Velocidad hipersónica para niños

Hyper X a Mach 7.

Efecto Doppler a velocidad hipersónica

Las velocidades hipersónicas son aquellas que superan cinco veces la velocidad del sonido. Imagina que un objeto se mueve tan rápido que el aire a su alrededor se calienta muchísimo y cambia, como si se volviera una especie de gas eléctrico. Cuando se diseña un vehículo para estas velocidades, no solo es importante que sea muy rápido, sino también que resista el calor extremo que se genera en su superficie y que pueda deshacerse de ese calor.

Velocidades Hipersónicas: ¿Qué Son?

Las velocidades hipersónicas son un nivel de velocidad más allá de las supersónicas. Aunque no hay un cambio físico exacto que marque el paso de supersónico a hipersónico, como sí ocurre al pasar de velocidades normales a supersónicas, se considera que a partir de Mach 5 (cinco veces la velocidad del sonido) entramos en este rango.

Algunos expertos creen que el cambio a hipersónico se nota cuando la nave empieza a sufrir grandes transformaciones. Por ejemplo, a Mach 3 ya se pueden ver cambios en la forma de un avión. Sin embargo, ciertos materiales solo se ven afectados a velocidades mucho mayores, como Mach 7, que es lo que le pasó al avión experimental X-43A. Lo que sí es seguro es que el calentamiento aerodinámico (el calor que se produce por el roce con el aire) se vuelve un problema enorme a medida que la velocidad aumenta.

¿Cómo se Mide la Velocidad? El Número Mach

Para entender las velocidades muy altas, usamos el "número Mach". Este número nos dice cuántas veces más rápido se mueve un objeto que la velocidad del sonido en ese lugar. Por ejemplo, Mach 1 es la velocidad del sonido. Mach 2 es el doble de la velocidad del sonido, y así sucesivamente.

Diferencias entre Velocidades: Subsónica, Transónica, Supersónica e Hipersónica

Los aviones y vehículos se clasifican según su velocidad en relación con el sonido. Aquí te explicamos los diferentes tipos:

Velocidad Subsónica

Son las velocidades menores a Mach 0.8. La mayoría de los aviones comerciales que ves volar entran en esta categoría. Sus alas suelen ser delgadas y grandes, con bordes suaves, para volar de forma eficiente a estas velocidades.

Velocidad Transónica

Este rango va de Mach 0.8 a Mach 1.2. Es la velocidad alrededor de la barrera del sonido. Los aviones diseñados para esta velocidad a menudo tienen alas en forma de delta o con una inclinación hacia atrás. No es una velocidad muy eficiente para volar, por lo que los aviones suelen diseñarse para pasarla rápidamente o para volar a velocidades supersónicas bajas.

Velocidad Supersónica

Las velocidades supersónicas van de Mach 1.2 a Mach 5.0. Los aviones diseñados para estas velocidades son muy diferentes a los subsónicos. Tienen bordes afilados y secciones delgadas para cortar el aire de manera más efectiva. Algunos ejemplos famosos de aviones supersónicos son el Lockheed F-104 Starfighter, el Concorde y el Túpolev Tu-144.

Velocidad Hipersónica

Este es el rango de Mach 5.0 a Mach 10.0. Los vehículos que vuelan a estas velocidades deben estar hechos de materiales muy resistentes al calor, como aleaciones de níquel-titanio. Sus partes están muy integradas y sus alas son pequeñas. Un ejemplo de vehículo hipersónico es el Boeing X-51.

Velocidad Hipersónica Alta

Aquí hablamos de velocidades entre Mach 10.0 y Mach 25.0. A estas velocidades, el control del calor es el desafío más grande. La estructura del vehículo debe soportar temperaturas altísimas debido al roce con el aire. A veces, se usan "tejas" especiales de cerámica para proteger la superficie. Además, el aire caliente puede reaccionar con los materiales del avión y dañarlos.

Velocidades de Reentrada Atmosférica

Estas son velocidades superiores a Mach 25.0. Son las velocidades que alcanzan las naves espaciales cuando regresan a la atmósfera de la Tierra. Necesitan un escudo térmico muy potente y suelen tener una forma redondeada para protegerse del calor extremo.

Desafíos de Volar a Velocidades Hipersónicas

Volar a velocidades hipersónicas presenta muchos desafíos. El principal es el calor extremo que se genera por la fricción con el aire. Este calor puede derretir materiales comunes y hacer que el aire alrededor del vehículo se ionice, lo que significa que se convierte en un gas cargado eléctricamente. Los ingenieros deben diseñar materiales especiales y sistemas de enfriamiento para que los vehículos puedan soportar estas condiciones extremas.

Véase también

En inglés: Hypersonic speed Facts for Kids

• Misil de crucero#Hipersónico