Houstonski Hypersonic Transport Startup obećava putničke letove od LA-a do Tokija za sat vremena

Ako ste tu dovoljno dugo, možda se sjećate prodavača naočala LensCrafters upečatljiv reklamni slogan, "Naočale za otprilike sat vremena!" Startup sa sjedištem u Houstonu, Venus Aerospace obećava da će vas prevesti od Los Angelesa do Tokija u istom rasponu pomoću svemirskog aviona počevši od 2030. To je obećanje koje je teško vidjeti.

Tvrtka nije objavila slike dizajna svog zrakoplova s ​​12 putnika. S druge strane, upravo je izdao izdanje u kojem se promiče 20 milijuna dolara vrijedna sredstva za Seriju A koje je prikupila u suradnji s Laboratorij za prve pokrete, tvrtka rizičnog kapitala iz Wyominga koja sebe opisuje kao ulaganje u "probojne znanstvene startupe".

Venus Aerospace je sada prikupio ukupno 33 milijuna dolara. U više od godinu dana postojanja, startup je narastao na 40 zaposlenika i djeluje iz hangara u svemirskoj luci Houston (zračna luka Ellington). The objaviti hrabro navodi da "Venus Aerospace gradi svemirski avion s nultom emisijom ugljika koji će omogućiti jednosatno globalno putovanje."

Međutim, Venerin hipersonični transport neće biti bez emisija ugljika. Niti će to biti svemirski avion. Venera se pridružuje nadolazećem nizu nada za hipersonični transport, uključujući Atlantu Hermeus i upravo najavljeni sa sjedištem u Pekingu Svemirski prijevoz, Koji kaže letjet će putnike iz Shanghija u New York za samo dva sata.

Sva trojica tvrde da će do 5. letjeti punim zrakoplovima pri brzini od 2030 maha (gdje počinje hipersonična brzina). Sva trojica prihvaćaju ideju spajanja svijeta putem transporta velike brzine, kao i relativno oštar nadzvučni aspirant uspon.

Venera je bacila okolo frazu "Kući do večere" kako bi opisala teoretski povratno putovanje od LA-a do Tokija tijekom radnog dana od strane pametnog izvršnog direktora koji je sklon večeri s obitelji. Hermeus razmetljivo postavlja izazov "Utrkuj se tamo".

Vizija i hype donekle podsjećaju na scenu urbane zračne mobilnosti na niskim visinama, ali metaforički visoko leteću i njezino još neostvareno (ali uvijek iza ugla) tržište.

Na koju destinaciju Venus Aerospace i njeni potencijalni konkurenti realno idu, vrijedno je pitanja.

Hipersonični hibrid

Netko bi mogao usporediti Venerinu predloženu letjelicu s hibridnim automobilom. Poput motora s paralelnim izgaranjem i električnih pogona uobičajenih u takvim vozilima, hipersonični dizajn tvrtke će se oslanjati na dva pogonska sustava — konvencionalni mlazni motor i raketu.

To je strategija koja se značajno razlikuje od Hermeusove zračne turbinske propulzije s kombiniranim ciklusom (TBCC) pristup motoru ili ono što izgleda kao Space Transportation-ova kombinacija čvrstog raketnog pojačivača i glavne rakete na tekuće gorivo.

Venerin teoretski operativni koncept je ono što pokreće izbor, prema suosnivačima tvrtke i supružnicima Sarah i Andrewu Dugglebyju. Obojica su zrakoplovni veterani s radom u Virgin Orbitu i Virgin Galactic. Obojica imaju inženjersku pozadinu (Andrew je bivši profesor strojarstva na Virginia Techu i Texas A&M-u i mornarički rezervni časnik strojarstva), sa Sarah (ili Sassie kako je poznata) kao izvršna direktorica, a Andrew kao CTO.

Zrakoplov za koji Venus kaže da će ga izgraditi namjerava se uvelike uključiti u postojeću infrastrukturu zračnog prometa. Kažu da će moći poletjeti sa standardne uzletno-sletne staze u LAX-u i popeti se na nominalnu visinu krstarenja (35,000 stopa ili otprilike) koristeći svoj mlazni motor. Zatim se mlaz gasi, a njegov ulaz/ispuh se zatvara. Dok se to dogodi, pali se raketni motor na tekuće gorivo.

