O companie lansată de transport hipersonic din Houston promite zboruri de pasageri de la LA la Tokyo într-o oră

Dacă sunteți destul de mult timp, s-ar putea să vă amintiți de comerciantul de ochelari LensCrafters slogan publicitar captivant, „Ochelari în aproximativ o oră!” Startup cu sediul în Houston, Venus Aerospace promite că te va transporta de la Los Angeles la Tokyo în aceeași perioadă folosind un avion spațial începând cu 2030. Este o promisiune greu de văzut.

Compania nu a lansat imagini cu designul avionului său de 12 pasageri. Pe de altă parte, tocmai a emis un comunicat care prezintă finanțarea de 20 de milioane de dolari din seria A pe care a strâns-o împreună cu Laboratorul Prime Movers, o firmă de capital de risc din Wyoming care se descrie ca investind în „startu-uri științifice de revoluție”.

Venus Aerospace a strâns acum un total de 33 de milioane de dolari. În peste un an de existență, startup-ul a crescut la 40 de angajați și operează dintr-un hangar din portul spațial Houston (Aeroportul Ellington). The eliberaţi afirmă cu îndrăzneală că „Venus Aerospace construiește un avion spațial cu emisii zero de carbon, care va permite o călătorie globală de o oră”.

Cu toate acestea, transportul hipersonic al lui Venus nu va fi lipsit de emisii de carbon. Nici nu va fi un avion spațial. Venus se alătură unei liste emergente de aspiranți la transportul hipersonic, inclusiv din Atlanta Hermeus și tocmai anunțul cu sediul la Beijing Transport spațial, Care spune va transporta pasagerii de la Shanghi la New York în doar două ore.

Toți trei susțin că vor zbura cu avioane la scară mare la Mach 5-plus (unde începe viteza hipersonică) până în 2030. Toți trei îmbrățișează ideea de a aduce lumea împreună prin transportul de mare viteză, la fel ca și aspirantul supersonic, relativ mic. bum.

Venus a răscolit expresia „Acasă la cină” pentru a descrie o călătorie dus-întors teoretică din LA la Tokyo într-o zi lucrătoare, de către un director inteligent, hotărât să ia masa cu familia. Hermeus lansează cu tărie provocarea „Race You There”.

Viziunea și hype-ul au o oarecare asemănare cu scena Urban Air Mobility la altitudine joasă, dar metaforic de mare zbor și cu piața sa încă nerealizată (dar mereu la colț).

Ce destinație se îndreaptă în mod realist Venus Aerospace și potențialii săi concurenți este o întrebare care merită.

Un hibrid hipersonic

S-ar putea compara aeronava propusă de Venus cu o mașină hibridă. La fel ca motorul cu ardere paralelă și transmisiile electrice comune în astfel de vehicule, designul hipersonic al companiei se va baza pe două sisteme de propulsie - un motor cu reacție convențional și o rachetă.

Este o strategie care diferă semnificativ de propulsia cu ciclu combinat bazată pe turbină (TBCC) a lui Hermeus. abordarea motorului sau ceea ce pare a fi combinația de rachetă principală alimentată cu lichid de rachetă solidă a transportului spațial.

Conceptul operațional teoretic al lui Venus este cel care motivează alegerea, potrivit co-fondatorilor companiei și soților Sarah și Andrew Duggleby. Ambii sunt veterani din domeniul aerospațial, cu experiențe la Virgin Orbit și Virgin Galactic. Ambii au experiență în inginerie (Andrew este un fost profesor de inginerie mecanică la Virginia Tech și Texas A&M și un ofițer de serviciu de inginerie de rezervă al Marinei), Sarah (sau Sassie, așa cum este cunoscută) în calitate de CEO și Andrew ca CTO.

Aeronava pe care Venus spune că o va construi are scopul de a se conecta în mare parte la infrastructura de transport aerian existentă. Ei spun că va putea decola de pe o pistă standard la LAX și va urca la o altitudine de croazieră convențională nominală (35,000 de picioare sau aproximativ) folosind motorul său cu reacție. Apoi jetul este oprit și admisia/evacuarea acestuia este închisă. Pe măsură ce se întâmplă asta, se declanșează un motor de rachetă alimentat cu combustibil lichid.

Racheta accelerează aeronava până la Mach 9 (aproximativ 6,850 mph) cu aproximativ 0.5 g de accelerație (puțin mai mult decât un avion la decolare, conform lui Andrew), în timp ce urcă la o altitudine de vârf de 170,000 de picioare. Este nevoie de aproximativ 10 minute pentru ca avionul să atingă Mach 9, o viteză pe care o menține încă cinci minute.

