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II. DE REGRESO A LA TIERRA, PASANDO POR LA ATMÓSFERA

INTRODUCCIÓN
DENTRO de los países que buscan desarrollarse, existe una sociedad frágil y con un buen número de problemas serios y graves. Esto se manifiesta, entre otras cosas, en la concepción arraigada en buena parte de la población de que la ciencia y la tecnología son un lujo, y no una condición indispensable para el desarrollo. Existe además, agravando el problema, un divorcio entre las actividades de investigación y las productivas, lo cual representa un verdadero desperdicio del potencial en el que se puede fundar la superación económica y social de estos países. En este contexto, frecuentemente surgen las preguntas: ¿cuál es nuestra función como científicos en el desarrollo del país?, ¿cuáles nuestras responsabilidades? Tratemos ahora de comenzar a dilucidar cuestiones tan importantes, para que a partir de ahí identifiquemos las posibles líneas de acción, y les adjudiquen un orden de prioridades.
Cualquier actividad de los científicos que vivimos del presupuesto público debe considerar, en diferentes etapas del trabajo, el intentar una justificación de su actividad ante la sociedad, para lo cual deberá valerse de alguno de los múltiples medios de la difusión científica. El pueblo que financia nuestro trabajo, tiene todo el derecho de saber, y de preguntar a los miembros de la comunidad científica, de qué sirve lo que hacen, aun en los casos donde el tema no es fácil de entender. De hecho, el haber gozado de varios años de trabajo de investigación financiado y protegido por una estructura universitaria, o similar, debiera bastar cuando menos para intentar una explicación del valor que tiene lo que hacemos para la sociedad que nos sostiene. Hablando con autores de esta serie, La Ciencia desde México, y leyendo su trabajo, se da uno cuenta de que muchos más también lo ven así.
En este capítulo trataremos, pues, de explicar la faceta del trabajo que realizamos, en términos de su justificación social; de estar razonablemente bien escrito, debiera quedarle claro al lector que el trabajo sobre materiales terrestres, junto con el del espacio, debe continuar recibiendo apoyo, y si no quedara claro, se intentaría comunicarlo de nuevo.
El científico, y el que aspira a serlo, trabaja en un entorno social que lo influye o controla en términos de su ánimo, de los recursos con los que cuenta para trabajar, de su pasión por el tema, y hasta del tema mismo que escoge en las diferentes etapas de decisión que enfrenta (por ejemplo, cuando cambia o ajusta su tema de trabajo). Sin embargo, al formar parte de este entorno social, es también influido, en mayor o menor grado, por los temas en boga o francamente de moda en los países altamente industrializados, que se enfrentan, como es de esperarse, a otro tipo de problemas urgentes. Es durante estas consideraciones cuando su conciencia de científico, que es sólo una parte de su conciencia social, debe influir para que al menos parte de su inteligencia y producción sea honestamente dedicada a mejorar la situación de sus conciudadanos que, en última instancia, son los que financian sus búsquedas más o menos atinadas.
La investigación espacial, por sus aspectos aparatosos, cae fácilmente en modas y en manos interesadas que la pueden mostrar como una actividad quizá muy divertida, y por su propia ignorancia y torpeza, proyectarla como algo superfluo, lejos de lo indispensable. En contraposición, también hay que considerar que aun los caminos que hoy nos parecen poco útiles pueden sorprendernos al perfilarse como los más promisorios en el futuro.
Si tratamos de establecer los mejores caminos a seguir en la investigación espacial de un país en desarrollo, tendremos que seleccionar y jerarquizar los proyectos que en su conjunto definan un programa espacial, y todo esto sin perder de vista que la sociedad debe ser la principal receptora de los beneficios que se puedan generar. Esto no es nada nuevo, sólo se señala que, como en todas las profesiones, se espera que el científico y el ingeniero se equivoquen menos de lo que aciertan y que, en general, produzcan algo que tarde o temprano beneficie verdaderamente a sus coterráneos.
En las cuestiones espaciales hay factores que complican esta verdad, debidas, por un lado, a la gran propaganda que acompaña un tema tan vistoso (el prestigio que mencionábamos), y por otro, a los intentos de disfrazar con piel de cordero programas militares que ni a un pobre lobo se le ocurrirían. Considerando lo anterior, vemos que tan sólo opinar sobre el tema, implica una mayor responsabilidad para el investigador. Trataré de ilustrar el punto con un ejemplo, que no carece totalmente de realidad.
UNA HISTORIA CON FINAL FELIZ
En estos finales del siglo XX un niño mexicano puede soñar, como muchos otros niños, con ser astronauta cuando sea mayor. Después de todo, entre las noticias, revistas, programas de televisión y películas, así como con aquello de que "el que persevera alcanza", nada le dice que esto le será casi imposible; o dicho en el sobrio lenguaje de la ciencia, que llegar a astronauta para él (o ella), es muy poco probable, lo que "no es lo mismo, pero es igual", como dice una canción popular. Así que nuestro niño mexicano con todo el entusiasmo que sólo la inocencia o la temprana juventud permite, se lanzará decidido y como mejor se le ocurra a tal empresa. La realidad, por su parte, le irá informando que si bien no le falta nada para cumplir esa meta, en cuanto a cualidades y virtudes se refiere, existe una fuerza contraria a sus deseos, desconocida para él, y que algunos adultos llamarían geopolítica, que reduce drásticamente sus posibilidades reales de cumplirla. Los factores geopolíticos serían los siguientes. Considerando: tr>

1) que, con base en las actividades espaciales precedentes, de aquí al año 2030 subirán al espacio, como máximo, unos 10 000 astronautas y cosmonautas, al inaudito ritmo de 15 mensuales;
2) que la población del planeta, creciendo como va, tendrá entonces como máximo unos 10 500 millones de habitantes, de los cuales, con los continuos avances tecnológicos de dichos habitantes, el 80% podría soportar el viaje al espacio (unos 8 400 millones), pero que de éstos, sólo la cuarta parte (2 100 millones) querría verdaderamente subir al espacio; es decir, que los aspirantes y competidores sumarían 2 100 millones, y
3) que como máximo, 10% de la población mundial es latinoamericana (y que es probable que esto siga igual), por lo que los aspirantes a subir al espacio en Latinoamérica serían 210 millones.

