Así es como Elon Musk podría usar propulsores de cohetes en el nuevo Tesla Roadster

La semana pasada, SpaceX y el CEO de Tesla, Elon Musk, anunciaron planes audaces para combinar las tecnologías de sus dos compañías más grandes colocando propulsores de cohetes en futuros modelos especializados del Roadster de Tesla. Los propulsores en realidad no se quemarán, según Musk; en su lugar, expulsarán aire frío altamente presurizado, dando al Tesla un impulso adicional en la aceleración. Es un movimiento que puede funcionar técnicamente, pero también desconcierta a los expertos e ingenieros de la industria: los propulsores no serán muy eficientes y probablemente no serán legales en la calle.

Específicamente, Musk está hablando de incorporar una pieza clave de hardware del cohete Falcon 9 de SpaceX, un tanque conocido como recipiente a presión compuesto envuelto, o COPV. Estas botellas están hechas de un revestimiento de metal delgado que está envuelto en fibras de carbono, y son una excelente manera de almacenar una gran cantidad de aire presurizado en un espacio muy pequeño. También son bastante livianos, por lo que a muchos fabricantes de cohetes les gusta usarlos para ayudar a presurizar sus cohetes.

En el Falcon 9, los COPV se sientan dentro de los tanques de combustible y los mantienen presurizados durante el vuelo. A medida que el cohete sube al espacio, los propulsores se vacían rápidamente de los tanques, y es el trabajo de los COPV reemplazar esos líquidos con helio para que los tanques mantengan su forma. El aire comprimido dentro de estas botellas no se utiliza para propulsar el cohete directamente. Algunos automóviles también usan vehículos COP: los autobuses y camiones los usan para almacenar gas natural comprimido, y los automóviles con pilas de combustible de hidrógeno también dependen de vehículos COP. Pero el aire dentro de estos tanques se usa como combustible para los motores dentro de estos autos.

Con el Roadster, Musk tiene una idea diferente: quiere usarlos como propulsores, donde soplan aire de la parte trasera o delantera del automóvil para ayudar a propulsar y detener el vehículo. Podría soplar los lados, también para ayudar a girar a altas velocidades o en curvas cerradas. Los automóviles comerciales nunca han utilizado vehículos comerciales de esta manera antes, y la idea plantea muchas preguntas sobre la seguridad y la eficiencia.

Por un lado, el Tesla Roadster ya acelera y frena increíblemente rápido, y el nuevo Roadster es supuestamente uno de los coches más rápidos del mundo, con un tiempo de 0-60 de 1,9 segundos. Es tan rápido que hay un debate vigoroso sobre si algún neumático moderno puede ir más rápido. Por lo tanto, los COPV tendrían que soplar una gran cantidad de aire frío a velocidades súper altas para impulsar tiempos de aceleración o desaceleración aún más rápidos. Eso requerirá mucha potencia y algunos tanques bastante grandes para tener cualquier tipo de efecto discernible contra algunos límites reales de la física. Y si el objetivo es realmente afectar la velocidad, estos propulsores serían extremadamente ruidosos, propensos a cambios extremos de temperatura, y posiblemente pondrían en riesgo a otros autos en la carretera. “Es una opción? Sí”, le dice a The Verge Sam Abuelsamid, analista de investigación sénior de Navigant, una firma de asesoramiento para la industria automotriz. “¿Es una opción sabia? Absolutamente no. Es la cosa más ridícula de la que he oído hablar.”

Sin embargo, muchos fabricantes de automóviles han buscado formas de usar aire comprimido para impulsar los vehículos. Por ejemplo, en 2013, los fabricantes de automóviles franceses Peugeot y Citroën anunciaron planes para construir un vehículo híbrido que utilizara aire a presión como fuente de energía, aunque el desarrollo se ha suspendido. Estos diseños normalmente funcionan liberando aire de un contenedor de manera controlada para impulsar las turbinas o pistones de un motor. Los automóviles de aire comprimido son aclamados como ecológicos, ya que no queman gasolina. Pero la desventaja es que no son súper eficientes.

Para empezar, comprimir aire requiere mucha energía. Musk afirma que el aire se repondrá en los COPV usando una bomba eléctrica, que extraería del paquete de energía del Tesla. Pero los expertos argumentan que podría drenar significativamente el voltaje de la batería necesario para conducir el automóvil. “Seguramente consumiría la energía almacenada en la batería”, le dice a The Verge Dave Sullivan, gerente y analista de productos de AutoPacific, una firma de consultoría automotriz. “El cálculo de la autonomía o el ciclo de ensayo de la autonomía de un vehículo eléctrico no tiene en cuenta esta idea.”

