Ciencia, investigación y juventud. Un triángulo perfecto

Un jovencísimo equipo de estudiantes españoles ha ganado la 16 edición del Desafío Aeroespacial Estudiantil, un concurso dirigido a estudiantes de grado, máster y doctorado de universidades europeas organizado por la Agencia Espacial Europea.

El equipo, denominado ICSpace que ha ganado el primer premio este año, ha estado formado por cuatro estudiantes de ingeniería de España, muy jóvenes (19 años) y que estudian en el Imperial College de Londres. Han ido pasando las cuatro fases eliminatorias hasta llegar a la gran final celebrada en el Museo del Aire y del Espacio en París. Su trabajo ha consistido en el diseño de un vehículo suborbital capaz de consumir mucho menos combustible y abaratar costes.

Con ellos conversamos hoy en Espacio Público.

En primer lugar, os damos la enhorabuena. Es siempre muy gratificante ver éxitos importantes obtenidos en la investigación científica por personas tan jóvenes.

Somos cuatro estudiantes de Ingeniería aeronáutica y aeroespacial en Imperial College en Londres: Paula Gutiérrez Cascales, Joel Tomas Pimentel, Adrien Venot Marco y Kirill Surkov. Joel, Paula y yo, somos españoles y Kirill es ruso con residencia permanente en España desde los 8 años. Acabamos de acabar segundo año de carrera. Todos hemos estudiado la ESO y bachillerato en España antes de irnos a la universidad en Inglaterra.

Al acabar primero de carrera decidimos que queríamos hacer algo fuera de las clases que nos aportara experiencia y conocimientos y encontramos este concurso; el Student Aerospace Challenge organizado por la ESA, ACE (Astronaute Club Européen), Musée de l’air et de l’espace en Paris le Bourget, Ariane Groupe y Dassault Aviation. El tema principal del concurso era vehículos suborbitales, es decir que alcanzan una altitud superior a los 100 km y vehículos hipersónicos, que superan la velocidad del sonido para el transporte de personas. El concurso está destinado a estudiantes universitarios, incluyendo a estudiantes de máster o doctorado, siendo nosotros el equipo más joven, cuenta Adrien.

Hemos conseguido obtener el primer premio, el ESA Grand Prix, que tenía como recompensa una beca de la Agencia Espacial Europea ESA para participar en International Student Education Board ISEB, un programa en el cual cada agencia espacial, entre las cuales NASA, JAXA, CSA y otras, selecciona entre 5 y 10 estudiantes para participar en diversos eventos y una invitación de la Agencia Espacial Europea para presentar nuestro proyecto en la International Astronautical Conference IAC 2022 organizado en París este año. Esto nos dio la oportunidad de conectar con multitud de estudiantes de diversas agencias espaciales pero sobre todo con empresas y trabajadores del sector aeroespacial como el director general de la ESA, o el astronauta Pedro Duque entre muchos otros, nos dice Paula.

¿Y qué características especiales tiene este vehículo espacial?

Intervienen aquí el resto del equipo para explicarnos que:

Hemos diseñado un vehículo suborbital, cuyo fin es llegar a 100 km de altura (línea de Karman, la cual se considera el límite del espacio) para estar entre 5 y 10 minutos sin gravedad, y seguidamente regresar a la atmósfera, todo sin entrar en órbita. Nuestro vehículo sería capaz de despegar y aterrizar horizontalmente como un avión y además sería capaz de hacerlo en casi todas las pistas de aeropuertos internacionales como por ejemplo en todas las pistas de Madrid Barajas, Charles de Gaulle en París o Heathrow en Londres entre muchos otros.

La idea principal es reducir la resistencia al aire durante la subida vertical del vehículo (tramo en el que más combustible se gasta) haciendo uso del innovador concepto de Busemann, una configuración geométrica cuyas alas tienen forma triangular y que es capaz de prácticamente eliminar la resistencia con el aire debido a la anulación de las ondas de choque supersónicas en las alas.

Hemos sido capaces de usar este concepto y aplicarlo a la realidad ya que el concepto tenía un problema elemental que es su incapacidad para crear sustentación (Lift) por lo que era incapaz de volar en condiciones subsónicas (menor que la velocidad del sonido).

La finalidad de nuestro diseño es abaratar el coste de las misiones de vehículos suborbitales para progresivamente hacerlas accesibles a todo el mundo, reduciendo el gasto principalmente de combustible gracias a una aerodinámica mejorada.

Y continúan explicando el uso al que puede estar destinado este vehículo aeroespacial:

El vehículo tiene diversas aplicaciones:

– El uso principal del diseño del avión es el mismo para el que fue diseñado en la competición, es decir un vuelo suborbital que llega hasta el espacio a una altitud de 100 km sobre la tierra y vuelve a aterrizar en la superficie, el cual tendría un enfoque turístico (tal y como hacen Virgin Galactic o Blue Origin).