Raketa ubrzava zrakoplov do 9 Mach (oko 6,850 mph) pri približno 0.5 g ubrzanja (malo više od aviona pri polijetanja, prema Andrewu) dok se penje na vršnu visinu od 170,000 stopa. Zrakoplu je potrebno otprilike 10 minuta da postigne brzinu od 9 Macha, brzinu koju zadržava daljnjih pet minuta.

Raketa se tada gasi i zrakoplov postaje hipersonična jedrilica, spuštajući se bez pogona prema svom odredištu 45 minuta, usporavajući na oko 0.1 g. Kada se vrati na skoro 35,000 stopa, mlazni motor se ponovno pokreće i zrakoplov se pridružuje uobičajenim zrakoplovima u redu kontrole zračnog prometa za vektore za slijetanje u Naritu (Tokio).

Zvuči potencijalno izvedivo u nekom trenutku u budućnosti, ali nedostatak specifičnosti o detaljima i poslovnom planu je očigledan.

Nemoguće do teško

Andrew Duggleby kaže da je u kratkoj povijesti Venus Aerospacea, "prešli smo od nemogućeg do teškog, ali je ostalo još puno teških stvari."

Tim Venus kaže da su napravili tri ključna pomaka koja su projekt pomaknula iz područja nemogućeg. Prvi je patentirani rotirajući detonacijski raketni motor (RDRE). Drugi je oblik zrakoplova. Treći je aktivni sustav hlađenja.

Jednostavno rečeno, an RDRE detonira, a ne sagorijeva svoje tekuće gorivo. Prstenasti (prstenasti) reaktor unutar pokreće kemijske reakcije koje potiskuju koncentrične impulse nadzvučnog plina iz ispušne mlaznice, stvarajući potisak.

RDRE su poznati po stvaranju većeg potiska s manje goriva od konvencionalnih raketa, potpunije sagorijevanje goriva na višim temperaturama. Oni potencijalno nude prijenos topline i druge prednosti, uključujući težinu i kompaktnost. Andrew kaže da je motor koji je Venus razvila i laboratorijski testiran u malim razmjerima 15% učinkovitiji od usporedivih raketa, oslobađajući masu zrakoplova za putnike i praktične stvari poput kabine pod tlakom i stajnog trapa.

Financijska sredstva koja je Venus do sada prikupila omogućila su joj da dođe do točke u kojoj: "Dokazali smo da imamo način da postignemo naš detonacijski motor, da postoje načini da ga zadržimo hladnijim", tvrdi Duggleby.

Labavo je usporedio gorivo koje će njegov motor koristiti sa mješavinom koju koristi Space Shuttle, čiji glavni motor spaljeni tekući vodik i tekući kisik. Ali za razliku od razvijača hipersoničnih teretnih zrakoplova Zračni svemir, koji je otkrio da će njegov raketni motor koristiti tekuću mješavinu visokotestnog peroksida (HTP) i kerozina, Venus ne dijeli sastav svog tekućeg goriva, navodeći da je to „ključni dio načina na koji održavamo motor hladnim .”

Tvrtka također šuti o dizajnu svog zrakoplovnog okvira, koji će morati letjeti i dobro manevrirati i pri sporim podzvučnim i hiperzvučnim brzinama. Duggleby dopušta da se radi o "waverideru", oblikovanom tako da stvori jedan udarni val i da zarobi džep zraka pod visokim pritiskom ispod trbuha vozila za povećano podizanje.

NASA-in Boeing X-51 koristan je primjer valovitog broda, ali s čim Venera izađe (još se nije suzila od pet oblika kandidata) vjerojatno će izgledati drugačije. Za početak će imati prozore za putnike i konvencionalni rep. Ima li prednje prozore u kokpitu za pilote još nije utvrđeno.

Andrew Duggleby kaže da će Venus "nadajmo se uskoro otkriti" okvir zrakoplova, ali neće raspravljati o vremenskoj liniji. Ispitivanja modela podskala provedena su na Sveučilištu u Arizoni Aerotunel od 5 maha, gdje je Venera čak obavila provjeru "pri toj brzini".

Kao i kod drugih hipersoničnih koncepta, može se očekivati ​​da će kretanje brzinom od 9 Mach generirati mnogo topline. Duggleby kaže da je to na 170,000 stopa prednost jer tamošnja tanka atmosfera nudi manje toplinsko trenje nego na nižim visinama. Toplina će posebno utjecati na nos zrakoplova, problem za koji Venus kaže da će ga prevladati s 3D ispisanim nosom s novom shemom unutarnjeg hlađenja. Duggleby ga opisuje kao "toplinsku cijev na prednjem rubu koja zapravo širi toplinu van." Prednji rubovi krila mogu uključivati ​​sličan sustav.

