Стартъп за хиперзвуков транспорт в Хюстън обещава пътнически полети от Лос Анджелис до Токио за един час

Ако сте тук достатъчно дълго, може би си спомняте за търговец на очила LensCrafters закачлив рекламен слоган „Очила след около час!“ Базирана в Хюстън стартираща компания, Venus Aerospace обещава, че ще ви транспортира от Лос Анджелис до Токио в същия период с помощта на космически самолет от 2030 г. Това е обещание, което е трудно да се види.

Компанията не е пуснала снимки на дизайна на своя 12-местен самолет. От друга страна, току-що издаде съобщение, рекламиращо финансирането от серия А от 20 милиона долара, което е събрало във връзка с Лаборатория на главните двигатели, фирма за рисков капитал от Уайоминг, която описва себе си като инвестираща в „пробивни научни стартъпи“.

Venus Aerospace вече събра общо 33 милиона долара. През повече от година на съществуване стартъпът е нараснал до 40 служители и работи от хангар на космическото пристанище Хюстън (летище Елингтън). В освободи смело заявява, че „Venus Aerospace изгражда космически самолет с нулеви въглеродни емисии, който ще позволи едночасово глобално пътуване“.

Хиперзвуковият транспорт на Венера обаче няма да бъде без въглеродни емисии. Нито ще бъде космически самолет. Венера се присъединява към новия списък от надежди за хиперзвуков транспорт, включително базирани в Атланта Хермеус и току-що обявената базирана в Пекин Космически транспорт, Която казва той ще лети с пътници от Шанги до Ню Йорк само за два часа.

И тримата твърдят, че ще летят с пълномащабни самолети при 5 Мах плюс (където започва хиперзвуковата скорост) до 2030 г. И тримата прегръщат идеята за обединяване на света чрез високоскоростен транспорт, както прави сравнително лошият свръхзвуков аспирант стрела.

Венера е разхвърлила фразата „Вкъщи до вечеря“, за да опише теоретично двупосочно пътуване от Лос Анджелис до Токио в работен ден от интелигентен ръководител, настроен да вечеря със семейството. Хермеус превъзходно издава предизвикателството „Състезавай се там“.

Визията и рекламата имат известна прилика със сцената на градската въздушна мобилност на ниска надморска височина, но метафорично високо летяща и нейния все още нереализиран (но винаги точно зад ъгъла) пазар.

Към каква дестинация реалистично се насочват Venus Aerospace и нейните потенциални конкуренти е въпрос, който си заслужава.

Хиперзвуков хибрид

Предложеният от Венера самолет може да се сравни с хибриден автомобил. Подобно на двигателя с успоредно горене и електрическите задвижвания, често срещани в такива превозни средства, хиперзвуковият дизайн на компанията ще разчита на две задвижващи системи – конвенционален реактивен двигател и ракета.

Това е стратегия, която се различава значително от въздушното дишащо турбинно задвижване с комбиниран цикъл (TBCC) на Hermeus подход към двигателя или това, което изглежда да е комбинацията от ракетен ускорител с твърдо гориво и основна ракета с течно гориво на Space Transportation.

Теоретичната оперативна концепция на Венера е това, което движи избора, според съоснователите на компанията и съпрузите Сара и Андрю Дъгълби. И двамата са космически ветерани с престой във Virgin Orbit и Virgin Galactic. И двамата имат инженерен опит (Андрю е бивш професор по механично инженерство във Virginia Tech и Texas A&M и дежурен офицер от резерва на флота), като Сара (или Саси, както е известна) е главен изпълнителен директор, а Андрю като технически директор.

Самолетът, който Venus казва, че ще построи, е предназначен до голяма степен да се включи в съществуващата въздушна транспортна инфраструктура. Те казват, че ще може да излети от стандартна писта в LAX и да се изкачи до номинална конвенционална височина на круиз (35,000 XNUMX фута или около това) с помощта на реактивния си двигател. След това струята се изключва и нейният вход/изпускане се затваря. Когато това се случи, се запалва ракетен двигател с течно гориво.