Racheta se stinge apoi, iar avionul devine un planor hipersonic, coborând fără putere către destinație timp de 45 de minute, decelerând la aproximativ 0.1 g. Odată revenit la aproape 35,000 de picioare, motorul cu reacție este repornit și aeronava se alătură avioanelor obișnuite în coada de control al traficului aerian pentru ca vectorii să aterizeze la Narita (Tokyo).

Sună potențial fezabil la un moment dat în viitor, dar o lipsă de specificitate cu privire la detalii și planul de afaceri este flagrătoare.

Imposibil până la greu

Andrew Duggleby spune că, în scurta istorie a lui Venus Aerospace, „Am trecut de la imposibil la greu, dar încă mai rămân multe lucruri grele”.

Echipa Venus spune că a făcut trei progrese cheie care au mutat proiectul din tărâmul imposibilului. Primul este un motor patentat de rachetă cu detonare rotativă (RDRE). A doua este forma aeronavei. Al treilea este un sistem de răcire activ.

În termeni simpli, an RDRE detonează mai degrabă decât arde propulsorul lichid. Un reactor în formă de inel (anular) în interior declanșează reacții chimice care împing impulsuri concentrice de gaz supersonic în afara duzei de evacuare, generând forță.

RDRE-urile sunt remarcate pentru că produc mai multă tracțiune cu mai puțin combustibil decât rachetele convenționale, ardând combustibilul mai complet la temperaturi mai ridicate. Ele pot oferi transfer de căldură și alte avantaje, inclusiv greutatea și compactitatea. Andrew spune că motorul dezvoltat de Venus și testat în laborator la scară mică este cu 15% mai eficient din punct de vedere al consumului de combustibil decât rachetele comparabile, eliberând masa aeronavei pentru pasageri și lucruri practice precum o cabină presurizată și un tren de aterizare.

Finanțarea pe care Venus a strâns până acum i-a permis să ajungă la un punct în care „Am dovedit că avem o modalitate de a realiza motorul nostru de detonare, că există modalități de a-l menține mai rece”, susține Duggleby.

El a comparat vag combustibilul pe care îl va folosi motorul său cu amestecul folosit de naveta spațială, a cărei motorul principal hidrogen lichid ars și oxigen lichid. Dar spre deosebire de dezvoltatorul de avioane de marfă hipersonice Dawn Aerospace, care a dezvăluit că motorul său de rachetă va folosi un amestec lichid de peroxid de înaltă testare (HTP) și kerosen, Venus nu împărtășește compoziția combustibilului său lichid, declarând că este o „parte cheie a modului în care menținem motorul rece. .”

Compania păstrează, de asemenea, tăcere cu privire la designul celulei sale de avion, care va trebui să zboare și să manevreze bine atât la viteze subsonice mici, cât și la viteze hipersonice. Duggleby permite că este un „waverider”, format pentru a crea o singură undă de șoc și pentru a prinde un buzunar de aer de înaltă presiune sub burta vehiculului pentru o ridicare crescută.

Boeing X-51 de la NASA este un exemplu util de waverider, dar orice iese Venus (încă nu se reduce de la cinci forme candidate) va arăta probabil diferit. Pentru început va avea geamuri pentru pasageri și o coadă convențională. Nu s-a stabilit încă dacă are ferestre din cockpit față pentru piloți.

Andrew Duggleby spune că Venus „sper că va dezvălui” corpul aeronavei în curând, dar nu va discuta despre o cronologie. Testele pe modele subscale au fost făcute la Universitatea din Arizona Tunelul de vant Mach 5, unde Venus a făcut chiar unele validari „la acea viteză”.

Ca și în cazul altor concepte hipersonice, se poate aștepta ca mutarea la Mach 9 să genereze multă căldură. Duggleby spune că a face acest lucru la 170,000 de picioare este un avantaj, deoarece atmosfera subțire de acolo oferă mai puțină frecare termică decât la altitudini mai mici. Căldura va afecta în special nasul aeronavei, o problemă pe care Venus spune că o va depăși cu un nas imprimat 3D cu o nouă schemă internă de răcire. Duggleby îl descrie ca o „conductă de căldură pe marginea anterioară, care de fapt împrăștie căldura”. Marginile anterioare ale aripilor pot include un sistem similar.

