Boom sónico: ¿qué sucede cuando un avión supera la velocidad del sonido?

A inicios de octubre ha captado la atención de miles de internautas un vídeo difundido por una academia mexicana de ingeniería, en el que se muestra un avión militar F-18 durante un vuelo a baja altura en el momento en que se presume está superando la velocidad del sonido. El artefacto se desplaza rodeado por halo de vapor al que los usuarios dan disímiles explicaciones.

Superando la barrera del sonido

Recordemos que la velocidad del sonido es a la que se desplazan las ondas sonoras en un medio. En la atmósfera terrestre es de 343 m/s —lo que equivale a 1235,52 km/h—, para valores de temperatura 20°C y humedad relativa 50% a nivel del mar.

A principios del siglo XX el físico austriaco Ernst Mach propuso expresar la velocidad de un objeto con respecto al sonido en un número adimensional, resultante de la relación entre la velocidad de un objeto en movimiento y la del sonido en el mismo medio. De ahí surge el Mach normalmente usado para describir la velocidad de las aeronaves.

Cuando un avión supera la velocidad Mach 1 sucede un “boom sónico”, es decir, las ondas de presión del aire quedan detrás generando un cono de sonido. Esta gran cantidad de energía sonora se capta en el oído humano similar a una fuerte explosión o un trueno. Las ondas se generan por la resistencia de las capas de aire al avance del avión, que será mayor a medida que se incrementa su velocidad.

Las alas del avión generan áreas de baja presión, lo que hace que se condense el vapor presente en el aire y se cree una "nube de presión". A medida que acelera, la nube en formación aparecerá en la parte trasera del avión: al alcanzar la barrera del sonido, una onda de choque perturba el aire y desaparece la nube, lo que da inicio al vuelo supersónico.

La historia de la aviación supersónica y hacia dónde vamos

El 4 de octubre de 1947 el avión Bell X1 de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, pilotado por Chuck Yeager, se convirtió en el primero en superar la barrera del sonido, al alcanzar los 1.299 km/h. Así se inició una era en la que la fabricación de artefactos supersónicos constituyó una urgente meta de las grandes potencias mundiales.

En 1968, la entonces Unión Soviética, puso en el aire el Tupolev TU-144, primer avión comercial supersónico, que lograba alcanzar una velocidad de 2,35 Mach (2.500 km/h). Al mismo tiempo el Reino Unido y Francia desarrollaron el Concorde, que realizó su primer vuelo con pasajeros en enero de 1976, alcanzando 2.179 km/h.

Estas aeronaves supersónicas constituyeron una fuente de contaminación acústica y ambiental, lo que unido a los altos costos de operación, condujeron a su salida del mercado de la trasportación de pasajeros en el 2003.

Actualmente sólo los aviones de uso militar se mantienen volando a velocidades supersónicas, pero ya la NASA y compañías como Boom Supersonic, una empresa emergente de Denver, Colorado, se aprestan a construir aviones que puedan volar silenciosamente sobre el agua a 1,7 Mach, con una autonomía de 4.250 millas náuticas.

En el futuro, con los avances tecnológicos que se vislumbran, viajar entre dos puntos del planeta en 3 horas dejará de ser una quimera. ¿Podremos en unos años superar la velocidad de la luz? Desde la ciencia llegarán las respuestas y la ingeniería lo hará realidad. De momento cuando sientas una “explosión” y veas un sendero blanco entre las nubes, ya sabes que un avión supersónico surcó el cielo sobre ti.