Revelan el Secreto del Viento: Así Fotografía la NASA el Aire en Movimiento

Capturar el movimiento del aire ha sido uno de los mayores desafíos de la ingeniería aeroespacial desde los inicios de la aviación. Fotografiar algo tan etéreo e invisible como el viento parece, a simple vista, una tarea imposible. Sin embargo, el desarrollo de nuevas técnicas ópticas y el perfeccionamiento de viejos métodos han permitido a los ingenieros de la NASA y otras agencias espaciales desvelar los secretos de la aerodinámica, contribuyendo de manera decisiva al diseño de aviones, cohetes y naves espaciales cada vez más seguros y eficientes.

Durante casi un siglo, los científicos han recurrido a una técnica llamada schlieren, una palabra alemana que significa literalmente “rayas” o “vetas”. Este método, concebido en el siglo XIX, permite visualizar las perturbaciones del aire causadas por ondas de presión, calor o cambios en la densidad, que suceden cuando un objeto como un avión o un cohete corta la atmósfera a gran velocidad. En esencia, el sistema consiste en enviar un haz de luz a través de un túnel de viento y captar, mediante espejos y cámaras especiales, las desviaciones que sufre ese haz al pasar por zonas de aire comprimido o expandido.

La schlieren tradicional, utilizada desde hace más de 80 años por los laboratorios de la NASA y otras agencias como la ESA o la JAXA, ha sido clave para entender los fenómenos asociados al vuelo supersónico y la formación del temido “boom sónico”. Gracias a estas imágenes, los ingenieros han podido visualizar las ondas de choque que se generan cuando una aeronave supera la velocidad del sonido, optimizando los diseños para reducir el ruido y la resistencia del aire.

No obstante, el avance de la tecnología digital y la óptica ha permitido dar un salto cualitativo en este campo. Recientemente, la NASA ha implementado un sistema llamado Background Oriented Schlieren (BOS), que prescinde de los complejos montajes en laboratorio y aprovecha fondos naturales, como el cielo o un paisaje, para detectar y analizar las distorsiones del aire. Esta técnica, combinada con cámaras de ultra alta velocidad, ha permitido captar imágenes impresionantes de cohetes durante su lanzamiento y aviones de prueba en pleno vuelo.

El uso de BOS es especialmente relevante para proyectos como el X-59 QueSST, el avión experimental de la NASA diseñado para volar a velocidades supersónicas generando un estruendo sónico mucho menor. Gracias a las imágenes obtenidas, los ingenieros han podido ajustar el perfil aerodinámico del fuselaje y las alas, acercándose al sueño de vuelos comerciales supersónicos silenciosos y sostenibles.

Pero la visualización del viento no sólo interesa a la NASA. Empresas privadas como SpaceX y Blue Origin también han adoptado variantes de estas técnicas para optimizar el diseño de sus cohetes reutilizables. En los lanzamientos del Falcon 9, por ejemplo, los ingenieros emplean imágenes schlieren para analizar los gases calientes que salen de los motores Merlin y entender cómo interactúan con la atmósfera durante el ascenso y el aterrizaje. Este conocimiento ha permitido a SpaceX refinar sus maniobras de recuperación, reduciendo riesgos y costes.

En Europa, la española PLD Space, pionera en el desarrollo de cohetes reutilizables continentales como el Miura 1, también ha utilizado técnicas ópticas avanzadas para analizar el flujo de aire en torno a sus prototipos. Estas imágenes han facilitado la detección de turbulencias y la mejora de la estabilidad durante el vuelo, un aspecto crucial para garantizar la seguridad y el éxito de las futuras misiones comerciales.

La observación del movimiento del aire ha sido igualmente relevante en el ámbito de la exploración planetaria. La NASA, junto a la Agencia Espacial Europea y otras entidades, ha empleado técnicas schlieren y sus variantes para estudiar la atmósfera de Marte y otros planetas, facilitando el diseño de paracaídas supersónicos y escudos térmicos capaces de resistir las extremas condiciones de entrada, descenso y aterrizaje.

Más allá de la atmósfera terrestre, el estudio de los flujos de gases en exoplanetas mediante espectroscopía avanzada se inspira, en parte, en estos métodos ópticos. El análisis de cómo la luz de las estrellas se desvía al atravesar atmósferas distantes permite inferir la presencia de vientos, tormentas y otros fenómenos meteorológicos en mundos a años luz de distancia.

En definitiva, fotografiar el viento ha dejado de ser una quimera gracias al ingenio de los ingenieros y científicos aeroespaciales. Desde los laboratorios de la NASA hasta las plataformas de lanzamiento de SpaceX, Blue Origin o PLD Space, la visualización del aire en movimiento sigue siendo una herramienta fundamental para forjar el futuro de la aviación y la exploración espacial.

La capacidad de ver lo invisible nos acerca cada vez más a una nueva era de vuelos más rápidos, seguros y respetuosos con el entorno, en la Tierra y más allá. (Fuente: NASA)