El Ministerio de Defensa financiará el desarrollo de tecnologías prioritarias, incluyendo vehículos hipersónicos, a través del programa Cervera con 70 millones de euros.
El vuelo hipersónico representa un desafío estratégico en defensa, requiriendo avances en propulsión, aerodinámica y materiales capaces de soportar condiciones extremas.
El programa Cervera también prioriza tecnologías como sensores cuánticos, sistemas electromagnéticos cinéticos y metamateriales para fortalecer las capacidades de las Fuerzas Armadas.
La navegación y guiado de vehículos hipersónicos exige sistemas de mando distribuidos, sensores ultrarrápidos y comunicaciones capaces de operar en entornos extremos como el plasma.
El compromiso de gasto del Ministerio de Defensa con la OTAN está comenzando a cristalizar en programas y proyectos de investigación científica en ámbitos tan punteros como los vehículos hipersónicos.
El mejor ejemplo de ello se extrae del Consejo de Ministros del pasado martes día 2 de junio, donde se aprobaron 70 millones de euros para el programa Cervera con el objetivo de proporcionar financiación al desarrollo de algunas tecnologías establecidas como prioritarias.
El desarrollo de tecnologías asociadas al vuelo hipersónico representa un desafío estratégico con un alto potencial de impacto en las capacidades avanzadas de defensa, según explican desde el Centro para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (CDTI).
La operación en regímenes superiores a Mach 5 (cinco veces la velocidad del sonido) implica, según apuntan, enfrentarse a fenómenos extremos como la aerodinámica y aerotermodinámica de alta entalpía, las fuertes interacciones de choque-capa límite, la necesidad de control robusto ante dinámicas altamente no lineales o la integración eficiente de sistemas de propulsión específicos.
Todo ello requiere generar nuevas capacidades científico-técnicas en áreas como el diseño, la simulación, la verificación y la operación segura de vehículos en vuelo hipersónico.
"Impulsando la autonomía tecnológica nacional en un ámbito altamente competitivo", apuntan desde el CDTI. Cada uno de los proyectos dentro del programa Cervera tendrá una dotación económica de entre 2 y 5 millones de euros.
Además de los vehículos hipersónicos, dentro del programa Cervera se han establecido prioridades alrededor de tecnologías como los sensores cuánticos, sistemas electromagnéticos cinéticos o los metamateriales, todos ellos con el objetivo de satisfacer las necesidades futuras de las Fuerzas Armadas españolas.
Todas estas líneas de investigación beben directamente de la Estrategia de Tecnología e Innovación para la Defensa (ETID), publicada hace unos meses, donde se establecen las políticas de I+D+i del Ministerio de Defensa.
Apuesta por el terreno hipersónico
Dentro de esta parte del programa Cervera, el CDTI ha identificado varias tecnologías prioritarias que deberán desarrollarse para cumplir con el objetivo del vehículo hipersónico.
Una de las principales y más complejas son las tecnologías de propulsión. Países como Estados Unidos, Rusia o China llevan años trabajando en diferentes planteamientos y esquemas de motores que logren trabajar con buen rendimiento en la ventana hipersónica.
Según explican desde el CDTI, los propulsores deberán mantener una combustión estable en flujos de muy alta energía. También sistemas mixtos que permitan la transición fluida entre diferentes modos de operación o estrategias de inyección y mezcla eficaces.
Representación de aeronave hipersónica
Entre los esquemas más populares para este tipo de casos, los ingenieros han planteado la creación de un sistema de propulsión conformado por dos partes: la primera, para regímenes subsónicos a supersónicos bajos, y la segunda, desde subsónico alto hasta hipersónico.
Esto es debido a la gran diferencia técnica y morfológica que existe entre un motor capaz de funcionar durante la primera fase y la segunda.
Por tanto, los científicos que trabajen en este proyecto deberán tener en cuenta "el diseño de las tomas de aire, las cámaras [de compresión y combustión] intermedias y las toberas adaptadas a condiciones extremas".
"Uno de los mayores desafíos es la propulsión hipersónica sostenida, que demanda el desarrollo de scramjets, estratorreactores avanzados o sistemas híbridos", explica en esta ocasión el Ministerio de Defensa en la ETID.
Aquí incluyen también la integración entre el motor y la superestructura del vehículo y la gestión térmica de los componentes sometidos a cargas muy elevadas.
"Esto implica avances fundamentales en aerotermodinámica, transferencia de calor y cinética química bajo condiciones extremas", indican desde Defensa.
La aerodinámica interna y externa de estos vehículos presenta dificultades añadidas por fenómenos de ondas de choque, ionización del aire o formación de capas de plasma.
Son factores que "condicionan el diseño de tomas dinámicas, superficies de control y carenados", que deben encontrar el punto de equilibrio entre eficiencia, resistencia y compatibilidad con el sistema de propulsión.
"En paralelo, se requieren materiales estructurales avanzados y recubrimientos que soporten temperaturas extremas, solicitaciones mecánicas intensas y ciclos térmicos rápidos", afirman.
Precisamente, dentro del programa Cervera, el CDTI cuenta con un proyecto dedicado exclusivamente al desarrollo de "metamateriales y nanomateriales avanzados" para aplicaciones en defensa con los que obtener propiedades "no alcanzables mediante materiales convencionales".
Guiado y navegación
Continuando con el proyecto, en la documentación redactada por el CDTI apuntan al desarrollo de tecnología, herramientas y modelos de aerodinámica, aerotermodinámica y comportamiento estructural para vehículos hipersónicos.
También "tecnologías de guiado, navegación y control para gestionar perfiles de misión hipersónicos con dinámicas fuertemente no lineales", afirman desde el Centro para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación.
"El control y guiado de estos sistemas exige precisión en escalas de tiempo extremadamente reducidas", explican desde Defensa.
La velocidad implica que las funciones de detección, decisión y neutralización deban realizarse en segundos.
Esta agilidad y rapidez en las decisiones recae de forma directa en una arquitectura de mando y control distribuida, sensores ultrarrápidos, algoritmos asistidos por IA y sistemas de comunicación capaces de operar a través del plasma generado en vuelo.
Como se pudo comprobar en la maniobra de reentrada de la misión Artemis II, la creación de una capa de plasma alrededor de la nave impidió la comunicación entre los tripulantes y el centro de control durante varios minutos.
En el caso de los vehículos hipersónicos, esta condición se da durante buena parte del vuelo y "requiere revisar las actuales tecnologías de radiofrecuencia y láser" para establecer comunicaciones.