A inicios de este año, un avión Boeing 787 de United Airlines sufrió fuertes turbulencias mientras sobrevolaba Filipinas. Una azafata salió disparada contra el techo, lo que le provocó una conmoción cerebral y una fractura en el brazo.
Incidentes de fuertes turbulencias como estos, aumentan como consecuencia del cambio climático provocado por las actividades humanas.
Las turbulencias severas en aire claro (CAT, por sus siglas en inglés), es decir, aire muy agitado que es invisible para los satélites, los radares y el ojo humano, han aumentado un 55% desde 1979, cuando comenzaron los registros meteorológicos fiables, según una investigación de Paul Williams, profesor de Ciencias Atmosféricas de la Universidad de Reading.
Se prevé que las turbulencias se tripliquen en todo el mundo para la década de 2050 y que tengan un impacto importante en las rutas de Asia Oriental y el Atlántico Norte. Esto podría influir en que la gente ya no quiera volar.
Pero las turbulencias, además de ser potencialmente peligrosas, también suponen un costo para la industria de la aviación, ya que causan desgaste y alargan algunos vuelos, pues los pilotos intentan evitarlas. Estas maniobras implican un mayor consumo de combustible y un aumento de las emisiones de gases contaminantes.
Aunque las turbulencias suelen ser más una cuestión de incomodidad que de lesiones o muerte, el aumento del volumen de movimientos caóticos en la atmósfera significa que las aerolíneas, los científicos y los ingenieros se enfrentan al reto de encontrar formas de mitigar el problema.
Turbulence Solution, una firma con sede en Austria, ha desarrollado pequeños "flaplets" que pueden añadirse a los alerones o flaps más grandes de las alas de los aviones.
Los flaplets ajustan ligeramente su ángulo para contrarrestar los cambios en el flujo de aire basándose en las lecturas de presión tomadas inmediatamente delante de ellos en el borde de ataque del ala. Esto ayuda a estabilizar el avión, de forma similar a como las aves utilizan pequeños ajustes de sus plumas mientras vuelan.
La empresa afirma que su tecnología puede reducir las cargas de turbulencia que sienten los pasajeros en más de un 80%.
"El aprendizaje automático es muy bueno para encontrar patrones en volúmenes grandes de datos", afirma Ricardo Vinuesa, investigador en mecánica de fluidos, ingeniería e inteligencia artificial en el Instituto Real de Tecnología KTH de Estocolmo. "La turbulencia podría ser la aplicación perfecta para la IA".
En un experimento reciente, Vinuesa y sus colegas del Centro de Supercomputación de Barcelona y la Universidad Técnica de Delft probaron un sistema de IA que controlaba "chorros sintéticos" de aire en el ala simulada de un avión.
La IA se entrenó mediante el aprendizaje profundo por refuerzo, un proceso en el que el modelo aprende por ensayo y error, de forma similar a como un niño pequeño aprende a caminar. "En lugar de hacer mediciones a contracorriente, podemos utilizar la IA para crear simulaciones numéricas muy precisas del comportamiento del flujo de aire basadas en mediciones tomadas directamente en el ala", explica.
El año pasado, un equipo de Caltech y Nvidia generó turbulencias extremas dentro de un túnel de viento para probar un sistema de detección y predicción basado en IA para drones, con resultados prometedores. Expertos del Centro de Investigación Langley de la NASA probaron un micrófono especialmente diseñado para detectar frecuencias infrasónicas ultrabajas creadas por remolinos de turbulencias en aire claro a una distancia de hasta 480 km.
La convergencia de la fabricación, la inteligencia artificial y los nuevos sensores podría transformar la aviación en la segunda mitad del siglo XXI.
Hace unos 20 años podíamos predecir alrededor del 60% de las turbulencias, hoy un 75%. Gracias a los avances en computación, la inteligencia artificial y el número cada vez mayor de satélites, las previsiones meteorológicas están mejorando, pero existe una falta generalizada de mediciones del viento por encima de la superficie terrestre.
Turbulence Aware, de la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA), analiza y comparte datos sobre turbulencias en tiempo real y ahora lo utilizan aerolíneas como Air France, EasyJet y Aer Lingus.
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