La Industria

Crean el primer avión capaz de volar con viento iónico.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han diseñado y fabricado un avión con un sistema de propulsión sólido, sin turbinas ni hélices, que no consume queroseno, sino que utiliza viento iónico para desplazarse. Y han logrado que, por primera vez, una aeronave de este tipo, basada en electroaerodinámica, realice vuelos estables. Aunque se trata de un prototipo, este avance abre la puerta a investigar nuevas formas de aviación que sean más silenciosas, mecánicamente más sencillas y, sobre todo, que no emitan gases de efecto invernadero.

Este avión “podría potencialmente mitigar el impacto dañino de los sistemas de propulsión de los aviones actuales en el medio ambiente, sobre todo dado el crecimiento previsto del número de drones urbanos y su impacto en contaminación acústica”, consideran los autores de este trabajo, que recoge Nature.

Desde que los hermanos Wright inventaron, construyeron y volaron el primer avión del mundo con éxito en 1903, las aeronaves se han propulsado usando superficies móviles como hélices o turbinas y, la mayoría, combustibles fósiles. A pesar de su eficiencia, este sistema de propulsión tiene un enorme impacto medioambiental: contamina acústicamente y emite gases y partículas que contribuyen al cambio climático.

Por este motivo, ya en los años 20 del siglo pasado se propuso usar motores eléctricos como una alternativa. La idea se retomó en los años 60 para investigar nuevas formas de propulsar naves espaciales y, de hecho, existen actualmente satélites que funcionan con motores iónicos, basados en un fenómeno similar al de la electroaerodinámica.

El avión que han fabricado los científicos del MIT, liderados por Steven Barret, del Departamento de Aeronáutica y Austronáutica de esta universidad americana, tiene cinco metros de envergadura, pesa apenas 2,45 kg y es capaz de una velocidad de 4,8 metros por segundo. En un gimnasio del MIT, los investigadores fueron capaces de hacerlo volar 60 metros a medio metro de distancia del suelo hasta en 10 ocasiones, demostrando que la nave es capaz de realizar un vuelo estable usando viento iónico como propulsión.

Qué es el viento iónico

Que sea capaz de volar se basa en un fenómeno físico sencillo, explica a Big Vang el físico y doctor en Ingeniería aeronáutica de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) Miquel Sureda. Los investigadores aplican un campo eléctrico al espacio en que está el avión mediante dos cables, el emisor y el colector. Emiten electrones que colisionan a gran velocidad con las partículas de aire que tienen alrededor y les ‘arrancan’ un electrón, que a su vez choca con otras moléculas y se produce así una reacción en cadena. Esa cascada de electrones da lugar a moléculas ionizadas, con carga positiva, lo que se conoce como descarga de corona. Y esas moléculas ionizadas se pueden acelerar con el campo eléctrico para producir viento iónico.

“Se consigue mover el aire, porque estas moléculas que se desplazan hacia el colector son de aire. Y al deslizar el aire hacia atrás, se logra propulsar la nave hacia delante. Es la base de cualquier sistema de propulsión”, apunta Sureda, que explica que “los motores de los aviones actuales cogen aire de la atmósfera, lo introducen en el motor, lo comprimen y calientan, y lo echan hacia atrás, de ahí que el avión avance en dirección contraria al aire”.

Los investigadores del MIT consideran que “estos vuelos de prueba iniciales de un avión con motor iónico se pueden comparar con los primeros vuelos de naves propulsadas por partes movibles”. “Estamos ante una auténtica revolución de lo que significa la movilidad eléctrica de todos los tipos de transporte”, afirma David Perreault, coautor de este trabajo.

Este primer prototipo es la culminación de 9 años de investigación. Primero, según explicó Barret en rueda de prensa, desarrollaron el conocimiento fundamental sobre cómo generar viento iónico de forma eficiente y optimizarlo para propulsar una nave. A continuación, diseñaron el mejor avión posible que funcionara para ese viento. “Hemos sido capaces de construir el primer avión sin partes movibles propulsado por viento iónico que… ¡vuela!”, afirmó Barret.

“Los del MIT no han inventado el sistema de propulsión y de hecho tampoco lo han mejorado significativamente”, comenta crítico Sureda, que no ha participado en este estudio. “Lo que han hecho ha sido diseñar un avión optimizado para este tipo de sistema de propulsión. Crearon un algoritmo y trabajaron con muchas configuraciones de avión hasta encontrar el óptimo para este tipo de motor. Por eso pesa solo 2,5 kg y consiguen que vuele con un empuje muy pequeño ”, añade.

¿Habrá aviones comerciales con motor iónico?

El siguiente paso para Barret y su equipo será investigar si es posible construir aviones de mayor envergadura con motores de este tipo y si es posible aplicar la tecnología de viento iónico a los drones. Pero, ¿y aviones comerciales? “¿Puede la propulsión por viento iónico hacer volar una nave de diversas toneladas?”, se pregunta en un artículo complementario también en Nature Franck Plouraboué, de la Universidad de Toulouse, en Francia. “Las predicciones sugiere que una nave como la Solar Impulse 2 [que aunque usa una tecnología diferente, basada en energía solar, también cuenta con motor eléctrico] podría mantener un nivel de vuelo estable usando solo viento iónico”, apostilla.

En cambio, para Sureda, “este tipo de motores, por la sencillez del sistema de propulsión, pagan un precio en cuanto a la complejidad del sistema de potencia: necesitan crear campos eléctricos brutales para generar iones. Eso hace que haya que aislarlos muy bien para evitar cualquier problema eléctrico”. Pero además, considera este experto en aeronáutica, “el gran problema de estos aviones y también los solares es que generan un empuje muy pequeño, suficiente para volar aviones ligeros y pequeños, pero nunca aviones de toneladas con mercancías y pasajeros”.

Seguramente, opinan los expertos, en las próximas décadas la aplicación de este tipo de motores pasará por “hibridarlos con sistemas más convencionales”, como ha ocurrido con los vehículos híbridos y los eléctricos. Para Plouraboué, “en las próximas décadas, los drones o naves que usen viento iónico podrían incluir sistemas de propulsión secundarios, dedicados a ahorrar energía y potencialmente sumados a paneles solares”.

Y es que el futuro de la aviación pasa por un cambio de paradigma. “Urge encontrar nuevas maneras de volar sin usar queroseno”, advierte Sureda. De ahí que se estén realizando esfuerzos en varias direcciones: para empezar, en conseguir mayor eficiencia: consumir menos mediante nuevos motores y mejoras aerodinámicas y en propulsión. “Eso hace que un avión moderno por km y pasajero consuma menos que un coche. Transportar a 500 personas 5000 km es mucho más eficiente en avión que en coche”, asegura el físico de la UPC.

El actual sistema económico y social se basa en diversas tecnologías, entre ellas la aviación. Sin ella, carecemos de capacidad de transportar a personas y mercancías de forma económica. “El mundo no funcionaría igual. Cambiaría la relación entre los países, el turismo, la alimentación, la economía. Y el problema es que el modelo actual se está agotando. El petróleo se acaba y cada vez será más caro, por lo que volar se convertirá en un lujo”, alerta Sureda. De no dar con un método alternativo a los combustibles fósiles , “el mundo cambiará y volveremos al paradigma del que veníamos del siglo XX”, remacha.

Por Cristina Sáez – La Vanguardia