De estos datos resulta que se puede estimar que si de los 10 000 astronautas posibles mil (el 10%) correspondieran a la América Latina, la probabilidad de ser seleccionados se dará en una proporción de uno entre 210 000.
Por otro lado, ya que los seleccionados deberán ser gente preparada y capaz de hacer algo útil allá arriba, como competidores tendríamos que prepararnos y ser capaces de hacer algo valioso, capacidad que tendríamos que demostrar en Tierra (claro está que suponemos aquí que para entonces no mandarán advenedizos, ni se colarán oportunistas). ¿Qué podemos, por fin, concluir? En pocas palabras, no es el tipo de profesión a la cual los niños y jóvenes en Latinoamérica puedan aspirar con alguna seguridad, sin que la mayoría resulte frustrada (209 999 aspirantes por cada elegido). Estas cifras (que si las viéramos con más cuidado resultarían aún más desoladoras) dejan muy claro el hecho de que sólo se podría motivar irresponsablemente a nuestros niños en esa dirección.
Y se preguntarán: ¿dónde está el final feliz? ¡Ah! Veamos más allá: como de todos los competidores es casi seguro que los seleccionados sean científicos y técnicos muy preparados y útiles a la sociedad, los aspirantes más listos pueden adelantarse a los soñadores, comenzando por prepararse con seriedad y sin descanso. De este modo, si no resultaran elegidos, sí serán personas útiles de todos modos, cosa que los hará tanto o más felices que si llegaran a ser "cosmoastronautas".
La moraleja de esta historia señala que, dentro de las actividades espaciales de los países de América Latina, no tiene ningún sentido la preparación de astronautas. Los latinoamericanos que sí vuelen, lo harán en números muy reducidos y, seguramente, asociados y entrenados para participar en vuelos con las agencias espaciales de los países industrializados en los próximos 15 a 20 años. Como en el pasado, y ojalá en esto me equivoque rotundamente, es probable que buena parte de las invitaciones a volar al espacio por parte de los países con capacidad espacial, sea motivada por razones inicialmente políticas y propagandísticas; pero posteriormente, con más experiencia y madurez, los diferentes grupos nacionales de científicos e ingenieros se habrán preocupado lo suficiente para no desperdiciar oportunidades tan especiales, y presionarán a los políticos para poder realizar, no malabarismos televisivos, sino un trabajo serio de investigación, con la mira puesta en beneficiar realmente a las sociedades a las que pertenecen.
El secreto es, pues, encontrar un punto de balance en el que la investigación aeroespacial beneficie a la sociedad en general con sus productos, para que ésta, a su vez, asigne las inversiones necesarias para encaminar y sostener la investigación aeroespacial, y para apoyarla con políticas nacionales ideadas para obtener beneficios concretos en el mediano y largo plazo.
En el caso de países como México, la localización del punto de equilibrio no es evidente. Quedarnos fuera de toda investigación aeroespacial sería, cuando menos, irresponsable, lo que se demostraría en poco tiempo. Veamos: los estudios espaciales han dado al hombre una visión más realista de su posición con respecto al Universo. Hoy sabemos que la Tierra no sólo no es el centro del Sistema Solar, ni mucho menos lo es de la galaxia donde nos encontramos, sino que es uno de miles de millones de lugares donde puede haber vida. También sabemos que los demás posibles habitantes del Universo viven tan lejos que están prácticamente fuera de nuestras posibilidades de comunicación, tal como la conocemos, y hasta como la podemos imaginar, siempre y cuando nos mantengamos en nuestros cabales.
LA PRECURSORA ESPACIAL: LA AERONÁUTICA
La mayoría de las consideraciones abordadas hasta ahora se han referido principalmente al tema espacial; no obstante, hay varias razones para hablar de aeronáutica cada vez que abordamos el tema espacial. Primero, tendríamos que reconocer su origen común. En un principio sonaba tan imposible volar a través de los aires, como en el mismo cosmos, aunque desde Julio Verne se veían necesidades diferentes para cada empresa. La aeronáutica y la cosmonáutica comparten buena parte de los medios técnicos: las primeras naves espaciales fueron desarrolladas por diseñadores aeronáuticos, que utilizaron buena parte de sus materiales, hoy en día comunes a las dos. En cuanto a las tripulaciones, también desde el inicio se hace uso de personal capacitado para vuelo en aeronaves de alto rendimiento, ya que el piloto posee toda una serie de atributos que le permitirán adentrarse en la actividad cosmonáutica.
