El Pentágono quiere hacer un imán

Los buques de guerra, tanto sobre como bajo el mar, algún día podrían navegar sin partes móviles.

La división de ciencia avanzada del Pentágono está dando una nueva mirada a una tecnología que promete revolucionar la forma en que los buques de guerra viajan y luchan en los océanos del mundo.

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) está desafiando a la industria para ver si el desarrollo de sistemas de accionamiento magnetohidrodinámicos (MHD) de última generación podría convertirse en realidad. Los MHD, que usan electromagnetismo en lugar de hélices físicas, prometen una propulsión casi silenciosa, una bendición para los submarinos y los barcos que los cazan.

El programa de DARPA, conocido como Principios de bombas magnetohidrodinámicas submarinas (PUMP), comenzó a fines de mayo. Como describe la agencia en su solicitud de la industria, el objetivo del programa es desarrollar y demostrar bombas MHD que igualen la eficiencia y superen la confiabilidad de las bombas convencionales basadas en impulsores, al mismo tiempo que reducen el ruido. En otras palabras, la nueva tecnología de propulsión PUMP debería ser tan buena como la tecnología convencional basada en hélices e impulsores. Con su énfasis en la reducción de la generación de ruido, el programa también está dirigido directamente a los submarinos y, en menor medida, a otros buques de guerra.

Los sistemas tradicionales de propulsión de barcos utilizan hélices para empujar el agua o chorros de bomba para bombear agua, en ambos casos generando empuje en la dirección opuesta. Aunque generalmente es eficiente (un solo tornillo de hélice puede mover fácilmente un barco grande a través del agua), el sistema es ruidoso. La maquinaria que alimenta los propulsores, motores, transmisiones, bombas y otros equipos hace ruido que puede escapar del barco y reverberar a través de la columna de agua. Esto ayuda a los sistemas de sonar, diseñados para detectar ruido, captar y rastrear barcos en movimiento.

Otro problema con la propulsión mecánica convencional es la cavitación. A velocidades más altas, una hélice submarina o un impulsor de chorro de bomba generarán burbujas de gas que arrastrarán el barco, que luego estallarán y harán un ruido cacofónico. Esto puede ser un claro indicio de que un submarino intenta escabullirse en presencia de buques de guerra enemigos. El riesgo de cavitación se puede minimizar mediante el diseño adecuado de la hélice o el impulsor, pero existen compensaciones que pueden reducir el rendimiento y la velocidad generales del barco.

La propulsión basada en impulsos magnetohidrodinámicos evita todo eso. Los MHD usan la conductividad del agua de mar y un campo magnético aplicado para producir una fuerza de Lorentz, que es lo suficientemente fuerte como para mover un barco. Como lo describió este estudio de factibilidad producido por Argonne National Lab hace más de 30 años, "el propulsor MHD es una bomba electromagnética que acelera el fluido [agua de mar] para proporcionar empuje".

Las unidades MHD se basan en campos magnéticos y corrientes eléctricas en un proceso que tiene muchas menos partes móviles ruidosas que otros sistemas de propulsión. Esto promete hacerlos mucho más silenciosos que los sistemas de propulsión existentes, una característica atractiva para los submarinos. Las unidades MHD también carecen de un propulsor físico que mueva físicamente el agua, por lo que se minimiza la cavitación. Los defensores creen que los MHD también harían que los barcos fueran más maniobrables que los métodos de propulsión tradicionales.

Los submarinos se beneficiarían más de la tecnología de propulsión MHD; están diseñados para ser lo más silenciosos posible para evitar que los sistemas de sonar pasivo los detecten. Los barcos de superficie que cazan submarinos también se beneficiarían, permitiéndoles cazar submarinos en silencio y atraparlos con la guardia baja.

Las unidades MHD existen desde hace unos 60 años. En 1991, la Japanese Ship and Ocean Foundation de Japón completó el Yamato-1, un banco de pruebas de investigación y desarrollo que utilizaba tecnología de propulsión MHD. Yamato-1 tenía 110 pies de largo, tenía un desplazamiento de 185 toneladas y estaba propulsado por propulsores gemelos con imanes superconductores que generaban el campo magnético. El barco era capaz de alcanzar una velocidad máxima de ocho nudos.

La propulsión MHD es quizás mejor conocida por su aparición en el libro y la película The Hunt for Red October. En la novela, el submarino de la Armada soviética Red October, un submarino de clase Typhoon más grande y modificado, está equipado con un sistema de propulsión MHD para que sea casi silencioso. Como resultado, el Octubre Rojo fue capaz de acercarse sigilosamente a la costa este de los Estados Unidos, evadiendo las patrullas antisubmarinas de los EE. UU. y luego lanzando un primer ataque nuclear paralizante.

Tan grande como era Yamato-1, las limitaciones tecnológicas significaron que 100 de sus 185 toneladas se dedicaron al sistema de propulsión, lo que limitó la utilidad de la nave. De acuerdo con la solicitud PUMP de DARPA, para que la propulsión MHD sea más práctica, debe haber "un campo magnético más alto para aumentar la eficiencia; y (2) un sistema de material de electrodo que aborde los efectos de la hidrólisis, la erosión por colapso de burbujas y la corrosión. y puede operar de manera confiable con campos magnéticos actuales y altos en el agua de mar".

DARPA cree que un nuevo esfuerzo en la propulsión MHD podría resultar en sistemas tres veces más eficientes que los que impulsaron el Yamato-1. Eso podría ser suficiente para hacer que tales sistemas sean prácticos y permitir que los futuros buques de guerra aprovechen al máximo todo lo que los MHD tienen para ofrecer.

Si tiene una idea brillante que pondrá sistemas de accionamiento magnético en cada submarino de ataque de la Marina de los EE. UU., la solicitud de contratista de SAM.gov está aquí, y la agencia quiere propuestas de la industria antes del 31 de julio de 2023.

Kyle Mizokami es un escritor sobre temas de defensa y seguridad y ha estado en Popular Mechanics desde 2015. Si se trata de explosiones o proyectiles, generalmente está a favor. Los artículos de Kyle han aparecido en The Daily Beast, US Naval Institute News, The Diplomat, Foreign Policy, Combat Aircraft Monthly, VICE News y otros. Vive en San Francisco.

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