, de tal modo que siempre lleguen al mismo angulo y sean refractadas y reflejadas mejor, al ser un material ceramico, esto le permitiria lidiar tambien muy bien con la disipacion del calor producido al absorber tanta radiacion.

Las toberas estan especialmente diseñadas para dejar una traza irrelevante sobre el cielo, las rejillas permiten al flujo del motor enfriarse mejor, de ahi la necesidad de ser subsonico, en esos momentos la tecnologia no permitia ocultar un posquemador, de igual forma, todas las lineas rectas frontales han desaparecido del avion, las tapas de los trenes, el capacete de la cabina, el deposito de armas y otros, cuentan con un borde tipo sierra, que permite dispersar mejor la energia.

No pude la tentacion de jugar al angulo de Bragg con este modelo, e hice un pequeño experimento, me pare exactamente al frente del modelo y tome una fotografia con el flash al maximo, la luz simula al radar, y puede verse extraordinariamente reflejada en la pared blanca y en el bote de aluminio colocado como palero experimental, pero en cambio, la nariz del F-117 permanece totalmente opaca, sin ningun reflejo delatador, incluso el frente de las alas permanece sin ningun brillo y el unico que hay es de las rejillas del intake, pero es muy poco.

El F-117 debe de haber evolucionado mucho, sus sucesores deben de ser aparatos supersonicos y con formas diferentes, si es que el material del que esta construido absorbe la radiacion, o bien de la misma forma, pero con otras funciones, si es la forma la que permite la refraccion.

Autor: Sergio Tellez Morales

Adios a los Transbordadores

Ha llegado el fin de los transbordadores espaciales, este año se radiaran de servicio los tres transbordadores sobrevivientes, el Discovery, Endeveaur y Atlantis, que seran enviados a museos, si bien era necesario ya retirarlos del servicio, esto puede implicar el fin de la investigacion espacial, en uno de sus actos mas estupidos, el gobierno de Obama ha decidio cancelar el programa espacial, el nuevo proyecto por naves espaciales llamado Constellation, ha sido eliminado, el abastecimiento de la ISS sera efectuado por consorcios privados, usando la vieja tecnologia de misiles no reutilizables.

La idea de un Transbordador Espacial se estuvo cocinando por muchos años, los alemanes en la Segunda Guerra Mundial, pensaron en un bombardero estrategico orbital, que pudiese despegar de Alemania, volar en la estratosfera y llegar a Nueva York, de forma rapida, uno de los diseños fue el Arado E.555, en cierto sentido la idea de un transbordador era la mas logica, un avion cuyo techo de servicio fuese mucho mas alto, tanto que pudiera salir de la atmosfera,volar sin resistencia del aire en el espacio y volver a entrar a la atmosfera.

Las primeras investigaciones fueron por ese camino, el X-15 llego a una altura y velocidad extraordinarias, pero habia un defecto fundamental, el ascenso lento consume mucho mas combustible, para llegar a esas alturas, era mas eficiente el Cohete, como lo demostraron los alemanes con el V-2, con las aceleraciones mas altas, se podia llegar al espacio y asi se hizo, el programa espacial se centro alrededor de los cohetes, vinieron los Atlas, Nike, Redstone, y por sobre todos el Saturno V.

Pero pronto se noto cierto problema, la tecnologia del Cohete era desechable, una vez usado un costosisimo Saturno V, no se podia reusar nada, los costos eran enormes, si pudiese ser diseñado un sistema, que pudiese ser usado una y otra vez, se ahorraria mucho dinero.

En los setentas se llego a un diseño de compromiso, una nave espacial reutilizable, el Transbordador Espacial clase Columbia, el diseño era una mezcla de ambos sistemas, una nave que despegaria como cohete, pero cuyos tanques de combustible, pudiesen desprenderse y caer en paracaidas para se rellenados y usado otra vez, que pudiese regresar planeando como un avion, con alas que le diesen la sustentacion necesaria, porque no tendria motores convencionales, la idea era que fuese tan ligero como fuese posible al entrar a la atmosfera, sin casi combustible y capaza de aterrizar convencionalmente, y si bien no todo se consiguio, el concpeto del transbordador estuvo muy cerca.

