Por qué los aviones no pueden volar al espacio: la barrera invisible que los detiene
Cuanto más asciende un avión, menor es la resistencia del aire. A primera vista, esta idea podría llevar a pensar que basta con ganar altura para llegar al espacio y desplazarse con mayor eficiencia. Sin embargo, la atmósfera no solo frena a las aeronaves: también resulta imprescindible para que puedan volar.
El límite no es una pared ni una frontera física claramente visible. El problema es que, a partir de cierta altura, el aire se vuelve demasiado escaso para que las alas generen sustentación y para que los motores convencionales funcionen. Un avión necesita ese equilibrio entre velocidad, aire y potencia para mantenerse en vuelo.
Menos resistencia, pero también menos sustentación
Las alas de un avión producen sustentación al moverse a través del aire. Su diseño modifica el flujo alrededor de la superficie y crea una diferencia de presión que permite compensar el peso de la aeronave. Si la atmósfera se hace demasiado tenue, las alas dejan de encontrar suficientes moléculas de aire con las que interactuar.
Para compensar esa pérdida de densidad sería necesario aumentar considerablemente la velocidad. El inconveniente es que, a esas alturas, un avión convencional no tiene ni la estructura ni la propulsión adecuadas para alcanzar las velocidades necesarias sin sufrir daños o perder el control.
Por tanto, subir más no siempre significa volar mejor. Aunque disminuya la resistencia aerodinámica, también se reduce la capacidad de las alas para sostener el avión. Llega un momento en el que ambas condiciones dejan de ser compatibles.
Los motores necesitan aire para funcionar
La mayoría de los aviones comerciales utiliza motores turbofán. Estos motores aspiran aire, lo comprimen y lo mezclan con combustible para producir una combustión que genera empuje. Sin una cantidad suficiente de oxígeno, el proceso pierde eficacia hasta que el motor deja de funcionar.
Este es uno de los principales motivos por los que un avión no puede continuar ascendiendo indefinidamente. Un cohete, en cambio, transporta tanto el combustible como el oxidante que necesita para quemarlo. Por eso puede operar fuera de la atmósfera, donde no hay aire respirable.
Los aviones experimentales propulsados por reactores pueden alcanzar cotas mucho más elevadas que los vuelos comerciales, pero también dependen del oxígeno atmosférico. Cuando el aire es demasiado escaso, sus motores ya no pueden mantener el empuje necesario.
El espacio empieza mucho antes de lo que parece
La llamada línea de Kármán suele situarse a 100 kilómetros de altitud y se utiliza como referencia para marcar el comienzo del espacio. No se trata de un límite universalmente visible, sino de una convención relacionada con la imposibilidad práctica de mantener un vuelo aerodinámico convencional a esa altura.
En Estados Unidos también se emplea con frecuencia la cifra de 80 kilómetros para reconocer los vuelos espaciales. En ambos casos, la idea es la misma: a esas altitudes, la atmósfera es tan tenue que las alas dejan de ser una solución eficaz para sostener una aeronave.
Los aviones comerciales suelen volar entre 9 y 13 kilómetros de altura. En esa franja consiguen un buen equilibrio entre densidad del aire, consumo de combustible, velocidad y seguridad. Algunos aviones militares y aeronaves de investigación pueden subir bastante más, pero siguen estando muy lejos del espacio.
Volar en el espacio no significa simplemente subir
Alcanzar el espacio no basta para permanecer allí. Una nave debe adquirir una velocidad horizontal enorme, cercana a los 28.000 kilómetros por hora en una órbita baja terrestre. Sin esa velocidad, la gravedad hace que el vehículo vuelva a caer, aunque haya llegado momentáneamente a gran altitud.
Esta diferencia es fundamental. Un avión asciende y se mantiene en el aire gracias a la sustentación que producen sus alas. Una nave espacial orbita porque avanza tan rápido que, mientras cae hacia la Tierra, también la rodea. Son dos formas de vuelo muy distintas.
Un avión que intentara alcanzar la velocidad orbital se enfrentaría a problemas extremos de calentamiento, resistencia estructural y estabilidad. Incluso en las capas altas de la atmósfera, donde el rozamiento es menor, el vehículo necesitaría una propulsión y unos materiales más propios de una nave espacial que de un avión convencional.
Los aviones espaciales son una excepción parcial
Existen vehículos capaces de despegar como aviones y alcanzar el espacio mediante una combinación de motores y cohetes. Estos diseños, conocidos como aviones espaciales, aprovechan las alas durante el ascenso y recurren a la propulsión cohete cuando el aire deja de ser útil.
El transbordador espacial, por ejemplo, regresaba a la Tierra planeando y utilizaba sus alas para aterrizar, pero llegaba al espacio impulsado por cohetes. Otros proyectos experimentales han empleado aeronaves nodriza para elevar el vehículo antes de encender sus motores cohete.
- Las alas necesitan aire para generar sustentación.
- Los motores a reacción requieren oxígeno atmosférico para quemar el combustible.
- El vuelo orbital exige una velocidad muy superior a la de un avión comercial.
- Los cohetes transportan su propio oxidante y pueden funcionar en el vacío.
Una frontera marcada por la física
La barrera que impide a los aviones llegar al espacio no es una prohibición tecnológica absoluta, sino el resultado de varias limitaciones físicas que aparecen al mismo tiempo. El aire escasea, las alas pierden eficacia y los motores dejan de disponer del oxígeno necesario.
Por eso, aunque volar más alto reduzca la resistencia aerodinámica, llega un punto en el que esa ventaja deja de compensar la pérdida de sustentación y de empuje. Para continuar el viaje es necesario cambiar de estrategia: abandonar el vuelo atmosférico y utilizar una nave impulsada por cohetes, diseñada para moverse allí donde los aviones ya no pueden hacerlo.