Ostatak aviona, kaže, neće koristiti egzotične materijale za odvođenje topline. Koristit će "standardni zrakoplovni materijal" kako bi smanjio troškove, iako Duggleby neće precizirati što.

Unatoč odlučnom nedostatku javnih informacija o svoja tri tehnološka ključa, Venus Aerospace uživa povjerenje svojih podupiratelja rizičnog kapitala. Sassie Duggleby karakterizira grupu ulagača koju je okupio Prime Movers Lab kao "kapital strpljenja".

Tehnička partnerica Prime Movers Lab-a Liz Stein kaže da startup ima "program bogat hardverom", navodeći uspješnu vatru svog motora dokazanog koncepta, testiranje u aerotunelu podskala modela i suradnju s Georgia Techom za vodeći dizajn hlađenja.

Stein je dodao da je Prime Movers podržao Venus u predstavljanju hipersoničkog osoblja u NASA-i i podijelio alate za analizu i istraživačke radove. Također je pokazala na NASA-Deloitte i NASA-SAIC tržišne studije koje opisuju potražnju za hipersoničnim zračnim prijevozom, za koje Stein tvrdi da je "signal tržišne potražnje tu da sustavi velike brzine lete profitabilno rade bez državne pomoći."

Ne slažu se svi i mnogi ističu primjer Concordea, koji je zahtijevao potporu više vlada i nikada nije uspio.

“Mrzitelji uvijek ukazuju na Concorde kako bi odbacili komercijalnu održivost letova velikih brzina, a da ne razumiju zašto je Concorde propao”, kaže Stein.

Ona tvrdi da je to bilo povezano s ogromnim početnim kapitalom (18.8 milijardi dolara) i operativnim stalnim troškovima. Glavni među potonjima bilo je gorivo koje je progutao Concordeov motor Olympus 593 čiji su naknadni sagorijevalci trošili toliko soka prilikom polijetanja da je “više od polovice težine Concordea pri uzlijetanju bilo gorivo”.

To je pak zahtijevalo neodržive cijene karata po sjedalu za nadzvučni zrakoplov s otprilike 100 putnika. Implikacija je da Venerin hipersonični transport neće imati takav problem. Međutim, budući da ne znamo koju će mješavinu raketnog goriva koristiti, a troškovi tekućeg goriva uvelike variraju, procijeniti trošak je teško ili nemoguće.

Venusov predloženi zrakoplov prevozit će manje putnika i vjerojatno će biti manji od Concordea. Sa svojim hibridnim pogonom može trošiti manje neto energije, ali će njegova cijena goriva (i ukupni operativni troškovi) biti raspoređena na samo 12 sjedala na svakom letu. Izračunavanje računa za gorivo za zrakoplov koji nije ni eksperimentalno realiziran čini se rizičnom vježbom za najstrpljivijeg investitora. Međutim, to možda nije važno.

Nekoliko izvješća na Venus Aerospace sugeriraju da je na putu ostvarivanja prihoda u sljedeće dvije godine. Vjerojatno bi to učinila dijeljenjem svog intelektualnog vlasništva s Ministarstvom obrane. Kao AFWERX' $ 60 milijuna ulaganja u emisijama Hermeus, Zračne snage i Ministarstvo odbrane općenito su u pjeni o unapređenju hipersonične tehnologije za projektile, bespilotne letjelice za višekratnu upotrebu, satelite i zrakoplove, kao i poticanje rasta privatnog sektora.

Entuzijazam Ministarstva odbrane nije za hipersonične komercijalne transporte. Radije traži realno ostvariva manja vozila u kratkim rokovima. Visoki dužnosnik u obrambenom/vladinom znanstveno-tehnološkom establišmentu rekao mi je: “Ako je Ministarstvo obrane zabrinuto za hipersonično, možda će biti usredotočeno na poraz [tj. suzbijanje hipersoničnog oružja]. Možda će morati testirati poraz [sustave], a dron bi to mogao omogućiti.”

Poput Hermeusa, Venus Aerospace planira prvo razviti dron kako bi dokazao svoju tehnologiju. Hoće li bilo koja tvrtka na kraju doći do hipersoničnog transporta, vjerojatno nije ključno za njihove poslovne slučajeve ili za njihove investitore.