Ракетата ускорява самолета до 9 Мах (около 6,850 0.5 mph) с приблизително 170,000 g ускорение (малко повече от самолет при излитане, според Андрю), докато се изкачва до върхова височина от 10 9 фута. Необходими са приблизително XNUMX минути, за да може самолетът да достигне XNUMX Мах, скорост, която поддържа за още пет минути.

След това ракетата изгасва и самолетът се превръща в хиперзвуков планер, който се спуска без задвижване към местоназначението си за 45 минути, забавяйки се с около 0.1 g. След като се върне на близо 35,000 XNUMX фута, реактивният двигател се рестартира и самолетът се присъединява към обикновените авиолайнери в опашката за контрол на въздушното движение за вектори за кацане в Нарита (Токио).

Звучи потенциално изпълнимо в някакъв момент в бъдещето, но липсата на конкретност относно детайлите и бизнес плана е крещяща.

Невъзможно до трудно

Андрю Дъгълби казва, че в кратката история на Venus Aerospace „Ние преминахме от невъзможното към трудното, но все още остават много трудни неща“.

Екипът на Venus казва, че са направили три ключови напредъка, които са изместили проекта от сферата на невъзможното. Първият е патентован въртящ се детонационен ракетен двигател (RDRE). Втората е формата на самолета. Третата е активна охладителна система.

С прости думи, ан RDRE детонира, а не изгаря течното си гориво. Пръстеновиден (пръстеновиден) реактор вътре задейства химически реакции, които изтласкват концентрични импулси от свръхзвуков газ от изпускателната дюза, генерирайки тяга.

RDRE са известни с това, че произвеждат повече тяга с по-малко гориво от конвенционалните ракети, изгаряйки горивото по-пълно при по-високи температури. Те потенциално предлагат топлопренос и други предимства, включително тегло и компактност. Андрю казва, че двигателят, който Venus е разработил и лабораторно тестван в малък мащаб, е с 15% по-икономичен от горивото от сравними ракети, освобождавайки масата на самолета за пътниците и практични неща като кабина под налягане и колесник.

Финансирането, което Венера събра досега, й позволи да стигне до точка, в която „Доказахме, че имаме начин да постигнем нашия детонационен двигател, че има начини да го поддържаме по-хладен“, твърди Дъгълби.

Той сравнил свободно горивото, което неговият двигател ще използва със сместа, използвана от космическата совалка, чиято основен двигател изгорен течен водород и течен кислород. Но за разлика от разработчика на хиперзвукови товарни самолети Dawn Aerospace, която разкри, че нейният ракетен двигател ще използва течна смес от висок тест пероксид (HTP) и керосин, Venus не споделя състава на своето течно гориво, заявявайки, че това е „ключова част от това как поддържаме двигателя хладен ”

Компанията също мълчи относно дизайна на своя планер, който ще трябва да лети и да маневрира добре както при бавни дозвукови, така и при хиперзвукови скорости. Duggleby позволява това да е „waverider“, оформен да създава единична ударна вълна и да улавя джоб от въздух под високо налягане под корема на превозното средство за повишено повдигане.

Boeing X-51 на НАСА е полезен пример за уейвърайдър, но каквото и да излезе на Венера (все още не се стесни от пет кандидат-форми) вероятно ще изглежда различно. Като начало ще има пътнически прозорци и конвенционална опашка. Все още не е установено дали има предни прозорци на пилотската кабина за пилоти.

Андрю Дъгълби казва, че Венера „се надявам да разкрие” планера скоро, но няма да обсъжда времева линия. Тестове за подмащабни модели са направени в Университета на Аризона Аеродинамичен тунел 5 Маха, където Венера дори е направила известна проверка „с тази скорост“.

Както при други хиперзвукови концепции, може да се очаква движението при скорост 9 Мах да генерира много топлина. Дъгълби казва, че това на 170,000 3 фута е предимство, защото тънката атмосфера там предлага по-малко топлинно триене, отколкото на по-ниска надморска височина. Топлината ще се отрази по-специално на носа на самолета, проблем, според който Венера ще преодолее с XNUMXD отпечатан нос с нова схема за вътрешно охлаждане. Duggleby го описва като „топлинна тръба на предния ръб, която всъщност разпространява топлината навън“. Предните ръбове на крилата могат да включват подобна система.