Restul avionului, spune el, nu va folosi materiale exotice pentru a disipa căldura. Acesta va utiliza „material aerospațial standard” pentru a menține costurile scăzute, deși Duggleby nu va specifica ce anume.

În ciuda lipsei hotărâte de informații publice cu privire la cele trei chei tehnologice ale sale, Venus Aerospace se bucură de încrederea susținătorilor săi de capital de risc. Sassie Duggleby caracterizează grupul de investitori asamblat de Prime Movers Lab drept „capital pacient”.

Partenerul tehnic de la Prime Movers Lab, Liz Stein, spune că startup-ul are un „program bogat în hardware”, invocând focul de succes al motorului său de dovadă a conceptului, testarea modelelor sub scară în tunelul de vânt și colaborarea cu Georgia Tech pentru proiectarea de răcire de vârf.

Stein a adăugat că Prime Movers a sprijinit-o pe Venus cu prezentări personalului hipersonic de la NASA și a partajat instrumente de analiză și lucrări de cercetare. Ea a arătat și ea NASA-Deloitte și NASA-SAIC studii de piață care descriu cererea pentru transportul aerian hipersonic, despre care Stein afirmă că „semnalul cererii pieței este acolo pentru ca sistemele de zbor de mare viteză să funcționeze profitabil fără asistență guvernamentală”.

Nu toată lumea este de acord și mulți indică exemplul Concorde, care a necesitat sprijinul mai multor guverne și nu s-a soldat niciodată.

„Urătorii indică întotdeauna Concorde pentru a respinge viabilitatea comercială a zborului de mare viteză, fără să înțeleagă de ce Concorde a eșuat”, spune Stein.

Ea susține că a avut de-a face cu capitalul inițial masiv necesar (18.8 miliarde de dolari) și cu costurile operaționale recurente. Principalul dintre acestea din urmă a fost combustibilul înghițit de motorul Olympus 593 al lui Concorde, ale cărui post-arzătoare foloseau atât de mult suc la decolare, încât „mai mult de jumătate din greutatea la decolare a lui Concorde era combustibil”.

Aceasta, la rândul său, a necesitat prețuri insuportabile pentru biletele pe loc pentru avionul de linie supersonic de aproximativ 100 de pasageri. Implicația este că transportul hipersonic al lui Venus nu va avea o astfel de problemă. Cu toate acestea, deoarece nu știm ce amestec de combustibil pentru rachetă va folosi și costurile cu combustibil lichid variază foarte mult, estimarea costului este dificilă până la imposibilă.

Avioanele propuse de Venus vor transporta mai puțini pasageri și probabil vor fi mai mici decât Concorde. Cu propulsia sa hibridă, poate consuma mai puțină energie netă, dar costul combustibilului (și costul total de operare) va fi repartizat pe doar 12 locuri la fiecare zbor. Calcularea unei facturi de combustibil pentru o aeronavă nici măcar realizată experimental pare un exercițiu riscant pentru cel mai răbdător investitor. S-ar putea să nu conteze, totuși.

Câteva Rapoarte pe Venus Aerospace sugerează că este pe cale să obțină venituri în următorii doi ani. Probabil că ar face acest lucru împărtășind proprietatea intelectuală cu Departamentul Apărării. Ca AFWERX' $ 60 milioane de investiții în show-urile Hermeus, Forțele Aeriene și DoD în general sunt într-o bătaie de cap cu privire la avansarea tehnologiei hipersonice pentru rachete, drone reutilizabile, sateliți și avioane, precum și stimularea creșterii sectorului privat.

Entuziasmul DoD nu este pentru transporturile comerciale hipersonice. Mai degrabă caută vehicule mai mici realizabile în mod realist pe termene scurte. Un înalt oficial din instituția de știință și tehnologie a apărării/guvernamentală mi-a spus: „Dacă DoD este îngrijorat de hipersonic, s-ar putea concentra pe înfrângere [adică contracararea armelor hipersonice]. Ar putea fi nevoie să testeze [sistemele] de înfrângere și o dronă ar putea permite acest lucru.”

La fel ca Hermeus, Venus Aerospace intenționează să dezvolte mai întâi o dronă pentru a-și demonstra tehnologia. Dacă oricare dintre companii ajunge în cele din urmă la un transport hipersonic, probabil nu este esențial pentru cazurile lor de afaceri respective sau pentru investitorii lor.

