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Las impresionantes explosiones sónicas del Falcon Heavy

El Falcon Heavy

El reciente despegue del Falcon Heavy de SpaceX ha servido para lanzar un coche que ahora mismo está navegando camino de Marte y el espacio exterior. A bordo va un muñeco a modo de astronauta que no tardará mucho en ser consumido por las radiaciones cósmicas. Hay múltiples guiños en todo el proyecto, con referencias a Bowie y su Space Oddity incluidas.

Pero para nosotros el interés está en otro aspecto más terrenal: el múltiple 'boom' que acompaña el aterrizaje a velocidad ultrasónica de sus dos propulsores en su vuelta hacia la tierra. Es más, según el vídeo que hayáis visto, escucharéis dos o hasta tres 'booms' por cada uno de esos propulsores. ¿Cómo es posible? Empecemos aclarando cómo se produce esa explosión.

Falcon Heavy de SpaceX
Falcon Heavy en pleno vuelo
SpaceX

El origen del 'boom'

El origen de ese impacto sonoro se debe a un curioso fenómeno del que todos hemos oído hablar: aquello de que los aviones ultrasónicos 'rompen' la barrera del sonido. No es sólo un referencia metafórica a que superan ese umbral de velocidad; es algo mucho más poderoso. Delante de ellos se forma literalmente una barrera de aire comprimido por el avance del avión.

Cuando un avión vuela (o un objeto cae desde la estratosfera), empuja el aire y crea una sobrepresión delante de él. Esa sobrepresión viaja siguiendo las leyes de la acústica a la velocidad del sonido. Cuando el avión alcanza en su vuelo justo esa misma velocidad del sonido (Mach 1), el espacio que el cuerpo del avión avanza es el mismo que recorre la 'sobrepresión' que él mismo desencadena en el aire. Como resultado, las sobrepresiones se acumulan, se agolpan en cada vez mayor intensidad, dando lugar a que aparezca una 'barrera': un aire tan comprimido que es muy difícil de franquear.

En el caso de que el avión viaje por encima de la velocidad del sonido, va 'dejando atrás' esas compresiones. Vuela sin formar tampoco esa concentración maliciosa que se da sólo en el momento de cruzar el umbral del Mach 1. De hecho, por encima de la velocidad del sonido la configuración global viene a ser la de un cono, tanto más y más agudo cuanto mayor sea la velocidad.

Lo veis representado en este dibujo:

Formación de la bbarrera del sonido
Formación de la barrera del sonido
Wikipedia

Pero lo que nos importa es el exacto momento de franquear esa barrera invisible (a veces no tanto) que el propio avance del avión crea delante de sí, esa 'barrera del sonido' que es una barrera de aire extremadamente comprimido.

En el exacto momento en que el avión supera la velocidad del sonido esta 'rompiendo' tal barrera, está abriendo un agujero en ella. No por casualidad este tipo de aviones suelen llevar en su punta y también en las de sus alas unas prolongaciones que casi parecen agujas. Esas agujas en punta tienen más fácil 'pinchar' esa lámina de aire comprimido que se presenta delante del avión. Y como con cualquier singularidad de este tipo (pensad en cuando pinchamos un globo), la perforación de esa barrera desencadena fenómenos atípicos, una auténtica explosión que produce el estampido sonoro que escuchamos cuando se produce ese momento preciso de superar la barrera del sonido. Se ha roto y desmembrado la fenomenal barrera de aire comprimido. Su desmoronamiento crea ese estallido sonoro característico.

Algunas imágenes muestran visible el cono. La abrupta liberación de la presión genera que el agua en estado gaseoso que existe en el aire se condense en gotas por el enfriamiento. Pensadlo como si, al moverse tan veloces por culpa de la apertura del agujero y la caída del muro, se enfriara bruscamente y apareciera la condensación. Es lo que provoca imágenes como estas:

Conos formados en aviones a la velocidad del sonido
Varias imágenes con los 'conos'
Visto en cienciadesofa.com

Al comienzo de este otro vídeo veréis con claridad la aparición del cono que mágicamente surge de la nada alrededor del avión en el momento de alcanzar y romper la barrera.

Boom múltiple: ¿por qué?

Ahora podemos responder ya a nuestra pregunta inicial. En el vídeo que encabeza esta noticia oiréis varios booms por cada uno de los dos propulsores en caída ¿Por qué son varios?

En realidad, es algo muy normal y con poco misterio. Los estallidos suelen ser múltiples en el caso de los aviones y otros objetos de forma compleja, como pueden ser estos cohetes. Distintas partes del objeto, al producir esas compresiones en diferentes lugares y momentos, dan lugar a la formación de varios efectos del tipo descrito, pero en diferentes instantes ligeramente separados. Lo podéis intuir en la imagen anterior, concretamente en el avión que aparece arriba a la derecha, con evidentes conos múltiples. En otras ocasiones/condiciones no tienen porqué ser tan sincronizados y rompen en momentos ligeramente distantes.

En el caso de los dos cohetes aceleradores del Falcon Heavy, los tres impactos sonoros se corresponden con la base o fondo del cohete, las "patas" que le cuelgan a los lados y le sirven para aterrizar, y un tercero por la presencia de los alerones que están en la punta. En algunos vídeos, dos de estos impactos se suceden tan rápido que parecen ser uno solo; además, esa percepción también depende de la posición del observador.

Pablo Fernández-Cid
EL AUTOR

Pablo no puede callar cuando se habla de tecnologías audio/música. Doctor en teleco. Ha creado diversos dispositivos hard y soft y realizado programaciones para músicos y audiovisuales. Toca ocasionalmente en grupo por Madrid (teclados, claro).

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