Científicos chinos de la Universidad de Ingeniería de Harbin han desarrollado un sistema de propulsión láser que promete una nueva era en la tecnología submarina. En lugar de utilizar un eje de propulsión y hélices, el sistema propuesto implica pulsos láser avanzados y fibra óptica para generar un empuje comparable al de un motor a reacción comercial.
Todo el sistema utiliza sólo 2 megavatios de potencia láser, lo que está dentro de los límites de potencia de un submarino nuclear. Este avance en eficiencia se consideraba anteriormente inalcanzable.
Un salto cuántico en la propulsión submarina
La tecnología, formalmente conocida como “propulsión submarina por ondas de detonación de plasma inducida por láser de fibra”, podría en teoría permitir a los submarinos viajar a velocidades mucho más altas de lo que es posible actualmente. Además, no hay turbinas ni hélices. Un submarino basado en láser no produciría las vibraciones mecánicas que a menudo son un indicio de la ubicación de un submarino.
La búsqueda de la propulsión láser submarina no es nueva. Propuesto inicialmente por científicos japoneses hace dos décadas, el concepto fue difícil de implementar en la práctica debido a las ineficiencias en la dirección de la fuerza de propulsión. Sin embargo, los investigadores dirigidos por Ge Yang, profesor asociado de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad de Ingeniería de Harbin en la provincia de Heilongjiang, afirman haber superado estos desafíos mediante la introducción de mecanismos que enfocan y dirigen el plasma generado por láser de manera controlada.
El principio detrás de esta innovación implica la creación de burbujas mediante la vaporización del agua de mar, un fenómeno conocido como “supercavitación”, que reduce drásticamente la resistencia al agua. Los láseres de alta energía disparados desde una serie de fibras ópticas, cada una más delgada que un cabello humano, generan plasma en el agua, junto con una onda de detonación.
La innovación radica en aprovechar esta onda de detonación, que se expande en todas direcciones y es extremadamente difícil de controlar, para proporcionar una fuerza impulsora en una dirección particular. La solución consiste en expulsar diminutas partículas metálicas esféricas sobre las que se aplica la fuerza de detonación. Cuando las partículas de metal abandonan un extremo del submarino, junto con los pulsos láser, el vehículo submarino es impulsado en la dirección opuesta.
“Este método también se puede aplicar a armas submarinas, provocando un fenómeno de supercavitación, aumentando así significativamente el alcance submarino de proyectiles, misiles submarinos o torpedos”, dijo Ge al SCMP.
Desafíos y aplicaciones futuras
Intentos anteriores relacionados con este modo de propulsión aparentemente de ciencia ficción han fracasado estrepitosamente, generando una cantidad lamentable de empuje. Sin embargo, los experimentos llevados a cabo por Yang y sus colegas sugieren que su tecnología puede producir 70.000 newtons de empuje utilizando dos megavatios de potencia láser. Eso es tanto empuje como el de un motor a reacción comercial. Sin embargo, se necesitaría mucho más que eso para mover un enorme submarino como los que utilizan los militares.
A pesar del importante progreso, aún quedan numerosos obstáculos antes de que esta tecnología pueda ser plenamente operativa en submarinos militares. Estos incluyen gestionar el calor generado por los láseres, asegurando la durabilidad de las fibras ópticas en condiciones extremas. También existe el desafío de integrar el sistema con estructuras submarinas existentes, como tejas anecoicas.
La integración de este tipo de tecnología en un submarino supuestamente furtivo también plantea algunos escenarios intrigantes. Si bien los láseres eliminarían el ruido de las vibraciones mecánicas, las burbujas de cavitación no son en absoluto silenciosas. De hecho, puede ocurrir lo contrario. Podría convertir al submarino en un objetivo claro para el sonar, lo que arrojaría dudas sobre la viabilidad de dicha solución para aplicaciones militares. Aún así, más allá de los usos militares, esta tecnología es prometedora para aplicaciones civiles, revolucionando potencialmente la forma en que se impulsan los barcos y contribuyendo a viajes marítimos más respetuosos con el medio ambiente.
Los hallazgos fueron publicados en la revista académica china Acta Optica Sinica.
Fuente: ZME Science.