El primer vuelo de un transbordador fue el 12 de abril de 1981, cuando el Columbia realizo el primer vuelo orbital, causando gran sensacion en el mundo, de hecho aun recuerdo que su despegue fue transmitido por la television mexicana, durante los siguientes años se fueron incorporando naves a la flota, hasta 1986, cuando el desastre del Challenger detuvo el programa y no se reanudo sino hasta dos años despues.

Si bien el sistema funcionaba bien, se reducia a vuelos suborbitales, casi todos de rutina, para mantener la flota de satelites o investigacion basica, el espacio profundo y la luna no estaban dentro de los proyectos de la NASA.

Ahora, la especie humana tiene la tecnologia para ir a otros planetas, pero no la voluntad, seguimos siendo una especie de un solo planeta, que se esta volviendo salvaje y nuestra supervivencia como especie no esta garantizada de ninguna forma.

Motores de pulso

Una variedad de motores que han dormido el sueño de los justos, los motores de pulso ahora estan siendo considerados de nuevo, probablemente ya esten en uso en algunos lugares clasificados.

Un motor de pulso es un tipo de motor, que produce impulsos discontinuos, usualmente en la forma de explosiones controladas, pero a diferencia de un motor a reaccion convencional, no tienen piezas moviles, su rendimiento es muy diferente, incluso la medicion de su potencia.

Historicamente ya se han usado operacionalmente, la bomba voladora V-1 fue el primer aparato en usar un pulsoreactor operacionalmente, y no tuvo serios problemas tecnicos, mas o menos de la misma epoca es un torpedo, cuyo apodo es bastante gracioso, "el torpedo pedorro", el cual funciono bien, tenia mas alcance que un torpedo regular con el mismo peso, sin embargo no entro en servicio, su posicion era delatada por las explosiones, y el burbujeante ruido que hacian en la superficie.

En los ultimos años han sido dejados de lado, o por lo menos eso aparece, una foto del supuesto proyecto Aurora, muestra una serie de perlitas de humo encadenadas en el cielo, justo lo que uno esperaria de un pulsoreactor.

Las ultimas tecnologias han permitido experimentar con pulsoreactores de plasma, un laser de muy alta energia, se encarga de transferir mucha energia de manera rapida a un combustible que se convierte en plasma por un breve periodo de tiempo, y ya sea directamente o por medio de incandecer a un combustible secundario, da un gran empuje en un pequeño espacio.

Hipervelocidad

La Hipervelocidad era un concepto obscuro, solo conocido por unos cuantos hasta hace poco, pero que poco a poco va siendo conocida por mas personas, nuestro mundo es lento, estamos acostumbrados a vivir un mundo con velocidades de decenas de kilometros, y durante la mayor parte de la historia de la humanidad se ha visto asi, apenas en el siglo pasado conocimos las velocidades de cientos de kilometros por hora, nos maravillamos con la velocidad del sonido y los primeros numeros Mach.

La primera vez que tuve contacto con el concepto de Hipervelocidad fue cuando atendia un seminario donde se estaban discutiendo las armas antitanques del futuro, una era el HVR Hyper Velocity Rocket, la idea era por un cohete sin explosivos, pero con enorme energia cinetica, capaz de destruir un tanque solo con el impacto del misil, siguiendo la ecuacion:

I =mV

La masa seguiria siendoo la misma, pero el cohete, al alcanzar velocidades como de Mach 6 transferirira toda su energia al blanco, liberandola al impacto, destruyendolo, claro que al hacer cuentas, un vehiculo blindado sufriria la fusion de su blindaje con esa energia.

Pero el Universo es mucho mas rapido, invisible a nuestros ojos, los cuerpos celestes se mueven en el ambito de miles de kilometros por hora, en el siglo XX se descubrio que la velocidad de los meteoritos es tal que su impacto con la Tierra seria el equivalente energetico a una guerra nuclear.