Останалата част от самолета, казва той, няма да използва екзотични материали за разсейване на топлината. Той ще използва „стандартен аерокосмически материал“, за да намали разходите, въпреки че Дъгълби няма да уточни какво.

Въпреки решителната липса на публична информация за трите си технологични ключа, Venus Aerospace се радва на доверието на своите поддръжници на рисков капитал. Саси Дъгълби характеризира групата от инвеститори, събрани от Prime Movers Lab, като „търпелив капитал“.

Техническият партньор на Prime Movers Lab Лиз Щайн казва, че стартъпът има „програма, богата на хардуер“, позовавайки се на успешното горещо запалване на неговия доказателство за концепцията, тестване на аеродинамичен тунел на по-малък модел и сътрудничество с Georgia Tech за водещия дизайн на охлаждане.

Щайн добави, че Prime Movers е подкрепила Венера с представянето на хиперзвуковия персонал в НАСА и е споделила инструменти за анализ и научни документи. Тя също посочи НАСА-Делойт намлява НАСА-САИК пазарни проучвания, описващи търсенето на хиперзвуков въздушен транспорт, за които Щайн твърди, че „сигналът за пазарно търсене е налице за високоскоростните полетни системи да работят изгодно без държавна помощ“.

Не всички са съгласни и мнозина посочват примера на Concorde, който изисква подкрепата на множество правителства и никога не е на безупречност.

„Мразещите винаги посочват Concorde, за да отхвърлят комерсиалната жизнеспособност на високоскоростния полет, без да разбират защо Concorde се провали“, казва Стайн.

Тя твърди, че това е било свързано с огромния необходим първоначален капитал (18.8 милиарда долара) и оперативните периодични разходи. Главен сред последните беше горивото, погълнато от двигателя Olympus 593 на Concorde, чиито форсажи използваха толкова много сок при излитане, че „повече от половината от излетното тегло на Concorde беше гориво“.

Това от своя страна изискваше несъстоятелни цени на билетите на място за свръхзвуковия самолет с приблизително 100 пътника. Изводът е, че хиперзвуковият транспорт на Венера няма да има такъв проблем. Въпреки това, тъй като не знаем каква смес от ракетно гориво ще използва и разходите за течни горива варират значително, изчисляването на разходите е трудно или невъзможно.

Предложеният самолет от Венера ще превозва по-малко пътници и вероятно ще бъде по-малък от Concorde. С хибридното си задвижване може да консумира по-малко нетна енергия, но цената на горивото (и общите оперативни разходи) ще бъде разпределена между само 12 места за всеки полет. Изчисляването на сметката за гориво за самолет, който дори не е реализиран експериментално, изглежда рисковано упражнение за най-търпеливия инвеститор. Това обаче може да няма значение.

Няколко доклади на Venus Aerospace предполагат, че е на път да постигне генериране на приходи през следващите две години. Предполага се, че ще направи това, като сподели своята интелектуална собственост с Министерството на отбраната. Като AFWERX' $ 60 млн. Инвестиции в шоуто на Hermeus военновъздушните сили и Министерството на отбраната като цяло са в пяна за усъвършенстването на хиперзвукова технология за ракети, дронове за многократна употреба, спътници и самолети, както и за стимулиране на растежа на частния сектор.

Ентусиазмът на DoD не е за хиперзвуков търговски транспорт. По-скоро търси реалистично постижими по-малки превозни средства в кратки срокове. Високопоставен служител в отбраната/правителствената научно-технологична организация ми каза: „Ако Министерството на отбраната е загрижено за хиперзвуковото, те може да са концентрирани върху поражението [т.е. противодействието на хиперзвукови оръжия]. Може да се наложи да тестват поражение [системи] и дрон може да позволи това.

Подобно на Hermeus, Venus Aerospace планира първо да разработи дрон, за да докаже своята технология. Дали някоя от компаниите в крайна сметка ще стигне до хиперзвуков транспорт, вероятно не е от основно значение за съответните им бизнес казуси или за техните инвеститори.