Aparte de los materiales, podemos también referirnos a una base tecnológica común a ambas: parte de la instrumentación electromecánica utilizada en la navegación, los dispositivos de comunicaciones, la necesidad de mantener y conocer los parámetros vitales del organismo humano a distancias considerables (biomonitoreo), técnicas de diseño estructural y aerodinámico para naves e impulsores y, asimismo, las que se utilizan para seguimiento y control de proyectos complejos, que comenzaron a desarrollarse y utilizarse con los grandes proyectos aeronáuticos, y que han encontrado su estado de pleno desarrollo dentro de las actividades espaciales. Desgraciadamente, también comparten ciertas características que resultan de gran atractivo para la mentalidad belicista, por lo que buena parte del financiamiento que impulsó tales actividades proviene de presupuestos militares, que nunca han descuidado el desarrollo aeroespacial.
Principalmente por estas razones, podemos afirmar que no puede concebirse el desarrollo de una de estas actividades, como la investigación en microgravedad o el desarrollo de satélites, sin reconocer que con las mismas herramientas con las que se resuelven los problemas tecnocientíficos de la investigación espacial, se pueden resolver problemas urgentes y económicamente apremiantes de la aeronáutica.
ALGUNAS CONSIDERACIONES AERONÁUTICAS
En las primeras décadas de este siglo, se generó en México y en muchos otros países el interés por la aeronáutica. Los primeros vuelos en México se realizaron poco tiempo después que en los países más industrializados, promovidos por entusiastas personalidades dispuestas a arriesgar tanto su vida como su capital, en aras de una actividad que muy pocos en ese entonces visualizaban como un renglón clave de la economía futura. Hoy en día, los gastos mundiales relacionados con la investigación, desarrollo y operación de sistemas aeroespaciales, superan las decenas de miles de millones de dólares cada año, y ya muy pocos dudan que esta actividad sea socialmente útil.
Los hechos más notables que podemos mencionar sobre el desarrollo de una aeronáutica mexicana están naturalmente asociados con las partes clave de un avión: hélice, motor y alas. Si consideramos que despegar de la meseta central de la República Mexicana (altura mayor a los 2 200 m), era hacerlo desde las máximas alturas de operación de la mayoría de las aeronaves de aquel entonces, nos podemos percatar fácilmente de por qué desde sus inicios la aviación mexicana tuvo que emprender caminos novedosos y desconocidos. La presión atmosférica en el Valle de México es, durante las etapas de vuelo más peligrosas (despegue y aterrizaje), equivalente a la de alturas de vuelo de crucero para las aeronaves que despegan desde nivel del mar; a esas alturas, las aeronaves de otros países sólo requieren de pequeños ajustes para dirigir el vuelo, y no de un mayor esfuerzo de la estructura y del motor para remontarlo.
En la práctica, durante la segunda década del siglo esta demanda se tradujo en la presencia de aviones con mayor superficie alar que los importados, equipados con hélices más eficientes, como la llamada hélice Anáhuac, que permitió que nuestro país registrara la máxima altura alcanzada mundialmente por un avión en aquellos días. Otro tanto puede decirse sobre los esfuerzos llevados a cabo por el equipo de fundición de la compañía Talleres de Construcciones Aeronáuticas, S. A., subvencionada por el Estado, que desarrolló las aleaciones y moldes de uno de los primeros motores con disposición radial de los cilindros, inventado poco antes por el ingeniero francés Esnault-Pelterie, y que dominaron hasta la década de 1960. Asimismo, fue en nuestro país donde se dio un impulso serio al diseño de aeroplanos de ala baja, sin soportes laterales, tendencia que habría de dominar el diseño aeronáutico los siguientes 25 años.
No obstante el grado de avance alcanzado hasta la década de 1930, después de ese momento se comenzaron a adquirir en el extranjero motores de mayor potencia para aeronaves fabricadas en el país, y de este modo, poco a poco, se fue asentando esa tendencia que en nuestros días nos hace adquirir la casi totalidad de equipos y refacciones aeronáuticas fuera de nuestras fronteras —a pesar de que no existe razón objetiva que nos impida llevar a cabo estos dispositivos con nuestros propios medios. Es una verdadera pena que sigamos pagando hoy en día la poca visión que ante una tecnología de gran futuro tuvieron los empresarios y el Estado mexicano (cuando Obregón firmó los oscuros tratados de Bucareli a cambio de su reconocimiento por una potencia poco interesada en nuestro desarrollo). La actuación ante la aeronáutica, con excepción de la del general Carranza, nunca llegó a fomentar una política nacional para favorecer el desarrollo de un renglón clave en la economía de cualquier país moderno. Un hecho particularmente grave ante nuestros ojos, es que haber evitado la situación actual hubiera resultado relativamente fácil, con sólo auspiciar que una comisión calificada analizara las repercusiones de ignorar la aeronáutica y, en particular, el desarrollo de sus principales materiales en México.
Si bien la aeronáutica no se frenó drásticamente en esos años pues su uso práctico impedía ignorarla totalmente (basta recordar que la creación de las primeras rutas de correo en nuestro país se dio a la par, o incluso antes, que en muchos países hoy desarrollados), el hecho de no haber continuado con la metalurgia y el uso de otros materiales surgidos desde las primeras décadas de la aeronáutica, sí acabó frenando de manera irremediable el desarrollo propio en este terreno, sobre todo, después de que se utilizaron materiales muy sencillos, y al alcance de todos en la construcción de las primeras generaciones de aeronaves. De haberse continuado los ensayos que sobre aleaciones desarrollaban los talleres de aeronáutica para su uso en motores, y de haberse emprendido el desarrollo de duraluminios, que se convirtieron en material primordial de la aeronáutica de las siguientes décadas, el país habría podido mantenerse a flote, sin duda alguna, y alcanzar un nivel digno, aunque acaso modesto, dentro de la aeronáutica mundial.