Svemirski avion ili bista

Procjenjuje se da će Boomu, koji je dalje na svom putu od Venere, trebati više od milijardu dolara za realizaciju svog nadzvučnog transporta.

Na pitanje o ukupnim troškovima za Venus, nakon duge stanke, Sassie Duggleby kaže da je njihova procjena u "rasponu od milijarde dolara". Ona to povezuje s upozorenjem da Venus ima „prilike za prihod u ranoj fazi s dronom. Nije svemirski avion ili bista.”

“Korištenje državnih sredstava za ublažavanje ovog rizika jedna je od naših ključnih stvari, kaže ona. “Ne vjerujemo da nam treba puna milijarda dolara u financiranju rizičnog kapitala prije nego što stignemo tamo.”

Venus kaže da već ima određena državna sredstva koja će joj pomoći da stigne tamo. To može proizaći iz AFWERX-ovog ugovora o prijenosu tehnologije za mala poduzeća (STTR, faza I-II), iako to nisam mogao potvrditi. Ako je tako, vjerojatno je donijela Veneri oko 800,000 dolara.

Početni put je onaj za koji par kaže da su ga željno prihvatili nakon godina s etabliranim tvrtkama. U tom smislu, Sassie kaže: “Hoćemo li naučiti stvari i misliti da se trebamo okrenuti? Naravno, ali to je radost startup svijeta. To je radost inovacije.”

Čini se kao mješovita razmjena poruka, značajka koja je također sadržana u tvrdnjama Venus Aerospacea da će izgraditi svemirski avion bez ugljika i da će letjeti do 2030. Oni koji obraćaju veliku pažnju shvatit će da je općenito dogovoreno da svemir počinje na 62 milje (330,000) iznad Zemlje . Sassie Duggleby priznaje da Venerino zamišljeno vozilo stigne samo na pola puta do svemira - ili do Macha koje bi mu trebalo da pobjegne od zemljine gravitacije. Zašto ga onda nazivati ​​svemirskim avionom?

"Zovemo ga svemirskim avionom jer uglavnom stigne tamo", nudi Andrew Duggleby. “Mi nismo vozilo koje diše zrak. Nismo samo brzi mlaznjak. Zato je bolje nazvati ga svemirskim avionom.”

Kada ističem da bi putnici koji plaćaju kartu mogli očekivati ​​da će u svemir otići svemirskim avionom, Sassie odgovara: "Kada kažete svemirski avion, ljudi obično razumiju da to nije samo standardni mlaznjak."

Oni bi također mogli razumjeti da je malo vjerojatno da će Venerin mlaznjak i raketa biti bez emisija ugljika (da ne spominjemo inpute za izgradnju takvog transporta). Biogoriva s niskim udjelom ugljika i sintetička zrakoplovna goriva su na horizontu, ali pitanje je hoće li biti široko dostupna (ili cjenovno konkurentna) do 2030. godine.

Što se tiče rakete, Space Shuttle je uglavnom emitirao vodenu paru iz tekućeg goriva koje je spalio. Ne očekuje se da će Venerini zrakoplovi raditi na istim stvarima. A znanstvenici kažu da nemamo baš dobre podatke o tome što rakete s tekućim gorivom emitiraju, osobito u gornjim slojevima atmosfere. Kakvo god raketno gorivo spali hipersonični Venus Aerospace zrakoplov, također će trebati posebno rukovanje u zračnim lukama ili svemirskim lukama.

Andrew Duggleby kaže da ovo nije veliki izazov iako se stručnjaci za goriva i sigurnost možda ne slažu. Netko se može sjetiti da je Airbusov ogromni A380 isključen iz brojnih zračnih luka zbog uobičajenih razloga poput potrebe za ojačanim materijalom za rampe/sletno-sletne staze i različitim zračnim mostovima za ukrcavanje/deplaniranje putnika.

Također bi se moralo pretpostaviti da bi Venerinu hipersoničnom zrakoplovu trebale uzletno-sletne staze od 10,000 15 stopa (Andrew kaže da imaju XNUMX kandidatskih ruta/odredišta) i da će vjerojatno imati veliku konačnu brzinu prilaza s implikacijama na zračni promet. Dugglebyjevi tamo ne vide veće neravnine na cesti.

Iznenađujuće, kažu da će Venera biti vertikalno integrirana, uključujući izgradnju vlastitih raketnih motora. Uobičajeni osumnjičenici od United Launch Alliancea do Northrop-Grummana do SpaceXa nisu dio njihovog plana, koji će očito vidjeti motore proizvedene u pogonima svemirske luke Houston.