Avion spațial sau bust

S-a estimat că Boom, care este mai departe pe calea sa decât Venus, va avea nevoie de peste un miliard de dolari pentru a-și realiza transportul supersonic.

Întrebat despre costurile totale pentru Venus, după o pauză lungă, Sassie Duggleby spune că estimarea lor se află în „intervalul de miliarde de dolari”. Ea cuplează acest lucru cu avertismentul că Venus are „oportunități de venituri în faza incipientă cu drona. Nu este avion spațial sau bust.”

„Folosirea fondurilor guvernamentale pentru a ajuta la reducerea acestui risc este unul dintre lucrurile noastre cheie, spune ea. „Nu credem că avem nevoie de un miliard de dolari în finanțare cu capital de risc înainte de a ajunge acolo.”

Venus spune că are deja niște fonduri guvernamentale pentru a o ajuta să ajungă acolo. Acest lucru poate proveni dintr-un contract AFWERX Small Business Technology Transfer (STTR, Faza I-II), deși nu am putut confirma acest lucru. Dacă da, probabil că i-a adus lui Venus în jur de 800,000 de dolari.

Calea de pornire este una pe care cuplul spune că a îmbrățișat-o cu nerăbdare după ani de zile cu companii consacrate. În acest sens, Sassie spune: „Vom învăța lucruri și vom crede că trebuie să pivotăm? Sigur, dar asta e bucuria lumii startup-urilor. Aceasta este bucuria inovării.”

Pare a fi mesaje mixte, o caracteristică prezentă și în pretențiile lui Venus Aerospace de a construi un avion spațial fără carbon și de a zbura până în 2030. Cei care acordă o atenție deosebită vor realiza că spațiul este, în general, de acord să înceapă la 62 mile (330,000) deasupra Pământului. . Sassie Duggleby recunoaște că vehiculul noțional al lui Venus ajunge doar la jumătatea drumului către spațiu – sau către Mach ar avea nevoie pentru a scăpa de gravitația pământului. Atunci de ce să-i spunem avion spațial?

„Îl numim avion spațial pentru că ajunge în mare parte acolo”, oferă Andrew Duggleby. „Nu suntem un vehicul care respiră aer. Nu suntem doar un avion rapid. Așa că este mai bine să-l numim avion spațial.”

Când subliniez că pasagerii plătitori de bilete s-ar putea aștepta să meargă în spațiu cu un avion spațial, Sassie îmi răspunde: „Când spui avion spațial, oamenii tind să înțeleagă că nu este doar un avion cu reacție standard”.

Ei ar putea înțelege, de asemenea, că jetul și racheta lui Venus este puțin probabil să fie lipsite de emisii de carbon (ca să nu mai vorbim de contribuțiile pentru construirea unui astfel de transport). Biocombustibilii cu emisii reduse de carbon și carburanții sintetici pentru aviație sunt la orizont, dar dacă vor fi disponibili pe scară largă (sau vor fi competitivi la preț) până în 2030 este o întrebare.

În ceea ce privește racheta, Naveta Spațială a emis în mare parte vapori de apă din combustibilul lichid pe care l-a ars. Nu se așteaptă ca aeronava lui Venus să ruleze cu aceleași lucruri. Și oamenii de știință spun că nu avem date foarte bune despre ce emit rachete cu combustibil lichid, în special în atmosfera superioară. Indiferent de combustibilul pentru rachetă pe care îl arde un avion de linie hipersonic Venus Aerospace, va avea nevoie și de o manipulare specială în aeroporturi sau porturi spațiale.

Andrew Duggleby spune că aceasta nu este o provocare majoră, deși experții în combustibili și securitate ar putea să nu fie de acord. S-ar putea să ne amintim că imensul A380 al Airbus a fost exclus dintr-un număr de aeroporturi din considerente la fel de banale precum nevoia de material ranforsat pentru rampă/pistă și diferite poduri aeriene pentru planificarea/deplanarea pasagerilor.

De asemenea, ar trebui să ghicească că avionul hipersonic al lui Venus ar avea nevoie de piste de 10,000 de picioare (Andrew spune că au 15 rute/destinații candidate) și, eventual, ar avea o viteză finală mare de apropiere, cu implicații pentru traficul aerian. Soții Duggleby nu văd denivelări majore pe drumul de acolo.

În mod surprinzător, ei spun că Venus va fi integrat vertical, inclusiv construirea propriilor motoare de rachetă. Suspecții obișnuiți de la United Launch Alliance până la Northrop-Grumman la SpaceX nu fac parte din planul lor, care se pare că va vedea motoare fabricate la unitățile companiei din Houston Spaceport.