En nuestros días, tenemos la idea de que la construcción de un avión es una actividad excesivamente compleja y que técnicamente escapa a nuestra capacidad actual; una apreciación errónea sin duda (¿nos persigue el Síndrome de Bucareli?). Como decíamos, en los últimos 50 años sigue brillando por su ausencia una política de fomento sobre la aeronáutica, un renglón clave en la economía de un país que aspira al desarrollo.
Vemos con esto que las actividades aeronáuticas y espaciales comparten en nuestro país una concepción nueva y grave: que ambas son actividades superfluas en las que poco tenemos por hacer, promoviendo una dependencia total del exterior, con lo que dejamos salir del país cantidades importantes de recursos que bien pudieran aprovecharse en el desarrollo de diversas industrias.
EL ESTADO ACTUAL DE LA AERONÁUTICA
La aeronáutica, ya como negocio, perdió su aureola inicial de aventurerismo para convertirse en una industria primordial en la economía, con ramificaciones en múltiples actividades económicas de los países desarrollados, sobre todo de los países que percibieron su importancia histórica. Los diseños abandonaron gradualmente los aspectos meramente novedosos, para acumular y utilizar la experiencia previa en el continuo mejoramiento del diseño, construcción y operación de las aeronaves. Quizá el paso más significativo de la década de 1940, fue el desarrollo de aeronaves totalmente metálicas. La metalurgia recibió así un impulso sin precedentes, especialmente porque los diseñadores han aumentado constantemente las demandas de materiales con alta resistencia y rigidez pero de bajo peso.
Por su valor estratégico en la conducción de una guerra, y táctico durante las batallas, la aviación pasó a ser, de una herramienta oportuna para observar evoluciones en combate, como en la primera Guerra Mundial, a una arma temible capaz de afectar drásticamente los escenarios de las batallas y a ser factor decisivo en algunas situaciones, como en la segunda conflagración.
La constante búsqueda de aeronaves más rápidas y con creciente capacidad de carga dio como resultado la creación de una aviación que presenta claras ventajas económicas sobre los medios de transporte tradicionales, principalmente para ciertas actividades y mercancías, en primer término, los viajeros invierten su tiempo en cuestiones laborales o de descanso y no viajando; segundo, los obstáculos geográficos, terrestres y acuáticos, pierden su significado, con lo que la utilización cada vez más frecuente de este medio de transporte reduce continuamente sus costos, y la hace una actividad a todas luces rentable.
Ante estos hechos, se inicia un cambio de mentalidad que permite a los gobernantes ver a la aeronáutica como un factor de desarrollo del transporte de carga y de personal de un país. Los servicios de la aeronáutica dentro de la economía agrícola, el correo, la aerofotografía y la teleobservación, así como en muchos otros campos de aplicación, hacen que ésta se haya desarrollado con mayor ímpetu que cualquier otro sistema de transporte.
En el área de los materiales, como decíamos, la aeronáutica se sitúa como el mayor promotor del desarrollo de la metalurgia, los plásticos, los textiles de alta resistencia, los adhesivos y ciertos tipos de instrumentación. Hoy en día, las técnicas de diseño y de manufactura asistidas por computadora, conocidas por sus siglas en inglés CAD y CAM respectivamente, encuentran dentro de la industria aeroespacial el campo de mayor aplicación. En este campo se requiere de un conocimiento más preciso sobre el comportamiento de una estructura y de cada una de sus partes, pues en el equipo aeroespacial trabajan cerca de sus límites de resistencia, y por la necesidad de estimaciones confiables en cuanto a la vida útil que pueda tener cualquier accesorio de aviación. Si recordamos que antes el diseño de un ala podía tomar hasta varios meses de cálculos y experimentos de un equipo completo de ingenieros y técnicos, y que hoy es una actividad que un ingeniero aeronáutico sin mucha experiencia puede realizar en algunas horas con una microcomputadora, nos podemos percatar de que, si bien no se ha simplificado el diseño de una aeronave, sí se han desarrollado herramientas capaces de hacerlo en poco tiempo.
Ya que la industria aeroespacial usa y desarrolla intensamente la técnica y la ciencia, buena parte de sus métodos y avances ha sido archivada con medios electrónicos en bancos de información, lo que facilita su consulta y utilización (como los de las grandes compañías aeroespaciales como la Boeing y Lockheed, de EUA, la Aeroespatial francesa y muy probablemente la Ilyushin, la Tupolev y la Mikoyan soviéticas). La consulta de estos bancos de información aeroespaciales en un principio parece algo caro (de 80 a 90 dólares la hora de consulta), pero a fin de cuentas resulta costeable, pues en dichos bancos se concentra tanta experiencia, que permite que los nuevos usuarios ahorren costos evitando pruebas innecesarias o nuevos diseños que ya hayan sido abordados con anterioridad.
Pero no sólo la metalurgia recibe en las últimas décadas el impulso de la aeronáutica, ya que existe otra serie de materiales que se han ido incorporando de manera creciente a los diseños aeroespaciales: los materiales compuestos. Estos son materiales plásticos o metálicos reforzados con fibras microscópicas de muy alta resistencia. La aeronáutica, en su constante búsqueda de materiales resistentes y ligeros, nunca antes encontró semejante solución; los termoplásticos epóxicos y las resinas fenólicas, provistas de un armado de fibras de carbono y otros elementos, presentan hoy la más alta relación entre resistencia, rigidez y peso: de dos piezas diseñadas para cumplir la misma función, una metálica y otra de termoplásticocarbono, la última presenta la misma resistencia, pero pesa sólo la tercera parte que la metálica.
