El control del espacio aéreo estratosférico

La NASA trabaja en la movilidad aérea fuera de la atmósfera

Infografía: FAA / NASA.

Un número cada vez mayor de aeronaves volará en no mucho tiempo a alturas que hace unos años eran inimaginables, por eso la NASA está estudiando desde ahora cómo se gestionará el tránsito en la estratosfera.

Desde globos de investigación hasta aviones militares operan a 18.300 metros o más sobre el nivel del mar, una altitud que es el doble que la normal para un avión comercial.

 

 

Estados Unidos denomina “Clase superior E” (ETM) al espacio aéreo por sobre los 18.000 metros de altitud, es en ese espacio en donde no hay reglas estrictas de control ya que la gran mayoría de las aeronaves actuales no son capaces de alcanzar esas altitudes. Es altamente probable que esto cambie en un futuro cercano con los viajes supersónicos comerciales y otros que se elevarán al espacio.

En uno de los más recientes proyectos de la NASA Aeronautics para la aviación en general y la gestión de tránsito ETM, la agencia espacial comienza a abordar las necesidades que se presentarán en un escenario de vuelos de semejantes dimensiones.

En esta investigación están involucrados la NASA, la FAA y los socios de la industria, con el objeto de pensar cómo modificar e implementar conceptos probados con éxito en la gestión de tránsito de sistemas de gerenciamiento de aeronaves no tripuladas (UTM).

 

Sistema de espacio aéreo nacional, que describe las operaciones de gestión de tránsito de Clase Superior E (ETM). Infografía: FAA.

 

Durante un proyecto UTM recientemente concluido, los investigadores de la NASA desarrollaron y experimentaron con un nuevo sistema de gestión del espacio aéreo en el que varias partes trabajan en colaboración para planificar y organizar el número creciente de vuelos de drones sin tripulación a bajas altitudes, evitando conflictos con las operaciones de otras aeronaves. Esos nuevos conceptos son los que están experimentando para la nueva concepción y uso del ETM.

En los Estados Unidos, la FAA organiza el espacio aéreo en seis categorías: Clase A, B, C, D, E o G. El espacio aéreo de Clase A existe entre los 5.490 m y los 18.300 m. El espacio Clase B  es la inmediata de un aeropuerto importante cuyas reglas de entrada y separación más estrictas son impuestas por el control de tránsito aéreo (ATC). Un aeropuerto municipal o regional puede tener una designación de Clase C o D, que son menos estrictas que la Clase B. Un área rural alejada de un aeropuerto pero controlada sería Clase E. La Clase G designa el espacio aéreo no controlado por debajo de 300 m, que depende de los pilotos y del seguimiento de reglas establecidas para permanecer separados de forma segura entre sí.

 

Modelo de gestión del espacio aéreo ETM. Infografía: FAA.

 

Debido a la actividad comparativamente escasa por encima de los 18.300 m, la FAA considera el espacio aéreo de Clase E, agregando el prefijo “superior” para distinguirlo del espacio aéreo conocido como Clase E que existe más cerca del terreno.

Algunas de las aeronaves que poblarán el espacio aéreo de Clase superior E en números crecientes son vehículos de movimiento lento que podrían representar un obstáculo riesgoso para las aeronaves más grandes y rápidas que también operan por encima de los 18.300 m.

Los globos de gran altitud son un tipo de vehículo de movimiento lento y por lo tanto de riesgo para un tránsito supersónico. Estos globos sin motor están diseñados para flotar en el espacio aéreo de Clase Superior E en misiones como enlaces de comunicaciones durante desastres y experimentos en la atmósfera. Como no tienen energía, estos globos se desplazan con el viento de un lugar a otro. La aeronave de gran altitud y larga duración (HALE) será otro ocupante de movimiento lento del espacio aéreo de Clase Superior E. Estos vehículos motorizados y sin tripulación se están diseñando y probando actualmente para embarcarse en misiones tales como proporcionar comunicaciones en áreas remotas. Estas aeronaves volarían sobre diversos lugares y podrían permanecer en el aire durante semanas o meses. Por último, los aviones supersónicos utilizan el espacio aéreo de Clase Superior E para alcanzar altas velocidades ahorrando combustible. Actualmente, casi todos estos vuelos son militares, pero los viajes comerciales supersónicos regresarán pronto. Además, los vuelos espaciales suborbitales están en aumento y también utilizan este espacio aéreo.