– Aparte de eso, adaptando este diseño y construyendo sobre las tecnologías que hemos desarrollado para el mismo, se podría usar también en vuelos suborbitales para transportar carga al espacio como satélites o llevar equipaje a estaciones espaciales, reduciendo enormemente el coste tanto económico como de tiempo requerido para ello ya que se prescinde de la costosa y lenta tarea de ensamblar y usar cohetes verticales.

– Otra de las aplicaciones de un diseño adaptado a partir de este concepto es el vuelo supersónico para transportar tanto equipaje como personas rápidamente, replicando los usos del Concorde pero utilizando mucho menos combustible (lo que es de vital importancia ya que el alto consumo de combustible del Concorde fue una de sus principales causas de retiro).

– Finalmente, como todo avance de la aeronáutica o del espacio podría tener aplicaciones militares.

Los aviones son emisores de gases de efecto invernadero y el tráfico aéreo es uno de los mayores causantes de la contaminación. ¿Os han movido razones de sostenibilidad para diseñar un vehículo capaz de consumir menos combustible?

Sin lugar a duda uno de los mayores focos de desarrollo actual del sector aeronáutico se concentra en intentar reducir el consumo de los aviones. El sector de mayor investigación para reducir las emisiones de gases es el desarrollo de nuevos métodos de propulsión, de ahí los diferentes proyectos de aviones eléctricos o de hidrógeno como el AirbusZero. Sin embargo existen esencialmente dos métodos para reducir el consumo de combustible, uno se basa en mejorar la propulsión, y el otro en mejorar la aerodinámica. Es por eso que en los coches de Fórmula 1 la aerodinámica es uno de los componentes más esenciales que marca la diferencia entre unos coches u otros. Sin embargo, bajo nuestro punto de vista, los aviones comerciales y cohetes no han cambiado mucho su diseño en los últimos 50 años, de ahí nuestro interés en buscar soluciones innovadoras para mejorar la aerodinámica y así reducir las emisiones y también los costes.

¿Quiénes pensáis que pueden ser las empresas o instituciones más interesadas en este tipo de vehículos: turismo, aviones militares?

Cualquier empresa que trate de ofrecer servicios de transporte aéreo y/o espacial (tanto de personas como de mercancías) puede estar interesada en el proyecto, ya que el diseño del avión a la vez permite alcanzar velocidades extremadamente altas en el aire, llegar al espacio sin perder partes como lo hace un cohete, abaratando gastos, pero también haciendo posible realizar vuelos muy seguidos sin tener que esperar meses como pasa en la actualidad. Además, permite gastar menos combustible que otros aviones supersónicos, reducir el sonido de estos y despegar y aterrizar en muchos aeropuertos internacionales sin ninguna complicación adicional, responde Kirill.

Estudiáis en Londres, en una universidad británica de investigación que es pública. ¿Tenéis facilidades y medios para desarrollar vuestro trabajo investigación?

Estamos estudiando en Imperial College en Londres, una universidad con mucho prestigio tanto en Inglaterra como en el Reino Unido (sexta universidad del mundo en el QS World ranking). En efecto, Imperial College es una universidad pública británica, pese al precio de matriculación de 9250 libras al año (para ciudadanos británicos o europeos que comenzaron a residir en el Reino Unido antes del Brexit), aunque este precio es una tarifa estándar para todas las universidad pública inglesas. Sin embargo, esta cantidad puede ser financiada al completo por el estado inglés y devuelta por el estudiante al finalizar la carrera cuando se empieza a cotizar a través de préstamos estudiantiles con condiciones muy favorables. En nuestro departamento de aeronáutica en Imperial College, tenemos mucha suerte ya que tenemos muchos medios y facilidades a nuestra disposición entre los cuales:

- Tres simuladores de vuelo.

- Ocho túneles del viento que miden hasta 20m de largo y alcanzan una velocidad de hasta Mach 9 (9 veces la velocidad del sonido) para simular las condiciones tanto de vuelo como para vehículos como Fórmula 1.

– Varias cámaras de vacío para simular las condiciones del espacio.

– Un canal hidrodinámico para hacer tests aerodinámicos dentro del agua.

Además de los equipos físicos tenemos numerosos recursos digitales, como una página online donde podemos acceder a 346 softwares específicos para ingeniería lo que nos permite poder comparar siempre nuestros resultados mediante diferentes simuladores y tener mucha información a nuestra mano. Así mismo tenemos una biblioteca abierta 24h al día todos los días, incluido fines de semana y festivos.