En la investigación sobre nuevos materiales hay muchas anécdotas o situaciones inesperadas que han dado como resultado grandes avances en el campo tecnocientífico: las fibras de carbono, por ejemplo, fueron fruto de un accidente de laboratorio que bien pudo haber pasado inadvertido, de no ser por la presencia de mentes curiosas y observadoras. Para fabricar fibras de carbono hay varios métodos conocidos, sin embargo, su descubrimiento se dio casualmente, cuando se preparaba en un horno un termoplástico reforzado con fibras orgánicas, en el que una secuencia de tratamientos térmicos imprime en un material las propiedades mecánicas deseadas. Ese mismo horno se utilizaba también en el tratamiento de materiales con altas temperaturas y para otros propósitos. En una ocasión, uno de los técnicos encargados del horno encontró unos filamentos muy finos, restos de alguna fibra orgánica carbonizada, y observó que presentaban una sorprendentemente alta resistencia a la tensión. Las fibras encontradas en el horno no sobrepasaban las 10 micras de diámetro (de una décima a una decimoquinta parte del diámetro de un cabello humano). Cuando se sometieron tales fibras a pruebas de tensión, cuál no sería la sorpresa de los investigadores cuando encontraron que poseían resistencias tres veces mayores que las de aceros especiales. En ese tipo de horno se prepararon entonces los primeros filamentos de estas fibras a principios de la década de 1970. Su combinación con materiales termoplásticos —aquellos plásticos que requieren de un tratamiento térmico para fijar su estructura química— acabó siendo una consecuencia muy natural, dados los antecedentes de uso de los materiales compuestos con fibras de vidrio que todos conocemos. A los pocos meses, pequeñas muestras de este nuevo material recorrían discretamente los principales laboratorios de mecánica y micromecánica del mundo, con el fin de encontrar métodos que permitieran conocer y luego predecir su comportamiento mecánico y encontrar usos prácticos. Así, de un accidente y de una mente curiosa surgió uno de los materiales más portentosos con los que puede soñar un ingeniero.
Actualmente se fabrican fibras de muy diversas resistencias, con variadas matrices de termoplástico, y su utilización en la industria aeroespacial precedida, claro está, por aplicaciones militares, implica su inclusión como piezas clave de la estructura de aeronaves (a veces forman parte del 85% de la estructura de un moderno avión de transporte). Los materiales carbono-epoxi tienen propiedades que, sumadas a su considerable resistencia, los hacen deseables para múltiples aplicaciones. Entre estas propiedades cabe mencionar su rigidez, ya que, junto con las cerámicas, son de los materiales más rígidos que se conocen; su resistencia a la corrosión, comparada con la de los materiales metálicos, es claramente superior; así como su estabilidad termomecánica, es decir, el que puedan mantener su forma con mucha precisión, a pesar de las variaciones considerables de la temperatura ambiente, tal como sucede constantemente en la órbita terrestre. Sin embargo, la característica quizá más tristemente notable de estos materiales provenga de su comportamiento ante las ondas de radar. Los materiales termoplásticos-carbono, a pesar de que en buena medida están constituidos por fibras conductoras de electricidad, pueden fabricarse fácilmente como aislantes eléctricos. Ahora bien, para que un material refleje una onda de radar, y sea detectado a distancia, se requiere que su superficie sea conductora de electricidad como los metálicos, por lo que un avión fabricado con este tipo de materiales acaba siendo "invisible" al radar. Ya se han construido algunos cazabombarderos llamados invisibles (tipo B2 y F-117A de EUA, y otros) aunque oficialmente no existían hace poco, ha habido cuando menos dos accidentes de este último tipo de avión en las zonas usualmente reservadas para pruebas de armamento secreto localizadas en el país del norte (por cierto que el diseño del B-2 nos recuerda más la línea aerodinámica de la década de 1950 que la de 1980, y el F-1 1 7A parece golondrina).
Otros de los materiales que van tomando auge en estas décadas son los cerámicos, algunos de ellos reforzados por fibras también cerámicas. Su ventaja principal se deriva de su capacidad para soportar altas temperaturas manteniendo su resistencia mecánica. Muchos hemos oído que se están fabricando en Japón los primeros motores de cerámica para automóvil, pero pocos conocen cuáles son las ventajas de tener estos materiales en el motor; brevemente, se puede anotar que la principal es su utilización en conexión con cámaras de combustión. Desde hace muchos años se ha soñado con quemar combustibles en la llamada temperatura estequiométrica, aquella en la que los combustibles ceden la máxima cantidad de energía. Hoy las turbinas más modernas que se utilizan en aeronaves, funcionan a más de la mitad de esa temperatura, y algunas alcanzan hasta el 80%, por lo que este avance significa no sólo duplicar la eficiencia de una turbina, sino que se puede llegar hasta a cuadruplicar si se utilizan cerámicas, y ya que además éstas son más ligeras que los metales, se obtiene con ellas, igual que con los materiales carbono-epoxi, una relación favorable entre peso y resistencia.
