EEUU investiga un submarino supersónico más rápido que un caza de combate F-35

Investigadores del Laboratorio de Investigación Aplicada de Penn State llevan trabajando desde 2016 en una tecnología que permitiría construir submarinos tripulados capaces de viajar a velocidad supersónica bajo el mar, llegando a un teórico Mach 3 (3.704 km/h) utilizando un fenómeno físico conocido como supercavitación. Como referencia, el submarino más rápido de la historia —el K-222 soviético— solo fue capaz de alcanzar los 44,7 nudos (82,8 km/h).

La supercavitación no es un concepto nuevo. Básicamente, es una burbuja gigante que permitiría que la nave avanzara sin resistencia alcanzando velocidades impensables para un vehículo subacuático.

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Omar Kardoudi

Sabemos que la burbuja reduce la resistencia a la fricción del agua al envolver la nave en una burbuja de gas porque ya lo hemos probado. La tecnología fue descubierta y aplicada por primera vez por científicos de la Unión Soviética en el VA-111 Shkval, un torpedo armado con una cabeza de más de doscientos kilos de explosivos que avanzaba propulsado por un motor de cohete de combustible sólido. Su velocidad de lanzamiento era de 93 km/h, pero llegaba a más 200 nudos (370 km/h), un límite impensable para los torpedos típicos, que solo llegan a unos 90 km/h. El prototipo de torpedo Barracuda alemán, que también utiliza supercavitación, podría alcanzar los 400 km/h.

La supercavitación se basa en la creación de una burbuja de cavitación alrededor del vehículo, típicamente iniciada en su proa y mantenida por el movimiento hacia adelante. Esta burbuja, según han observado, reduce la resistencia al permitir que el objeto viaje a través de gas en lugar de líquido. Como el gas tiene una densidad y viscosidad mucho más bajas que el agua líquida, la fuerza de arrastre se reduce drásticamente, permitiendo velocidades mucho más altas bajo el agua.

Pero aunque funciona para objetos pequeños como los torpedos, la supercavitación para submarinos tripulados o drones se enfrenta a desafíos enormes, principalmente la dificultad de manipular la dirección utilizando métodos convencionales. Los investigadores de Penn han estado llevando a cabo experimentos en el túnel de agua Garfield Thomas para comprender y controlar cómo funciona exactamente la supercavitación con el objetivo de estabilizar la burbuja alrededor del submarino.

Los retos de la alta velocidad submarina​

Otro de los grandes problemas es la propulsión. Las hélices submarinas tradicionales son incapaces de generar el empuje necesario para alcanzar velocidades supersónicas y la imposibilidad de funcionar bajo la supercavitación que envolvería el submarino, reduciendo su rendimiento y causando daños estructurales.

Para realizar este sueño de la Marina de los EEUU (que es quien paga esta investigación), se necesitaría propulsión a chorro como un motor de cohete submarino. Esto en sí mismo es un desafío tecnológico tremendo.

El tercer gran reto es dirigir un buque de este tipo. En un estado de supercavitación, las superficies de control como los timones y los alerones son ineficaces porque están diseñadas para interactuar con el agua, no con el gas. Para cambiar de dirección sería necesario desarrollar medios alternativos de control direccional, quizás utilizando el empuje vectorial con motores adicionales —al estilo de una nave espacial— o la manipulación de la forma de la supercavidad.

Por último está la necesidad de mantener la integridad de la supercavidad a largas distancias y a velocidades variables, otro problema complejo en el que están trabajando. La burbuja debe ser estable y consistente para proporcionar el efecto de reducción de la resistencia mientras se ajusta a los cambios de velocidad y dirección. Además, los sistemas internos del vehículo —como el soporte vital— deben adaptarse para hacer frente a las fuerzas y tensiones asociadas.

El inevitable ruido

Un vehículo así sería extremadamente rápido si se consigue, pero es probable que el ruido generado sea más que notable. Esto no solo lo haría fácil de detectar en aplicaciones militares —que buscan el sigilo y pasar totalmente inadvertidos por las defensas enemigas— sino que además puede afectar a la vida marina. Las ondas de choque y las turbulencias creadas también podrían plantear peligros para la navegación de otros navíos.

La idea de viajar de NY a San Sebastián a tomarse unos pinchos en una hora, sin embargo, es emocionante. Algo realmente del futuro. Pero la realidad es que los obstáculos tecnológicos son sustanciales y requerirían de serios avances en dinámica de fluidos, la ciencia de materiales, la propulsión y los sistemas de control. De ahí el trabajo de investigación del laboratorio pagado por la US Navy: primero hay que ver si es factible a nivel económico aunque lo sea a nivel teórico.

Sin embargo, sí hay aplicaciones militares que den una ventaja a los EEUU, es probable que terminemos viendo un sistema así en un futuro probablemente bastante lejano.