Neki dio Venerinog 40-članog osoblja ima iskustvo u izgradnji raketa, kažu glavni časnici. Nisam pitao je li to iskustvo više usmjereno na bespilotna letjelica/podskala nego na vozilo punog opsega. Koje će sveske biti potrebne, drugo je pitanje koje je ostalo bez odgovora. Dolazi do srži poslovne ponude.

Venus nije dala javne projekcije o cijeni svojih zrakoplova. Koliko bi karte mogle koštati, slično je nepoznato. Sassie kaže da tvrtka ima interne modele troškova. “Željeli bismo je zadržati blizu cijene karte u prvom razredu. Mnogo je čimbenika i još smo u ranoj fazi kako će to zapravo izgledati.”

Ti čimbenici uključuju učestalost letova. Venusova metodologija hlađenja i dizajn okvira zrakoplova omogućit će dvosatno okretanje zrakoplova, tvrdi Andrew Duggelby. Venera cilja četiri leta dnevno. Za razliku od glavnih raketa Space Shuttlea koje su se morale srušiti nakon svakog leta, RDRE-ovi u Venerinim zrakoplovima obavit će 100 planiranih letova prije nužnih provjera motora i 1,000 letova prije provjere razine obnove. “Da, ovo je težak zadatak”, priznaje Andrew, “ali naš početni dizajn pokazuje izvedivost.

Izvedivost je bila pitanje sve dok su ozbiljni hipersonični letovi postojali iz ranih 1980-ih British Aerospacea HOTOL višekratno konvencionalno vozilo za polijetanje/slijetanje za NASA-ino Reaganovo inspirirano vozilo kasnih 1980-ih Orient Express projekt hipersoničnog aviona.

Izvršni direktor Venus Aerospacea nekoliko je puta spominjao pothvat kao "tehnološku tvrtku u ranoj fazi", što nedvojbeno i jest. Njegovi dijelovi zapravo mogu vrijediti više od cjeline. Zato je zanimljivo da će Venera ili drugi potencijalni graditelji hipersoničnih transportnih sredstava javno trubiti o cilju “gonna-fly” za 2030. godinu.

Razlog, kaže Richard Aboulafia iz AeroDynamic Advisoryja, svodi se na ulaganje dolara. “HOTOL, Orient Express i drugi bili su udaljeni pet do 10 godina' 1980-ih. Danas su hipersonični [transporti] udaljeni pet do 10 godina. Kakvo iznenađenje."

“Urbana zračna mobilnost privukla je milijarde dolara. Da, puno toga je smiješno prenaglašeno, ali cilj [UAM tvrtki] je prikupiti novac. To je prvi posao.”

Može li Venus Aerospace privući milijardu dolara za koju kaže da joj je potrebna za izgradnju hipersoničnog transporta? “Pogledajte ulaganje koje je UAM privukao prošle godine”, kaže Aboulafia. “Šala je na nama. Što se tiče milijarde, upozorenje na spojler – to nije dovoljno.”

Dugglebyjevi proširuju metaforu “Home By Dinner” na fokus Venus Aerospacea na ravnotežu između posla i privatnog života, što kažu kako nedostaje većini zrakoplovnih tvrtki. Kako se to poklapa s projektiranjem, testiranjem i izgradnjom punog letećeg hipersoničnog zrakoplova do 2030. godine, nije jasno. Marljivo izbjegavanje stvari koje odgađaju vremenski okvir projekta – pogrešno usmjeren rad, ponovni rad, prekomjerno kompliciranje – pomoći će, tvrde.

Dalje pritisnut, Andrew kaže da je cilj do 2030. zapravo vremenski okvir "ne ranije od". Sassie kaže da je to nešto čemu treba težiti, da je možda potrebno dodatnih pet godina da se "dođe do proizvoda što je brže moguće".

“Ne pravimo kompromise u pogledu naše izjave o misiji kao tvrtke”, potvrđuje ona. Hiperzvučni transport je “apsolutno razlog zašto smo prije dvije godine odlučili pokrenuti tvrtku. Tržišna prilika je nevjerojatna.”

Kada je LensCrafters počeo s radom početkom 1980-ih, povezao je svoj slogan s komercijalno i tehnološki ostvarivim ciljem. Kako stvari stoje 2022. godine, čini se da bi bile potrebne posebne naočale da se vidi je li Venus Aerospace učinio isto.