Es curioso que a pesar de que el hombre desde hace siglos esta muy familiarizado con la cerámica (recuérdese la elaboración de vasijas y utensilios), actualmente sea uno de los materiales más complicados, y cuyo comportamiento le resulta muy difícil predecir. Hoy por hoy podemos afirmar, sin temor a equivocarnos, que las cerámicas, debido a su abundancia y bajo costo de materia prima, se encuentran en una nueva etapa histórica de avance en la ciencia de materiales, y que podemos esperar sorpresas agradables en cuanto a la generación de nuevos materiales basados en la diversidad de ellas. Como veremos más adelante, los materiales basados en minerales arcillosos de origen natural, suelen presentar características sumamente curiosas en cuanto a sus propiedades mecánicas. La limitante principal para su uso es su fragilidad; si bien tienen una alta resistencia a la compresión y una considerable resistencia a la tensión, se rompen como los vidrios, sin agrietamientos evidentes previos, y sin que exista un claro aviso previo de que el material va a fallar; este hecho limita drásticamente sus aplicaciones actuales, pero sin duda podrá superarse, aunque no se sepa todavía cómo. Quizá por medio de otro "accidente" de laboratorio; pero, eso sí, ante la presencia de un investigador curioso y desconfiado.
RECUPERACIÓN DE LA AERONÁUTICA NACIONAL
En las últimas páginas hemos tratado de analizar algunos aspectos de la aeronáutica en el país y el estado actual del uso de nuevos materiales aeroespaciales en el mundo. Con estos elementos, aún escasos, podemos visualizar que un país interesado en la recuperación de una industria clave como la aeronáutica, está necesariamente obligado a considerar como factor prioritario el uso y aplicación de materiales novedosos. En el caso contrario, tarde o temprano el esfuerzo de recuperación sería un nuevo fracaso, pues según diagnosticamos, la aeronáutica en nuestro país quedó a la zaga debido a la falta de investigación y desarrollo asociados a la producción de las materias primas requeridas para su avance, situación que paradójicamente se dio en un país tan rico en materias primas y talento como el nuestro.
Intentar desarrollar la aeronáutica nacional a partir de donde la dejamos en la década de 1930 sería por lo menos un gran error, matizado de extemporáneo romanticismo. Para abordar los problemas del futuro, se deben considerar los mejores materiales con que contamos en el presente.
Si la aeronáutica nacional se desvaneció por la carencia de materias primas necesarias para su desarrollo y una falta de una política nacional al respecto, no existe un argumento que perpetúe esta situación. Lo que sí sería torpe es volver a intentar su recuperación ignorando estas lecciones históricas. Ahora bien, en última instancia la aeronáutica se fundamenta en el uso de aeronaves, y no directamente en el uso de materiales, por tanto, la recuperación queda necesariamente vinculada a uno o varios proyectos piloto que propongan, como producto central, una aeronave de clara utilidad en nuestro medio. Quizá un ejemplo ayude a visualizar nuestras posibilidades.
Algunos conceptos que consideramos deben estar irremediablemente asociados con un proyecto de recuperación aeronáutica son los siguientes: primero, es necesario que algún proyecto piloto justifique los gastos para desarrollar la técnica y adquirir la experiencia necesaria en la fabricación de los materiales básicos de la aviación actual; segundo, que la aeronave prototipo sea a la vez una herramienta de trabajo con reconocida versatilidad y aplicabilidad y que, por su bajo costo de adquisición y mantenimiento, sea costeable para los grupos de usuarios potenciales. Es necesario también que el proyecto defina de manera integral sus alcances, es decir que no se debe descuidar la solución de los problemas anexos como el pilotaje, el mantenimiento de campo, las reparaciones no especializadas y una adecuada infraestructura que apoye cada una de las aplicaciones que se pretendan.
Adentrándonos aún más en esta dirección, podríamos citar, no sin cierto riesgo, por basarnos en un solo ejemplo, cuáles serían a nuestro parecer algunas de las características particulares de las aeronaves prototipo que se comienzan a perfilar aquí.
Como no quisiéramos depender sólo de infraestructuras aeroportuarias, por los costos que implican, uno de los primeros requisitos de la aeronave se relaciona con su capacidad para aterrizar en todo tipo de terreno, sin requerir de pistas especiales. Desde el inicio del diseño se deberá tener en mente la zona en que trabajará la aeronave (el altiplano, la zona de la sierra, o las planicies costeras), por lo que las alas y la potencia del motor tendrían que responder a este hecho. De esta manera se evitaría uno de los defectos más comunes de la aeronáutica mexicana: utilizar motores cerca de treinta por ciento más potentes (y por tanto más caros) de lo necesario, pues las alas y hélices que utilizan los aviones en México están diseñadas para el nivel del mar. Una tercera consideración se refiere al motor de la aeronave. Por lo general, las opciones económicas para aviones de hélice son dos: o motores de cuatro ciclos, con probada fiabilidad en la aeronáutica comercial, o la selección y rediseño de un motor de dos ciclos, que con la mitad del peso proporcione la misma potencia que el caso anterior, pero que requiere de una atención especial respecto al diseño del sistema de encendido para poder igualar a los anteriores en confiabilidad. Una ventaja adicional de los motores de dos ciclos, aparte de la relación potencia-peso, es la utilización de gasolinas para automóvil mezcladas con aceite, lo que reduce la complejidad y los costos de mantenimiento y operación del motor. Adicionalmente, y en contra de lo que la tendencia dominante parece indicar, no se buscaría alcanzar altos rendimientos con base en high-tec, ya que ésta, por la poca experiencia que tenemos, no deja de dar sorpresas desagradables además de que los costos suben innecesariamente, lo anterior nos conduce a aceptar criterios conservadores en el diseño de las partes clave y a basarnos en técnica probada. Por otro lado, si la nueva aeronave requiriera de una base de mantenimiento compleja y costosa, estaríamos condenando el esfuerzo de recuperación al fracaso, la poca tradición de mantenimiento de maquinaria en nuestro país no debe afectar la seguridad de vuelo de la aeronave.