Aquí radica una de las razones fundamentales de la investigación de ETM. Aunque en general son más ágiles que un globo de gran altitud o un avión HALE, las aeronaves supersónicas no pueden hacer giros bruscos para evitar a otros vehículos a la misma altitud extrema del espacio aéreo de Clase Superior E.

Así como el espacio aéreo inmediatamente por encima de nuestras comunidades alberga de todo, desde helicópteros hasta aviones comerciales, el espacio aéreo de Clase Superior E pronto contendrá una multitud de vehículos con diferentes misiones. La pregunta es: ¿cómo se puede gestionar este espacio aéreo de la forma más sencilla y eficaz?

Las reglas de la ruta

La solución sobre ETM deriva de las investigaciones basadas en el concepto de un sistema de espacio aéreo cooperativo desarrollado por la NASA durante el proyecto UTM.

En el Sistema Nacional del Espacio Aéreo actual los administradores de tránsito recopilan información del radar, de los sistemas de navegación de las aeronaves y de los pilotos, con el objeto de determinar la velocidad, la ubicación y la altitud de cada aeronave. Las aerolíneas utilizan esa información para determinar rutas de vuelo eficientes y la FAA para mantener de forma segura la separación de las aeronaves al darles instrucciones específicas a seguir. Sin embargo, en un sistema cooperativo de espacio aéreo orientado al servicio como el que está investigando ETM, el operador de cada vehículo, ya sea que esté en tierra o en la cabina, será responsable de compartir esta importante información con otros operadores antes y durante el vuelo a través de un sistema digital interconectado de arquitectura ETM. De esta manera, otros operadores pueden tener en cuenta aeronaves como globos sin motor y aviones HALE de vuelos de larga duración, durante la etapa de planificación de la misión y mucho antes de que surja un posible problema de separación.

Cuando surge un conflicto entre dos aeronaves, ya sea durante la planificación previa al vuelo o durante el vuelo en sí, los operadores seguirán las reglas de la ruta establecidas por la FAA para resolver el problema por sí mismos en función de los datos de la propia FAA y otro servicio de datos del espacio aéreo o proveedores u otros participantes sin la participación en vivo de un administrador de tránsito aéreo. Sin embargo, los administradores de tránsito seguirán involucrados con el sistema ETM. Los pilotos de cada aeronave permanecerán en contacto con el ATC como de costumbre mientras transitan hacia y desde el espacio aéreo de Clase Superior E, y el ATC siempre estará disponible para aquellos que vuelen en el espacio aéreo de Clase Superior E.

“El resultado es que todos deben saber lo que está sucediendo, los problemas de separación se abordan mucho antes de que puedan convertirse en un problema y se establece un espacio aéreo seguro y armonizado”, dijo el Dr. Jaewoo Jung, gerente de la NASA a cargo de esta investigación ETM en Ames Research de la NASA Center, en California.

Un día en la vida

Según los conceptos que se están desarrollando el espacio aéreo armonizado funcionaría así: Los pilotos de un avión comercial supersónico crean un plan de vuelo a su destino antes de partir, determinando la mejor ruta posible a seguir. Al igual que otras aeronaves, planean su paso hacia y desde 18.300 metros con información y autorización de ATC. Sin embargo, para el segmento de Clase Superior E del viaje, los pilotos utilizarán información del sistema interconectado de ETM para hacer su plan de vuelo basado en la información proporcionada de manera cooperativa por todos los actores que operen en ese espacio aéreo durante su vuelo.