Además, Imperial College destaca por su enorme interés en el desarrollo de proyectos estudiantiles, ya que los considera clave tanto como para que los alumnos consoliden los conocimientos aprendidos así como para que ganen experiencia y estén mejor preparados para el mundo laboral/creación de empresas. Frutos de esto son los más de 200 clubes que desarrollan una enorme variedad de proyectos desde cohetes, drones y un coche de fórmula 1 a administrar un pequeño fondo de inversión. También, Imperial trata de impulsar otros proyectos externos (como fue nuestro caso), por lo que el apoyo de los profesores en dudas técnicas o consejos siempre es muy accesible o solicitar acceso a instalaciones o material de investigación más avanzado (como superordenadores en caso de necesitar).

En general, se podría decir que como toda universidad pública en Inglaterra, estudiar en Imperial es caro, sin embargo, se hace un uso excelente de ese dinero aportando incluso más recursos de los que muchas veces se necesitan para desarrollar todo tipo de proyectos durante tus estudios en la institución, cuenta Paula.

Por último, ¿Creéis que en España hay muchos obstáculos o pocos medios para desarrollar un trabajo tan necesario como es el de la investigación científica?

España tiene todos los ingredientes necesarios para ser una cuna mundial de la investigación y la innovación. En general los españoles en el campo científico y tecnológicos son muy buenos en lo que hacen, por experiencia propia, tanto antiguos alumnos como profesores de nuestra universidad dicen que los españoles que acceden a ella están muy bien preparados y rinden por encima de la media, igual que todos hemos oído que algún español siempre anda metido en el desarrollo de la última novedosa tecnología. También, la calidad de vida y clima de nuestro país nos hace especialmente atractivos no solo para que los propios españoles prefiramos, si fuera posibles, quedarnos, pero también para los extranjeros. Y por último, por lo menos en el sector aeronáutico y espacial, no es que España esté retrasada con sus contrapartidas europeas, la realidad está lejos de eso; muchas empresas como Airbus, en Sevilla y Madrid, o las instalaciones de la ESA y la NASA en nuestro país nos dotan de un tejido industrial y científico avanzado que puede funcionar como la cabeza del sector y arropar muchísimas oportunidades de creación de empresas e investigación.

Creemos que el problema en España no es que haya obstáculos para la investigación sino más bien la falta de medios debido a una baja inversión en I+D+i necesaria tanto de entidades públicas como de empresas privadas, y la necesidad de aumentar los recursos de las universidades públicas.

Nosotros en nuestra vida universitaria sí que hemos notado algunas diferencias de España frente a otros países; varios de nosotros, que tratábamos de realizar prácticas este verano, siendo españoles, naturalmente hemos tratado de encontrar alguna en nuestro país, sin embargo, tras cientos de mails y la mayoría de respuestas siendo “no realizamos prácticas de verano”, hace que los que hemos hecho prácticas de verano las acabásemos haciendo en otros países como Reino Unido o Suiza. Además, en muchos casos, la remuneración económica es nula o bajísima si la hubiera (que se entiende que estas prácticas son para ganar experiencia, no dinero, pero por ejemplo, tener que trasladarse a una nueva ciudad a hacer las prácticas sin tener ninguna ayuda económica para hacerlo no siempre es posible). Otra cosa que hemos constatado por ejemplo es que mientras que en el Reino Unido tenemos acceso a lugares de estudio 24 horas, incluidos festivos, las bibliotecas, por ejemplo de Madrid, tienen horarios reducidos, muchas cierran fines de semana y muy aforo limitado.

Una idea que creemos que tendría mucho futuro en España que se da en muchos países extranjeros y potencia enormemente las capacidades de innovación y desarrollo es la presencia de campus científicos deslocalizados. Ejemplos de este son el Harwell Campus situado entre Londres y Oxford en el Reino Unido o el EPFL Innovation Park en Lausana. Estos centros de investigación, al estar por así decirlo “en el medio de la nada” disfrutan de precios muy baratos en cuanto a alquileres, viviendas etc. y gracias a transportes eficaces se conectan con grandes urbes como Londres y Ginebra desde las cuales muchos investigadores y estudiantes pueden ir rápidamente a estos a trabajar. En los ejemplos que hemos puesto, en ambos casos, estos campus están dando muy buenos resultados, y son en países sin líneas férreas de alta velocidad (por encima de 300 km/h). Así que solo imagine el potencial que podrían tener centros así situados en una parada en plena línea AVE.

Estos son solo algunos ejemplos con los que creemos que podrían mejorar la investigación científica en España, dicen Joel y Paula.

NOTA: Todas las fotografías de este reportaje han sido cedidas a Espacio Público por ICSpace el equipo ganador de esta 16 edición del Student Aerospace Challenge.