Fisica del Cambio Climatico

¿Que esta pasando en la atmosfera?, hemos visto en los ultimos tiempos cambios drasticos, se ha incrementado la lluvia, el frio, las inundaciones, las sequias y un largo etcetera, todos hemos sentido los cambios, ciudades que hasta hace poco eran calurosas, ahora son templadas, las lluvias ahora son mas intensas y abarcan mas tiempo, poco a poco van desapareciendo el otoño y la primavera, hace dos años practicamente solo hubo sol durante tres semanas, es obvio que algo esta pasando.

Pero estos son resultados de algo mas, efectos visibles de acciones invisibles, nuestra comprension de la atmosfera es parcial, hay muy buenas teorias y muchos descubrimientos, pero estamos lejos de entender cabalmente su mecanica, ahora bien ¿como vamos a ver los cambios en algo que no entendemos?, nadie podria responderlo, pero es necesario intentarlo, ya que en eso va nuestra supervivencia como especie, solo basta dar un vistazo a la historia para enterarnos que si las cosechas fallan por tres años, la hambruna hace desaparecer el orden y la civilizacion, regresamos a la ley del mas fuerte y a la violencia como forma de subsistencia, Los reinos mayas cayeron por no poder preveer una simple sequia local, ¿que nos pasara si el clima se vuelve loco en todo el mundo?.

En el siglo pasado, el Dr. Adem del Centro de Ciencias Atmosfericas de la UNAM, desarrollo un modelo climatico, basicamente considera al planeta un sistema termodinamico, en equilibrio, tomandolo como base veremos que esta pasando, primero veamos nuestro planeta:

LA TIERRA

Nuestro planeta tenia el clima en equilibrio termodinamico, esto es el calor del tropicos se mueve (por las celdas Hadley y las corrientes maritimas), hacia los polos, llevando lluvia y calor a regiones que no reciben suficiente calor solar, distribuyendo la energia necesaria por todo el planeta, esto significa calentar las partes frias, y haciendo llover en las partes continentales, con esa agua, las plantas (y por forma indirecta nosotros), se alimentan.

Para realizar esto, en la atmosfera adquiere una cierta cantidad de calor que llamaremos Q, tomado directamente de la radiacion solar que llamaremos S, esta es mas o menos constante, durante los ultimos 100 años no ha experimentado variaciones notables, la radiacion solar debido a la inclinacion del eje terrestre, se concentra en el ecuador y sus alrededores (los tropicos), donde calienta la tierra, el agua y la atmosfera, el calor que recibe el agua es lo mas importante, ya que esta sirve como deposito termico, una muy buena parte se evapora, formando las nubes, tormenta, huracanes y toda la pandilla de fenomenos atmosfericos.

El calor fluye, las corrientes marinas, y nubes se mueven, usualmente en direccion a los frios polos, segun se van enfriando, el vapor regresa a su condicion de agua y va cayendo en el camino, rara vez una tormenta llega a latitudes elevadas, New York y Buenos Aires rara vez ven los vientos de un huracan, mientras que las corrientes maritimas, mas lentas, logran transportar mas calor en sus ciclos termicos, el agua del golfo de Mexico llega a las costas inglesas, dispersando el agradable clima ingles.

RELACION SOL TIERRA

Ahora bien, vemos que hace que S sea constante, ya habiamos dicho que la fuente, el Sol no varia mucho, pero la relacion Sol-Tierra si puede hacerlo, hay cierta cantidad de radiacion recibida, pero tambien hay cierta cantidad de radiacion reflejada, que regresa al espacio, la razon de la reflexion es el comportamiento de la luz, que sobre cierto tipo de superficies se refleja (y ademas al efecto Brewster), por ejemplo, las nubes, el hielo y el mar reflejan una muy buena cantidad de energia solar, a la suma de todos estos fenomenos se les llama Albedo (A), asi que la cantidad de energia E que recibe la tierra es de la forma:

E= S-A

Por lo menos a lo largo casi todo el siglo XX, A se mantuvo constante, pero las cosas empezaron a cambiar desde los ochentas, A ha ido variando drasticamente, si llamamos Ah al derretimiento de los polos, y At a la variacion en el tamaño de las nubes (debido a la proliferacion de tormentas), ahora creemos que:

A = dAt - dAh

dAh se va incrementando a una velocidad cada vez mayor

dAt en cambio ha oscilado bruscamente, haciendose mayor en algunos casos y menor en otros, sabemos bien que para que la atmosfera se mantuviese estable deberia de pasar que:

dAt = dAh

Y es lo que habiamos observado, por lo menos desde que se hacen mediciones a finales del siglo XIX, sin embargo, dAt parece que ya no compensa el derretimiento de los polos, asi que el Albedo esta disminuyendo, eso significa mayor energia solar en el sistema.

Por lo que los datos apuntan a que a esta aumentando, asi que:

E = S - dA/dt

Con el Albedo disminuyendo, la Energia aumentando, como existe una relacion:

Q = kE

Esto significa un aumento de la cantidad de calor disponible en el sistema, k es desconocida, pero E tiene pendiente positiva.

¿A que se debe esto? los dedos acusadores apuntan a la contaminacion ambiental, y a un complejo proceso quimico atmosferico, lo cual parece muy factible, los que adoran el dinero serian capaces de matarse (y de paso a todos nosotros) por tener un dolar mas en el banco, pero en la realidad es intrascendente el comportamiento de Wall Street en la ecuacion del clima, el Sol no entiende de alzas o bajas en la bolsa, en cambio la economia occidental se derrumbara cuando al sol le plazca darnos mas o menos radiacion de la usual.

Lo que mas nos conviene como humanidad, es regresar las condiciones a su estado, por lo menos de 1900, aumentar el Albedo y eliminar las acciones que hacen que este disminuya:

1. Eliminar los Hot Spots de la superficie terrestre, (esto es aumentar la reflectividad y disminuir la absorcion de radiacion de las ciudades y carreteras), para hacer esto simplemente es necesario cambiar lo materiales de pavimentacion, en vez del negro asbesto, el gris claro del cemento (o incluso pigmentarlo para hacerlo blanco), cultivar plantas en todo lugar disponible, en particular azoteas, asi aprovechariamos el exceso de calor en algo util.
2. Disminuir la contaminacion, pasar de vehiculos de motor que usen combustibles fosiles a otros que empleen radiacion solar, o fuentes alternas, que no tengan como desecho esos gases tan complejos quimicamente y tan buienos devoradores y conservadores de energia.
3. Aumentar sistematicamente el Albedo, ya sea con nubes artificiales, o aumentando artificialmente la reflectividad terrestre.
   

Cualquiera de estas acciones es perfectamente posible, tenemos la tecnologia necesaria para hacerlas funcionar de inmediato, la unica oposicion visible es sin embargo increible, los que hacen dinero, prefieren arriesgar la vida de todos que arriesgar su dinero, las grandes compañias petroleras que piensan equivocadamente que su negocio se acabaria, lo unico que deben de hacer es comprar las patentes de los nuevos motores y reservar su produccion petrolera para la fabricacion de plasticos, el petroleo esta muy cerca de acabarse y usarlo como combustible, es una estupidez, en vez de reservarlo para materiales mas necesarios, despues de todo, el plastico es mas caro y util que la gasolina y hay una cantidad limitada de el en la Tierra.

En esta breve platica he simplificado algunos conceptos, en realidad la relacion de la energia debe de ser una Ecuacion Lagrangiana, no una suma aritmetica, la simplifique para mayor claridad, ademas de que en estos momentos la humanidad no cuenta con los recursos cientificos necesarios para hacer una medicion completa de algunos de los factores que intervendrian en el calculo de energia. Ademas el albedo se ve modificado por otros factores como la superficie desertificada, la cubierta verde, los incendios forestales y mil y un factores extras, que si bien pueden ser pequeños, sumados producen un efecto notable, ademas no inclui los factores apenas descubiertos como el gradiente de absorcion de los oceanos, la variacion de parametros termodinamicos del agua dulce combinada con la salada, (la famosa ecuacion que detendria las corrientes del mar), y la energia creada por el propio planeta