Космоплан или бюст

Изчислено е, че Boom, който е по-далеч по пътя си от Венера, ще има нужда от над милиард долара, за да реализира свръхзвуковия си транспорт.

Попитана за общите разходи за Венера, след дълга пауза, Саси Дъгълби казва, че тяхната оценка е в „диапазон от милиарди долари“. Тя съчетава това с предупреждението, че Венера има „възможности за приходи на ранен етап с дрона. Това не е космически самолет или бюст.

„Използването на държавно финансиране, за да помогне за намаляване на този риск, е едно от нашите ключови неща, казва тя. „Не вярваме, че имаме нужда от цял ​​милиард долара финансиране за рисков капитал, преди да стигнем до там.“

Венера казва, че вече има държавно финансиране, за да й помогне да стигне до там. Това може да идва от договор за трансфер на технологии на AFWERX за малък бизнес (STTR, фаза I-II), въпреки че не успях да потвърдя това. Ако е така, вероятно е донесло на Венера около 800,000 XNUMX долара.

Пътят на стартиране е този, който двойката казва, че е прегърнал с нетърпение след години с утвърдени компании. В този дух Саси казва: „Ще научим ли неща и ще мислим, че трябва да се обърнем? Разбира се, но това е радостта на стартиращия свят. Това е радостта от иновациите.”

Изглежда като смесени съобщения, функция, включена и в твърденията на Venus Aerospace да построи безвъглероден космически самолет и да лети до 2030 г. Тези, които обръщат голямо внимание, ще разберат, че космосът обикновено е съгласен да започва на 62 мили (330,000 XNUMX) над Земята . Саси Дъгълби признава, че въображаемото превозно средство на Венера стига само до половината път до космоса - или до Маха, което би трябвало да избяга от земната гравитация. Защо тогава да го наричаме космически самолет?

„Ние го наричаме космически самолет, защото той стига предимно до там“, предлага Андрю Дъгълби. „Ние не сме дишащо превозно средство. Ние не сме просто бърз самолет. Така че е по-добре да го наречем космически самолет.

Когато посоча, че пътниците, които плащат такси, може да очакват да отидат в космоса с космически самолет, Саси отговаря, че „Когато казвате космически самолет, хората са склонни да разбират, че това не е просто стандартен самолет“.

Те може също така да разберат, че е малко вероятно самолетът и ракетата на Венера да бъдат без въглеродни емисии (да не говорим за вложените средства за изграждането на такъв транспорт). Биогоривата с ниски въглеродни емисии и синтетичните авиационни горива са на хоризонта, но дали те ще бъдат широко достъпни (или ценово конкурентни) до 2030 г. е въпрос.

Що се отнася до ракетата, космическата совалка излъчваше предимно водни пари от течното гориво, което изгаряше. Не се очаква самолетът на Венера да работи със същите неща. И учените казват, че нямаме много добри данни за какво излъчват ракети с течно гориво, особено в горните слоеве на атмосферата. Каквото и ракетно гориво да гори хиперзвуковият самолет Venus Aerospace, той също ще се нуждае от специална обработка на летища или космодрища.

Андрю Дъгълби казва, че това не е голямо предизвикателство, въпреки че експертите по горивата и сигурността може да не са съгласни. Някой може да си спомни, че огромният A380 на Airbus беше изключен от редица летища поради толкова ежедневни съображения, като необходимостта от подсилен материал за рампата/пистата и различни въздушни мостове за качване/депланиране на пътници.

Трябва също да се предположи, че хиперзвуковият самолет на Венера ще се нуждае от 10,000 15-футови писти (Андрю казва, че имат XNUMX кандидатни маршрута/дестинации) и вероятно ще има висока скорост на крайния подход с последици за въздушното движение. Дъгълби не виждат големи неравности по пътя там.

Изненадващо, те казват, че Венера ще бъде вертикално интегрирана, включително изграждането на собствени ракетни двигатели. Обичайните заподозрени от United Launch Alliance до Northrop-Grumman до SpaceX не са част от техния план, който очевидно ще види двигатели, произведени в съоръженията на космическото пристанище Хюстън на компанията.