La falta de una tradición aeronáutica en México y la consecuente desconfianza del público hacia algunos productos nacionales, hace indispensable que se demuestre que, junto con lo costeable del producto, dentro de los criterios de diseño se le ha asignado máxima prioridad a la seguridad del piloto y de la posible tripulación, o equipo de trabajo a bordo; cada aeronave tendría que ser equipada con sistemas de paracaídas de apertura pirotécnica rápida y cabina de alta protección para el piloto o el equipo.
Los márgenes de operación de la aeronave tendrán que ser óptimos, sin sacrificar el costo general de la aeronave. La velocidad máxima de la aeronave debe ir en relación directa con su aplicación, por ejemplo, una aeronave de transporte para distancias cortas, requeriría de una velocidad máxima de 20 a 140 km/h; en el caso de un fumigador, por el contrario, no sería necesario que la velocidad de trabajo sobrepasara los 60 km/h, incluso convendría que fuera capaz de operar a 45 o 50 km/h, y por el conocido riesgo para el piloto, habría que evaluar si puede operarse con equipo de control remoto.
En cuanto a la capacidad de carga, y tratando de mantener costos accesibles, tendría que ser un avión esencialmente monoplaza, pero capaz de levantar hasta 100 kg de equipo de diversas aplicaciones, como cámaras de fotografía o para percepción remota. Por otro lado, para el transporte, la aeronave proyectada debería ser capaz de transportar a un pasajero con equipaje ligero.
Esta aeronave no es necesariamente una innovación mundial: durante las últimas dos décadas ha habido un auge sorprendente en el diseño de aeronaves ligeras (de menos de 300 kg) y ultraligeras (UL, de cerca de 120 kg), algunas totalmente automáticas.
La gran cantidad de diseños de este tipo desarrollados hasta la fecha ha producido una especie de selección natural en la cual sólo los productos más robustos y confiables han sobrevivido, mientras los inseguros o poco maniobrables se han ido extinguiendo, algunos junto con sus intrépidos pero incautos diseñadores. Del análisis cuidadoso de las mejores aeronaves de este tipo, resultaría casi de inmediato una lista de componentes sencillos y confiables, y un programa de pruebas sobre los materiales utilizados en su construcción aumentaría la confiabilidad en su estructura.
Ya que muchas de estas aeronaves ligeras han surgido del ingenio popular, sobra quien piense, erróneamente, que una aeronave puede ser diseñada por cualquiera; sin embargo, basta referirnos a los diseños de alas, para percatamos de que su diseño es, en la gran mayoría de los casos, producto de programas de investigación avanzada. De hecho, con los nuevos programas para cálculo de aeroplanos, se han diseñado literalmente miles de perfiles alares, y en sus publicaciones se pueden encontrar los datos aeronáuticos básicos. Por otro lado, la gran mayoría de las aeronaves mencionadas están construidas con materiales de calidad, pero sus motores, por ser de dos ciclos y con un solo sistema de encendido, resultan demasiado delicados en su operación y mantenimiento.
Es interesante señalar que buena parte del auge de las aeronaves ligeras y UL proviene de sus bajos costos de operación, por lo que en un contexto de crisis económica mundial, en muchos casos estas aeronaves son las únicas que permiten a los pilotos mantener su capacidad de operación, sin que se invierta tanto capital.
Mucho se ha hablado de la inseguridad inherente a una aeronave ultraligera, sin embargo, pocos conocen los estudios que se han elaborado sobre la seguridad. Quizá sorprenda al lector saber que la principal causa de accidentes mortales en ultraligeros proviene de que están mal armados, es decir, una persona sin experiencia mecánica arma un ultraligero en su propia casa, lo vuela, y en los primeros vuelos, tiene una falla estructural o de alguna superficie de control que lo precipita a tierra.
La segunda causa de accidentes mortales proviene de una sobreestimación de las características aeronáuticas del aparato resultado de su muy bajo peso. Además, como los ultraligeros se asemejan más a una aeronave de principios de siglo, que a alguna otra más actual, la gente tiende a ignorar la necesidad de una instrucción adecuada, incluso los pilotos profesionales, que no han recibido un curso de transición para volar ultraligeros, intentan volarlos como es su costumbre, e ignoran las particularidades de estas aeronaves. Por último, mencionaremos el hecho de que pocas aeronaves ultraligeras cuentan con una estructura protectora para el piloto, lo que convierte muchos accidentes leves en graves aunque, comparativamente, resultan más seguros que los aviones comerciales debido, también, a su baja masa o inercia.
APLICACIONES DE ULTRALIGEROS: RUBROS ECONÓMICOS
Uno de los primeros hechos que sorprenden al analizar la aviación ultraligera es su escasa aplicación en rubros económicos; pero si se analiza un poco más a fondo el problema, surgen varias explicaciones. En primer término, es costumbre que la mayoría de las funciones que puede desarrollar un ultraligero las realicen equipos de mucho mayor costo, que han incorporado pocos adelantos tecnológicos, y que aun así mantienen cautivo el mercado. Por ejemplo, en EUA está prohibido fumigar, fertilizar y sembrar con UL, a excepción de que el piloto sea, además, dueño de los campos que va a trabajar. Esta regla favorece la fumigación tradicional, cuyos costos son entre 8 y 20 veces más altos que la fumigación con UL. El reglamento de la Agencia Federal de Aviación de ese país, en su cláusula 103, impide el uso de estas aeronaves en cualquier renglón económico, ni siquiera las acepta oficialmente como aeronaves. Como anécdota y diagnóstico de sus ventajas económicas sobre otros equipos de fumigación, cabe mencionar que los pilotos de UL, para quedar libres de esta disposición, hacen un contrato de compraventa con los agricultores, por áreas tan ridículas como un pie cuadrado, con lo que ganan el derecho a fumigar una zona donde comparten la propiedad.
