Son las 4 de la mañana, hora de Alaska, del 1 de septiembre de 1983. Los radares registran el despegue del flamante Boing 747-230B de Korean Airlines (vuelo KAL007) con 269 personas a bordo, tras una escala de rutina en su trayecto de Nueva York a Seúl. En la cabina de mando viajan el capitán Chun Byung-in, el copiloto Son Dong-hui y el ingeniero de vuelo Kim Eui-dong, todos con amplia experiencia. El clima es favorable. Transcurren cinco horas, se sirve el desayuno, y todo parece indicar que seguirá siendo un vuelo placentero; sin embargo, hay un problema grave. Sin que la tripulación lo advierta, el avión se ha desviado hacia el norte, penetrando más de 180 km en el espacio aéreo restringido de la Unión Soviética (Figura 1). La defensa aérea soviética detecta el eco en el radar. Desde la isla de Sajalín despega un caza Sukhoi Su-15, apoyado por un MiG-23, con la misión de interceptar al intruso. El interceptor dispara ráfagas de munición trazadora de advertencia, pero en la cabina del 747 la tripulación sigue charlando, sin darse cuenta del inminente peligro. Finalmente, el piloto soviético lanza dos misiles. Uno no impacta; el otro explota cerca de la cola del avión. Cayendo en picada, el Boing se estrella en el océano. No hay sobrevivientes.
La pieza clave que cambió la historia
En esa época, la navegación de largo alcance dependía en gran medida de un sistema de navegación inercial (INS, por sus siglas en inglés) que usaba giróscopos y acelerómetros. El INS calculaba continuamente la posición del avión a partir de mediciones internas. Antes del despegue, la tripulación debía introducir su posición inicial (latitud y longitud) y cargar la ruta. Posteriormente, era crucial conmutar el sistema al modo NAV (navegación). Si permanecía en modo HEADING (rumbo constante), el avión mantenía la dirección inicial seleccionada, como si siguiera una línea recta imaginaria, sin tomar en cuenta la curvatura de la Tierra ni compensar desviaciones. Las investigaciones concluyeron que lo más probable fue que el INS no estuviera correctamente acoplado al modo NAV. El avión voló durante horas, alejándose cada vez más de la ruta planificada, sin que la tripulación se percatara de ello.
¿Cómo funcionaba el INS?
El INS consistía en una plataforma montada sobre anillos móviles que mantenía su orientación, independientemente de los movimientos del avión (Figura 2). Tres giróscopos detectaban rotaciones en cabeceo, alabeo y guiñada (Figura 3), mientras que tres acelerómetros medían las aceleraciones en x, y, z (x: adelante/atrás, y: izquierda/derecha; z: arriba/abajo). Como la plataforma no giraba y estaba nivelada, x, y, z no cambiaban de orientación, aunque el avión se moviera.
En los cursos básicos de física se enseña que, si conocemos la aceleración de un objeto, podemos calcular su velocidad y su posición mediante integración matemática. El INS hacía exactamente eso; sin embargo, cada integración siempre introduce pequeños errores. No se trataba de una falla, sino de una consecuencia matemática inevitable. Con el tiempo de vuelo, el error se acumulaba. En vuelos largos sobre el océano, las desviaciones podían alcanzar hasta 20 km. Era habitual corregir la posición al aproximarse a tierra firme mediante radioayudas externas, pero en el caso del vuelo KAL007, la desviación fue mucho mayor.
Los giróscopos, corazón del sistema
Un giróscopo es, esencialmente, una rueda (rotor) que gira a gran velocidad (Figura 4). Cuando algo gira muy rápido, adquiere una especie de “terquedad”: se opone a que cambien la dirección de su eje. Este comportamiento se debe a un principio físico llamado conservación del momento angular, que establece que un objeto en rotación tiende a mantener constante la orientación de su eje mientras no actúen fuerzas externas que intenten modificarla [1]. Dicho de manera sencilla: si una rueda está girando y nadie la empuja, seguirá girando, con el eje apuntando en la misma dirección. Los giróscopos presentan además otra propiedad llamada precesión. Cuando una fuerza intenta inclinar su eje de rotación, su eje comienza a girar circularmente hacia un lado. Esto sucede también con cuerpos gigantescos en rotación, como la Tierra.
Si uno o más giróscopos se montan sobre un soporte de Cardano (Figura 2), los ejes de rotación pueden conservar su orientación, aunque la base cambie de posición. En las plataformas inerciales, cuando el avión giraba, los giróscopos detectaban esa rotación. Entonces pequeños motores actuaban en sentido contrario para mantener la plataforma fija. En resumen: el avión se movía, los motores compensaban y la plataforma permanecía estable. Gracias a esa estabilidad, los acelerómetros podían medir las aceleraciones del avión y, a partir de ellas, calcular su trayectoria. Por motivos de seguridad, los aviones como el Boing 747 estaban equipados con tres sistemas de navegación inercial independientes, es decir, nueve giróscopos.
Consecuencias históricas
El derribo del vuelo KAL007 provocó una crisis diplomática internacional. Pocos días después, el presidente estadounidense Ronald Reagan anunció que el sistema GPS —hasta entonces de uso militar— se pondría a disposición de la aviación civil. La tragedia aceleró la transición hacia sistemas de navegación más seguros y redundantes [2,3].
¿Cómo navegan los aviones actualmente?
Hoy en día, los aviones comerciales combinan unidades de referencia inercial basadas en giróscopos láser o de fibra óptica con señales satelitales del GPS. Esta tecnología sólo ha sido posible gracias a los impresionantes avances en el desarrollo de relojes atómicos cada vez más precisos [3]. Las computadoras de vuelo comparan continuamente datos provenientes de satélites, radioayudas terrestres y sensores de velocidad y altitud. La navegación ya no depende de una sola “brújula interna”, sino de una red de referencias cruzadas que se verifican constantemente. Por ello, una desviación inadvertida como la del vuelo KAL007 sería extremadamente improbable.
Bibliografía
- Halliday D, Resnick R, Walker J (2013) Fundamentals of Physics. John Wiley & Sons, New Jersey, USA. ISBN: 111823071X.
- Transcript of President Regan´s Address on Downing of Korean Airliner, The New York Times, 6 de septiembre de 1983, p.15.
- Rooney D (2022) A Tiempo: Una Historia de la Civilización en Doce Relojes. Alianza Editorial, Madrid, España. ISBN: 978-84-1362-836-3.
El doctor Achim M. Loske es investigador en el Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada de la UNAM Unidad Juriquilla
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