Cuando se habla de “ingeniería aeroespacial”, normalmente lo primero que puede venirse a la mente son astronautas, viajes espaciales y satélites, pero el trabajo de todo eso va mucho más allá.
Precisamente los algoritmos y cálculos que un ingeniero espacial costarricense realiza desde su computadora en Pensilvania, Estados Unidos, ayudan a que puedan desarrollarse, con fundamento teórico y científico, muchas de los aparatos que se ven volar en el cielo como en el espacio exterior.
Él se llama Carlos Andrés Vargas Venegas, tiene 27 años de edad y este 2024 entrará en su último año de su doctorado en ingeniería aeroespacial, labor que combina con su trabajo en un laboratorio federal estadounidense donde puede aplicar sus conocimientos.
“La gente se imagina a estos científicos armando las estructuras, conectando cables en las naves, pero antes de todo eso, de siquiera mover un tornillito, se debe tener un fundamento para saber dónde poner cada tornillo, cómo debe ser cada curvatura. Todo lo que uno ve en los cohetes o vehículos pasó antes por un proceso de optimización. Ahí viene mi trabajo”, explicó.
El joven, oriundo de Santa Bárbara de Heredia, comentó que, para entender mejor sus alcances, podemos dividir esta disciplina en dos: la parte aérea y la espacial, que tienen diferentes aplicaciones prácticas. La parte aérea interactúa con la atmósfera y son aviones, drones y otro tipo de dispositivos que pueden volar. La parte espacial va más allá y tiene que ver con cohetes, viajes al espacio y astronautas.
Sin embargo, detrás de eso hay una serie de estudios relacionados con algoritmos, simulaciones y operaciones matemáticas que tal vez no se ven a simple vista, pero que son esenciales para que funcionen todos los dispositivos de estos ecosistemas tecnológicos.
“Es el estudio y análisis de todos estos sistemas que, dependiendo del rango de su aplicación, ya sea la atmósfera o más allá de la atmósfera, ahí cambia el tipo de modelaje y la matemática que involucra. Entonces la ingeniería aeroespacial estudia los sistemas que se involucran en la parte atmosférica y espacial”, precisó.
“Lo mío es ejecutar análisis y estudiar, entender, los sistemas con los cuales los astronautas o pilotos van a interactuar. Ellos entrenan mucho para completar sus misiones, pero necesitan de todos los ingenieros aeroespaciales para entender cómo los sistemas fueron diseñados, para qué sirven. Los ingenieros hacen los análisis y crean los instrumentos para que los astronautas completen sus misiones y sean un éxito”, añadió.
En otras palabras, con sus análisis de algoritmos y simulaciones, busca entender cómo se comportan estos sistemas dadas ciertas condiciones en la atmósfera y más allá de esa. Con esas simulaciones virtuales se ayuda a entender como cohetes, satélites o vehículos supersónicos podrían desenvolverse según distintas condiciones en su entorno. No solo es que un vehículo funcione volando dentro o fuera de la atmósfera, la existencia misma de este dispositivo y cómo funciona es parte trascendental de esta ingeniería.
Del amor a las matemáticas a ver más allá
Vargas sí era el niño que pasaba viendo a las estrellas y tenía telescopios, y que además amaba construir aviones a escala y volarlos con sus manos. Además, era un niño al que le entretenían las Matemáticas y era fiel seguidor de los materiales de científicos y divulgadores de la ciencia como Carl Sagan, Neil deGrasse Tyson y Brian Green.
Cuando llegó al colegio comenzó a interesarse por la Física, especialmente la Astrofísica, donde esa matemática que le entretenía en la escuela podía tener más aplicaciones.
“Mi día está lleno de matemáticas. Las aplico a sistemas aéreos y espaciales”, resumió.
Cuando salió del colegio no le fue tan difícil decidirse por estudiar Física, y así comenzó en la Universidad de Costa Rica (UCR). Tiempo después, su familia tomó la decisión de vivir en Estados Unidos, y allí buscó seguir estudiando Física en Maryland.
“Yo no sabía que iba a ir por ingeniería aeroespacial al principio, pero ese gusto de las Matemáticas y la Física me fueron llevando. La matemática es hermosa, teóricamente, pero yo necesitaba aplicarla”, afirmó.
Posteriormente comenzó sus estudios de Ingeniería Aeroespacial en la Universidad Estatal de Pensilvania, donde conoció a profesores que trabajaban en estas aplicaciones de las matemáticas al área. Ahí se le comenzaron a abrir las puertas para el doctorado.
En investigación
Su trabajo diario se divide en dos. Por un lado, tiene una investigación computacional que utiliza supercomputadoras para correr los algoritmos aplicados a la ingeniería. Él no construye, trabaja “en lo que se ve”, en esos algoritmos de controles que pueden poner a trabajar los vehículos que vuelan tanto en la atmósfera como fuera de ella.
Con esto se busca encontrar la forma óptima para llevar un vehículo aéreo o espacial de un punto A a un punto B.
El otro proyecto es de simulaciones para entender cómo las estructuras como cohetes o satélites se desenvuelven según ciertas condiciones de operación. Allí crea pequeños modelos eficientes y precisos, para obtener la mejor forma de estos vehículos.
“Los científicos requieren de estos modelos óptimos para poder realizar los trabajos de todos los días. En objetos grandes es muy costoso, entonces mi trabajo es pasar de modelos grandes y costosos a modelos chiquititos, de precio más básico y que puedan ponerse incluso en las computadoras de estos dispositivos”, manifestó.
Su tesis consiste en unir ambas investigaciones para crear un algoritmo unificado que ejecute las dos ramas.
A futuro
Para los ingenieros y científicos que estudian la parte más teórica de la ingeniería aeroespacial, la computación cuántica podría llevar a mejores simulaciones y más precisas.
“Una vez que se mejoran los modelos, se entiende mejor cómo los modelos se desenvuelven y cómo se llevaría a un éxito a una misión”, resumió.
En su trabajo particular, busca terminar su doctorado, entregar su tesis en diciembre próximo con el algoritmo ya completado y seguir aportando a la eficiencia de estos sistemas a través de la matemática aplicada.
A nivel de industria esto también puede tener aplicaciones en diferentes campos de la ciencia, por lo que no duda de que a futuro el trabajo no le faltará.