Al escanear el espacio aéreo con anticipación, observarán que en la ruta directa a su destino vuela a 19.800 m, en una misión de estudio meteorológico, un avión HALE y un globo de comunicaciones perdido que se ha desplazado lentamente. Basándose en la información compartida por los otros operadores, los pilotos crean un plan de vuelo que lleva su avión más rápido que el sonido de manera segura debajo del HALE y gira suavemente alrededor del globo sin desgaste innecesario para la aeronave. Su plan de vuelo se archiva con los administradores de tránsito de la FAA y se comparte en el sistema ETM para que todos los operadores lo vean y operen en consecuencia. Poco tiempo después, al otro lado del país, los pilotos de un avión militar planean un vuelo en la dirección opuesta. Los pilotos pasan por el mismo proceso, notando no sólo el avión HALE y el globo, sino también el vuelo supersónico comercial que viene en su dirección, y planean una ruta que evita esos tránsitos. Al día siguiente, los operadores terrestres de la aeronave HALE reciben una notificación a través de ETM de que el globo de comunicaciones se desplazará cerca de su avión a la misma altitud. Al observar que no hay vehículos que planeen pasar a 19.800 m, instruyen a su avión de investigación para que ascienda y se mantenga alejado del globo.

Este ejemplo depende de las reglas específicas que la NASA y la industria recomendarán a la FAA para su posible implementación y eventual cumplimiento. “Las restricciones específicas de la misión serán un factor a medida que se hagan estas consideraciones de derecho de paso”, dijo Jung.

Colaborando para cooperar

Las reuniones colaborativas entre investigadores de la NASA y la FAA están definiendo las necesidades y objetivos de la creación de procedimientos y regulaciones que brinden las mejores soluciones para los futuros usuarios del espacio aéreo de Clase Superior E.

“Recientemente hemos establecido un equipo de transición de investigación con la FAA, ayudando a las agencias a trabajar juntas para llevar ETM al siguiente nivel”, dijo Jung. “Nos hemos reunido con regularidad y hemos iniciado conversaciones con posibles socios de la industria”.

 

 

Como parte de los requisitos de la FAA, sus oficiales de tránsito aéreo deben ser notificados de cualquier aeronave a gran altitud lanzada desde el territorio de los EE. UU. Sin embargo, los vehículos de otros países no estarían sujetos a los mismos requisitos. Aunque la FAA sólo supervisa los cielos sobre los Estados Unidos, y cualquier sistema ETM inicial se crearía sólo para el espacio aéreo de los EE. UU., un modelo ETM ideal podría expandirse a un sistema más grande, es decir, a un espacio aéreo global, y aún funcionar de manera práctica y sin problemas.

Como parte del proyecto de Exploración y Gestión del Tránsito Aéreo del Programa de Operaciones y Seguridad del Espacio Aéreo, ETM y UTM visualizan y experimentan con conceptos e investigaciones novedosos para organizar los cielos del mañana.

En base a un artículo de John Gould, del Aeronautics Research Mission Directorate.
Editor: Lillian Gipson
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1 comentario
  1. Eduardo Luis Aprea dice

    El problema va a ser como van a salir del FL400 para alcanzar FL600 con motores convencional TurboJet , alcanzar una altura de 18.300 o más metros, es ingresar a la estratosfera, que tipo de motores deberán usar, el motor Jet es impulsado con Kerosene refinado blanco, cuando una aeronave ingrese a la estratosfera, dejará de funcionar el motor convencional por falta de suficiente oxígeno, el proyecto que le alcanzó la Northon Grumann al ex presidente Saúl Menem, que sostenía con las manos un prototipo en escala, lo pensaban fabricar en la actual FAdeA, por aquellos años, la publicidad del proyecto era salir de córdoba en un vuelo con ese prototipo y llegar al Japón en dos horas, la prensa y los medios lo tomaron como una broma. La solución sería equipar a los aviones con motores alimentados con energía atómica, pero contaminan el aire, no dicen con precisiones como se las arreglaran para navegar en la estratosfera.

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