Според главните офицери част от 40-членния персонал на Венера има опит в ракетостроенето. Не попитах дали това преживяване е по-фокусирано на дронове/подмащабни превозни средства, отколкото на пълномащабно превозно средство. Какви обеми ще са необходими е друг въпрос, който остана без отговор. Стига до сърцето на бизнес предложението.

Венера не е направила публични прогнози за цената на самолета си. Колко биха стрували билетите също не е известно. Саси казва, че компанията има вътрешни модели на разходите. „Бихме искали да го запазим близо до цената на билета за първа класа. Има много фактори и все още сме в ранните етапи на това как всъщност ще изглежда това."

Тези фактори включват честотата на полетите. Методологията за охлаждане на Венера и дизайнът на корпуса ще направят възможен двучасов обрат на самолета, твърди Андрю Дъгълби. Венера е насочена към четири полета на ден. За разлика от основните ракети на космическата совалка, които трябваше да бъдат съборени след всеки полет, RDRE в самолетите на Венера ще изпълнят 100 планирани полета преди необходимите проверки на двигателя и 1,000 полета преди проверка на нивото на възстановяване. „Да, това е трудна задача“, признава Андрю, „но първоначалният ни дизайн показва осъществимост.

Осъществимостта е въпрос, докато сериозните хиперзвукови полетни усилия са съществували от началото на 1980-те години на миналия век на British Aerospace ХОТОЛ конвенционално превозно средство за излитане/кацане за многократна употреба към вдъхновеното от Рейгън на НАСА края на 1980-те години Ориент Експрес проект за хиперзвуков самолет.

Главният изпълнителен директор на Venus Aerospace няколко пъти нарече начинанието „технологична компания на ранен етап“, което несъмнено е. Неговите части всъщност може да струват повече от цялото. Ето защо е любопитно, че Венера или други потенциални производители на хиперзвуков транспорт публично ще тръбят за целта за 2030 г. „ще лети“.

Причината, казва Ричард Абулафия от AeroDynamic Advisory, се свежда до инвестиционни долари. „HOTOL, Orient Express и други бяха на пет до 10 години разстояние“ през 1980-те години. Днес хиперзвуковите [транспорти] са на разстояние от пет до 10 години. Каква изненада."

„Градската въздушна мобилност привлече милиарди долари. Да, много от тях са нелепо преувеличени, но целта [на компаниите UAM] е да натрупат пари. Това е работа първа.”

Може ли Venus Aerospace да привлече милиарда долари, които казва, че са необходими за изграждането на хиперзвуков транспорт? „Вижте инвестицията, която UAM привлече миналата година“, казва Абулафия. „Шегата е върху нас. Що се отнася до един милиард, предупреждение за спойлер - това не е достатъчно."

Дъгълби разширяват метафората „Вкъщи до вечеря“ до фокуса на Venus Aerospace върху баланса между професионалния и личния живот, функция, която липсва в повечето аерокосмически компании, според тях. Как това съвпада с проектирането, тестването и изграждането на пълномащабен летящ хиперзвуков самолет до 2030 г., не е ясно. Упорито избягване на нещата, които забавят графика на проекта – неправилно насочена работа, преработка, прекомерно усложняване – ще помогне, твърдят те.

Притиснат още повече, Андрю казва, че целта до 2030 г. наистина е времева линия „не по-рано от“. Саси казва, че това е нещо, към което да се стремим, че може би са необходими още пет години, за да „стигнеш до продукт възможно най-бързо“.

„Ние не правим компромис с нашата мисия като компания“, потвърждава тя. Хиперзвуковият транспорт е „абсолютно причината да решим да стартираме компанията преди две години. Пазарните възможности са невероятни.”

Когато LensCrafters стартира в началото на 1980-те години на миналия век, той свърза своя слоган с комерсиално и технологично постижима цел. Тъй като нещата стоят през 2022 г., изглежда ще са необходими специални очила, за да се види дали Venus Aerospace е направила същото.