CARLOS LAGUNA NAVAS

Darpa, el brazo experimental del Pentágono, ha seleccionado a la compañía Boeing para diseñar el avión experimental XS-1, el primero de una nueva clase de aeronave hipersónica que puede alcanzar el espacio a bajo coste. Gracias a su tecnología de última generación, el XS-1 pondría satélites en órbita rápidamente y a demanda y regresaría a la Tierra de nuevo, aterrizando como un avión en posición horizontal. Las primeras pruebas de vuelo están previstas para 2020.

El programa tiene como objetivo lograr algo fuera del alcance hoy en la actualidad: lanzamientos a la órbita baja de la Tierra en cuestión de días, en comparación con los meses o años de preparación que ahora son necesarios para colocar un solo satélite en órbita. Según Darpa, este avión «revolucionaría» la capacidad de EE.UU. «para recuperarse de una pérdida catastrófica de satélites militares o comerciales, de los que hoy en día el país es críticamente dependiente».

«El XS-1 no sería ni un avión tradicional ni un vehículo de lanzamiento convencional, sino más bien una combinación de los dos, con el objetivo de reducir los costes de lanzamiento por un factor de diez y reducir el largo y frustrante tiempo de espera actual», señala Jess Sponable, director del programa de Darpa.

El programa XS-1 prevé un vehículo no tripulado totalmente reutilizable, aproximadamente del tamaño de un jet de negocios, que pueda despegar verticalmente como un cohete y volar a velocidades supersónicas. El vehículo se pondrá en marcha sin refuerzos externos, ya que funcionará solamente con propelentes criogénicos autónomos.

Al llegar a una gran altitud suborbital, el cohete liberaría una parte superior prescindible capaz de desplegar un satélite de 1.360 kilos a la órbita polar. Una vez cumplido este propósito, la primera etapa reutilizable regresaría a la Tierra, aterrizando como un avión en posición horizontal. ¡Y estaría preparado para el siguiente vuelo en cuestión de horas!

Diez vuelos en diez días

Para lograr estos objetivos, Darpa explica en un comunicado que los diseñadores de XS-1 utilizarán numerosas tecnologías de última generación, incluyendo algunas previamente desarrolladas por Darpa, la NASA y la Fuerza Aérea de Estados Unidos.

En 2019, se disparará el motor del vehículo en el suelo 10 veces en 10 días para demostrar la disposición de propulsión para las pruebas de vuelo. En 2020, se prevén de 12 a 15 pruebas de vuelo. Después de varios vuelos de prueba para reducir el riesgo, la XS-1 intentará volar 10 veces durante 10 días consecutivos, en un primer momento sin cargas útiles y a velocidades tan rápidas como Mach 5. Vuelos posteriores adicionales alcanzarían el Mach 10, y entregarían una carga útil de demostración de entre 400 y 1.360 kilos en una órbita terrestre baja.

«Estamos encantados de ver esta capacidad verdaderamente futurista cada vez más cerca de la realidad», dice Brad Tousley , director de la Oficina de Tecnología Táctica (TTO) de Darpa, que supervisa XS-1. Si tiene éxito, el programa podría operar en el futuro con costes de unos 5 millones de dólares (4,47 millones de euros) o menos por cada lanzamiento, suponiendo al menos diez vuelos por año, una pequeña fracción del coste de los sistemas de lanzamiento militares que Estados Unidos utiliza actualmente para cargas útiles de tamaño similar.

En las entrañas de la Tierra un núcleo externo de hierro y níquel líquidos giran en torno a un núcleo sólido. Este interesante fenómeno es responsable de que la Tierra esté protegida por una capa invisible: el campo magnético terrestre o magnetosfera. Este escudo detiene y reconduce las partículas eléctricas que provienen del Sol, y evitan la energía dañe los satélites, que se formen auroras cerca del ecuador terrestre o que la Tierra pierda su atmósfera.

Normalmente, cuando los electrones procedentes del Sol contactan con el campo magnético terrestre, comienzan un baile en el que los electrones trazan espirales a lo largo de las líneas de campo más fuertes, o bien comienzan a moverse en todas direcciones en las zonas donde esta energía es más débil. Un nuevo estudio publicado en la revista «Journal of Geophysical Research» ha descubierto qué ocurre cuando la intensidad del campo magnético es intermedia. Los electrones adoptan un complejo baile, que combina espirales y rebotes, que no solo disipa energía, sino que además interviene en el complejo fenómeno de la reconexión magnética, algo así como el reajuste del campo magnético de la Tierra y del Sol en respuesta a la tensión que se genera entre ellos.

El responsable de esta observación ha sido la misión Magnetosférica Multiescala (MMS) de la NASA: «Esta misión nos está mostrando la realidad de la reconexión magnética que ocurre ahí fuera», ha dicho en un comunicado de la NASA Li-Jen Chen, primer autor el estudio y científico de la misión.

En resumen, la MMS mide con gran precisión la velocidad de las partículas cargadas y la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos. Está constituida por una constelación de cuatro satélites, que están colocados en forma de pirámide, y cuya misión es analizar la reconexión magnética.

Este proceso es fundamental para entender y predecir la meteorología espacial, el conjunto de fenómenos eléctricos y magnéticos que se produce en la órbita próxima a la Tierra y que tiene la capacidad dañar a los satélites de comunicaciones, sistemas de GPS y hasta redes eléctricas.

En concreto, entender mejor la reconexión magnética será clave para predecir y quizás evitar que los daños provocados por fluctuaciones de la actividad solar, como las llamaradas solares y las eyecciones de masa coronal. Además, este fenómeno es fundamental para explicar la aparición de auroras en la Tierra y también la existencia de raros fenómenos magnéticos en estrellas lejanas. Por último, la reconexión también es relevante para aprender sobre la física del plasma, un estado de la materia que resulta muy interesante conocer antes de poder diseñar un reactor de fusión nuclear.

Baile eléctrico

En mitad de su viaje, los cuatro satélites de la MMS captaron un curioso fenómeno. En regiones donde el campo magnético es moderado y las corrientes eléctricas viajan en paralelo a sus líneas (estas zonas se consideran como campos de intensidad media), los instrumentos detectaron una curiosa interacción entre los campos y los electrones.

A medida que los electrones llegan a esa «barrera» magnética, comienzan a girar en espirales a lo largo de las líneas de campo, tal como hacen en zonas intensas, pero en espirales mayores. Además, algunas partículas abandonan esta lámina de corrientes a través de chorros de alta velocidad, lo que les permiten «robar» parte de la energía del campo, que poco a poco se va debilitando.

Por eso, este extraño baile es importante para entender mejor el papel de los electrones en la reconexión magnética y en el proceso de pérdida de energía de los campos magnéticos.