En cuanto a los argumentos económicos a favor del uso de técnicas novedosas y de alto rendimiento para apoyar el desarrollo agrícola, podemos citar un reciente trabajo del destacado investigador mexicano Antonio Alonso Concheiro ("Capacidad tecnológica y porvenir de México") en el que apunta: "...dado que el crecimiento agrícola será menor que el demográfico, se necesitará incrementar el rendimiento por unidad de superficie cosechada y reducir las pérdidas, en particular las que ocurren después de la cosecha..." y añade: "Las tierras que se incorporen al cultivo serán tropicales y semiáridas y para aprovecharlas con la eficiencia requerida habrá que desarrollar nuevas tecnologías, ya que las disponibles, cuando existen, no son apropiadas". Más adelante refiere uno de los problemas clave del desarrollo tecnocientífico del país, citando estas cifras: "México invierte actualmente sólo alrededor de 0.28% de su PIB en actividades de investigación y desarrollo...", mientras que los países capitalistas industrializados invierten del 2 al 3.5% y la URSS, del 3 al 5%. Otro dato de interés para comprender la falta de impulso a la investigación en nuestro país, es que las industrias privadas colaboran con sólo 15% de la inversión total en ciencia y tecnología del país, mientras que sus contrapartes en los países industrializados de economía de mercado alcanzan cifras entre 50 y 60% del total.
En relación con la utilización de aeronaves ultraligeras en renglones económicos cabe citar el caso de Perú, que está fabricando una avioneta ligera, más pequeña y barata que el automóvil más económico: la avioneta, llamada Chuspi (vocablo que significa mosquito en quechua, idioma hablado en la serranía andina), ya fue exhibida al público en vuelos experimentales, y será destinada a tareas de fumigación, fertilización, vigilancia e instrucción de pilotaje. Este avión ligero funciona con un motor de dos ciclos, que utiliza gasolina de automóvil mezclada con aceite. Está construida a base de aluminios aeronáuticos, madera y telas de alta resistencia. El tren de aterrizaje usa llantas de motocicleta y su costo total es menor a 9 000 dólares, por lo que en sólo dos meses ya se habían recibido más de 25 pedidos por parte de agricultores. Con este ejemplo se vislumbra una nueva mentalidad dentro de los países en desarrollo, que refleja una continua búsqueda de técnicas alternas a aquellas utilizadas en los países industrializados.
Otra de las aplicaciones costeables de los UL se relaciona con la toma de imágenes de la superficie terrestre. Estas imágenes pueden ser tan sencillas como una aerofotografía, para uso de cartografía o catastro, hasta las multiespectrales, obtenidas por cámaras de tecnología similar a las de los satélites de teledetección. Si hacemos un breve análisis de costos, la balanza se inclina de manera absoluta en favor de los UL, pero todavía hay pocos estudios publicados en donde se den cifras suficientes. Por nuestra parte, nosotros estamos analizando con detalle la utilización de UL de operación remota para la adquisición de imágenes multiespectrales.
Los UL pueden utilizarse también para diversos tipos de vigilancia. En el caso de las costas mexicanas, cuya longitud alcanza más de 9 000 km, no es posible supervisar amplias zonas si no se cuenta con alguna tecnología alterna a las aeronaves de vigilancia actuales. Aquí los UL tienen algunas ventajas, como su capacidad de amarizar y despegar del agua, su bajo costo de operación y mantenimiento, y que no requieren de instalaciones especiales para su funcionamiento. Como en otros países, también puede pensarse emplearlos para la vigilancia del tráfico en las ciudades y en las carreteras más transitadas. Asimismo se pueden utilizar en la supervisión de bosques, para evitar la propagación de incendios; si se equipan con instrumentos de visión térmica, pueden servir no sólo en la localización de incendios, sino en la administración y evaluación de la eficacia de las acciones para combatirlos. En la bibliografía especializada se ha informado sobre aeronaves de control remoto capaces de permanecer volando sobre una zona hasta tres días, vigilando continuamente, cuya información, generalmente a través de video y termovideo, se envía a consolas remotas para la evaluación y toma de decisiones.
En cuanto al empleo de UL como transporte, puede pensarse en su utilización por médicos rurales, que con una de estas aeronaves podrían visitar varios poblados en un día. O bien, pueden usarse para llevar correo, medicamentos o paquetería ligera, y como apoyo a la ayuda en zonas de desastre.
De todas estas opciones, su aplicación dentro de la agricultura, tanto en fumigación, fertilización y sembrado, como en seguimiento de cultivos, pudiera resultar uno de los renglones más favorables; pero en su conjunto, todas las aplicaciones parecen ser claramente suficientes para justificar un proyecto piloto en esta dirección, aunque para ello habría que incluir el entrenamiento de pilotos jóvenes, tanto para vuelo, como para el mantenimiento de las aeronaves, y la evaluación de sus rendimientos económicos.
Ya que hemos iniciado el regreso a la Tierra, después de haber recorrido la atmósfera y parte de la actividad económica que ahí ocurre, permítame el lector un voto de confianza y acompáñeme para que, traspasando la superficie terrestre penetremos en el subsuelo. Es seguro que nos esperan algunos placeres.