Por supuesto, todo depende de la eficacia que Musk quiera que tengan los COPV. Los propulsores de gas frío tienen un impulso específico relativamente bajo, lo que significa que necesitan mucho más combustible, o aire, en este caso, para obtener una cantidad decente de empuje. Esto los hace buenos para satélites en el espacio, que no requieren mucho empuje para maniobrar en el vacío. Pero en la carretera, con resistencia al aire y fricción de los neumáticos, el gas frío no es tan potente. Por lo tanto, los COPV de Tesla tendrán que ser grandes y voluminosos para almacenar suficiente aire necesario para tener cualquier tipo de efecto importante. “Parece que tener un propulsor que va a tener una cantidad significativa de energía, va a necesitar una cantidad bastante decente de tamaño y capacidad en el tanque para tener un beneficio real de rendimiento”, dice Abuelsamid. (Almizcle dijo que los COPV ocuparían una buena parte del auto, convirtiendo el cuatriciclo en uno de dos asientos.)

La compañía podría llenar los vehículos a una presión más alta para ahorrar espacio, pero los tanques tendrían que ser mucho más fuertes y pesados para ser considerados seguros para los pasajeros. Cuanta más presión quieras en un coche comercial, más resistentes deben ser tus tanques. Los COPV que Musk quiere usar son los mejorados certificados para los cohetes Falcon 9 que llevarán a las tripulaciones a la Estación Espacial Internacional. “Este es, con mucho, el recipiente a presión más avanzado desarrollado por la humanidad”, dijo en una conferencia de prensa antes del lanzamiento de SpaceX en mayo. “Es una locura.”

Aún así, la idea trae a la mente muchos problemas de seguridad. Si bien son cruciales para los vuelos espaciales, estos COPV también han sido una fuente de ansiedad para SpaceX. En septiembre de 2016, un COPV causó que un cohete Falcon 9 explotara en una plataforma de lanzamiento de Florida mientras el vehículo estaba siendo alimentado para una prueba. SpaceX afirmó que la culpa era de la fricción entre los propulsores en el tanque del motor y el COPV. El oxígeno líquido súper frío que usa SpaceX para su Falcon 9 reaccionó mal con la fibra de carbono que estaba envuelta alrededor del COPV.

SpaceX ha mejorado significativamente sus COPVs desde entonces, y cualquier botella puesta en un Tesla no estará rodeada de oxígeno criogénico. Sin embargo, cuando el aire se libera rápidamente de una botella altamente presurizada, experimenta cambios extremos de temperatura. Cuanto más rápido se libere el aire, más frío se volverá el COPV. Así que si el Tesla va a derribar estas botellas rápidamente, podrían alcanzar fácilmente temperaturas súper frías, lo que haría que los COPV fueran frágiles y menos estables estructuralmente. Tesla podría combatir esto soplando las botellas más lentamente, pero entonces los propulsores no tendrán un impacto tan grande en el coche.

Y dependiendo de la velocidad a la que se dispare el aire, los propulsores podrían representar riesgos para otros automóviles en la carretera. Si los COPV van a tener una fuerza significativa en el Tesla, también tendrán una fuerza significativa en los autos que rodean al Tesla. Los propulsores de gas frío pueden alcanzar un impulso específico de unos 70 segundos. Eso significa que el gas que sale del COPV podría alcanzar un poco más de 1,500 millas por hora. Por lo tanto, el aire tiene el potencial de enviar escombros de rápido movimiento a un automóvil cercano o incluso empujar a los vehículos circundantes.

Pero incluso si Tesla descubre soluciones para todas estas cosas, hay que considerar el ruido. La liberación de gran cantidad de aire comprimido es ruidosa. Hay regulaciones en vigor sobre la cantidad de ruido de paso que puede tener un automóvil, y es dudoso que el Tesla equipado con propulsores cumpla con esos. “Los vehículos de gasolina no pueden hacer demasiado ruido”, dice Sullivan. “Solo puedo imaginar que esto sería extremadamente ruidoso y no sería legal en la calle.”Musk dijo que el coche no se recomienda para entornos urbanos.

Por lo tanto, agregar COPV a un Tesla es factible, aunque probablemente no se permitirán en ninguna de las carreteras principales debido a los riesgos. Aún así, es un montón de maquinaria complicada para hacer que un auto ya muy rápido vaya un poco más rápido.