O parte din personalul de 40 de membri ai lui Venus are experiență în construirea de rachete spun ofițerii săi. Nu am întrebat dacă acea experiență este mai concentrată pe dronă/vehicul de subscală decât vehiculul la scară completă. De ce volume vor fi necesare este o altă întrebare care a rămas fără răspuns. Ajunge în centrul propunerii de afaceri.

Venus nu a făcut previziuni publice cu privire la costul aeronavei sale. Ce ar putea costa biletele este la fel de necunoscut. Sassie spune că compania are modele interne de costuri. „Am dori să-l menținem aproape de prețul unui bilet de clasa întâi. Există o mulțime de factori și suntem încă în stadiile incipiente ale cum va arăta de fapt.”

Acești factori includ frecvența zborului. Metodologia de răcire a lui Venus și designul corpului aeronavei vor face posibilă o schimbare de două ore a aeronavei, susține Andrew Duggelby. Venus vizează patru zboruri pe zi. Spre deosebire de principalele rachete ale navetei spațiale care trebuiau dărâmate după fiecare zbor, RDRE-urile din avioanele lui Venus vor efectua 100 de zboruri programate înainte de verificările necesare ale motorului și 1,000 de zboruri înainte de verificarea nivelului de reconstrucție. „Da, aceasta este o problemă grea”, recunoaște Andrew, „dar designul nostru inițial arată fezabilitate.

Fezabilitatea a fost o întrebare atâta timp cât au existat eforturi serioase de zbor hipersonic de la începutul anilor 1980 de la British Aerospace HOTOL vehicul convențional reutilizabil de decolare/aterizare pentru modelul NASA inspirat de Reagan la sfârșitul anilor 1980 Orient Express proiectul avionului hipersonic.

CEO-ul Venus Aerospace s-a referit la această afacere de mai multe ori drept o „companie de tehnologie în stadiu incipient”, ceea ce, fără îndoială, este. Părțile sale ar putea, de fapt, să valorize mai mult decât întregul. De aceea, este curios că Venus sau alți constructori hipersonici de transport ar trâmbița public un obiectiv „go zbura” în 2030.

Motivul, spune Richard Aboulafia de la AeroDynamic Advisory, se reduce la investiții. „HOTOL, Orient Express și alții erau la cinci până la 10 ani distanță” în anii 1980. Astăzi [transporturile] hipersonice sunt la cinci până la 10 ani distanță. Ce surpriza."

„Urban Air Mobility a atras miliarde de dolari. Da, multe dintre ele sunt ridicol de exagerat, dar obiectivul [companiilor UAM] este să acumuleze bani. Asta e treaba unu.”

Ar putea Venus Aerospace să atragă miliardele de dolari de care spune că are nevoie pentru a construi un transport hipersonic? „Uitați-vă la investiția pe care UAM a atras-o anul trecut”, spune Aboulafia. „Gluma este pe noi. Cât despre un miliard, alertă spoiler - nu este suficient.

Soții Duggleby extind metafora „Home By Dinner” la concentrarea Venus Aerospace asupra echilibrului dintre viața profesională și viața privată, o caracteristică care lipsește de la majoritatea companiilor aerospațiale. Cum se potrivește asta cu proiectarea, testarea și construirea unui avion de linie hipersonic zburător la scară largă până în 2030 nu este clar. Evitarea asiduă a lucrurilor care întârzie cronologia unui proiect – lucru greșit direcționat, relucare, complicații excesive – va ajuta, susțin ei.

Apăsat mai departe, Andrew spune că obiectivul 2030 este într-adevăr o cronologie „nu mai devreme decât”. Sassie spune că este ceva pentru care să te străduiești, că poate e nevoie de încă cinci ani pentru a „a ajunge la un produs cât mai repede posibil”.

„Nu facem compromisuri cu privire la declarația noastră de misiune ca companie”, afirmă ea. Transportul hipersonic este „absolut motivul pentru care am decis să înființăm compania acum doi ani. Oportunitatea de piață este incredibilă.”

Când LensCrafters a început să funcționeze la începutul anilor 1980, și-a legat sloganul de un obiectiv realizabil din punct de vedere comercial și tehnologic. Așa cum stau lucrurile în 2022, se pare că ar fi nevoie de niște ochelari speciali pentru a vedea dacă Venus Aerospace a făcut același lucru.