Του Jeremy Bogaisky
Νωρίτερα τον Αύγουστο, ένας καμπυλωτός σκελετός από αλουμίνιο μήκους 12 μέτρων είχε στηθεί μέσα στο εργοστάσιο της Hermeus στην Ατλάντα. Ήταν το πρωτότυπο ενός drone που ονομάζεται Quarterhorse. Δεν θα πετάξει ποτέ. Αντίθετα, έχει προγραμματιστεί για δοκιμές επί εδάφος από τον Σεπτέμβριο. Ο CEO της Hermeus, AJ Piplica, και οι συνιδρυτές της εταιρείας πιστεύουν ότι είναι το πρώτο βήμα μιας μακράς διαδρομής προς την επίτευξη ενός τολμηρού στόχου: την κατασκευή ενός αεροπλάνου ικανού να μεταφέρει 20 επιβάτες με υπερηχητική ταχύτητα - πέντε φορές ταχύτερα από τον ήχο, ή 3.850 μίλια την ώρα.
Σαν να λέμε Παρίσι - Νέα Υόρκη σε 90 λεπτά. Εντυπωσιακή αναβάθμιση από τις επτάμισι ώρες που διαρκεί σήμερα αυτή η επιβατική πτήση.
Έχουν περάσει 20 χρόνια από την τελευταία πτήση του Concorde. Μέχρι στιγμής, καμία από τις start-ups που έχουν προσπαθήσει να επαναφέρουν τα υπερηχητικά ταξίδια δεν έχει "απογειωθεί". Ο Piplica αναγνωρίζει ότι η Hermeus αναλαμβάνει ακόμη πιο δύσκολες τεχνικές προκλήσεις για την κατασκευή ενός αεροσκάφους που μπορεί να πετάξει για μεγάλο χρονικό διαστημα με υπερηχητική ταχύτητα. Όπως λέει όμως ο ίδιος, το μεγαλύτερο πρόβλημα δεν είναι αυτό. "Οι επιχειρηματικές προκλήσεις είναι στην πραγματικότητα οι ουσιαστικά δύσκολες", λέει ο 35χρονος Piplica στο Forbes. "Δεν μαζεύεις απλώς δισεκατομμύρια για να αναπτύξεις ένα επιβατικό αεροσκάφος".
Η λύση του Piplica: να αναπτύξει μικρότερου μεγέθους υπερηχητικά μη επανδρωμένη αεροσκάφη με κύρια χρηματοδότηση από το Πεντάγωνο, καθώς η Ουάσιγκτον "βιάζεται" στο πλαίσιο του ανταγωνισμού με τη Ρωσία και την Κίνα για την κατασκευή υπερηχητικών πυραύλων.
Το Quarterhorse θα χρησιμοποιηθεί στις δοκιμές αντοχής υλικών και εξοπλισμού σε συνθήκες υπερηχητικών ταχυτήτων. Η Hermeus κέρδισε τη σύμβαση ύψους 30 εκατ. δολαρίων από την Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ, σύμφωνα με την οποία θα αναπτύξει τρεις εκδόσεις του αεροσκάφους. Η πρώτη πτήση έχει προγραμματιστεί για το 2024 και ο Piplica λέει ότι αναμένει το συνολικό κόστος ανάπτυξης και παραγωγής να μην υπερβεί τα 100 εκατ. δολάρια.
Ένα δεύτερο -μεγαλύτερο- μη επανδρωμένο αεροσκάφος, το Darkhorse, αναμένεται να ξεκινήσει τις δοκιμαστικές πτήσεις το 2026: τόσο για αποστολές επιτήρησης όσο και χτυπημάτων μεγάλου βεληνεκούς.
Αν όλα πάνε καλά, μέχρι να ολοκληρώσει η Hermeus την κατασκευή του αεροσκάφους Halcyon, η εταιρεία, σύμφωνα με τον Piplica, θα έχει αναπτύξει έξι έως δέκα πρωτότυπα των Quarterhorse και Darkhorse και θα έχει βρει λύσεις σε πολλούς "άγνωστους" τεχνικούς παράγοντες για τις υπερηχητικές πτήσεις. Εξάλλου, λέει ο Piplica, ο άνθρωπος μπορεί να πετάξει μόλις για 30 λεπτά σε ταχύτητα πάνω από τα 4 Mach, με τα λεγόμενα air-breathing αεροσκάφη, τα οποία χρησιμοποιούν το οξυγόνο για την καύση των καυσίμων αντί να το φέρουν τα ίδια, αφήνοντας λιγότερο χώρο για ωφέλιμο φορτίο, όπως οι επιβάτες. Όταν ολοκληρωθούν όλες οι δοκιμές, ο Piplica ευελπιστεί πως θα μπορεί να παραδώσει έναν στόλο υπερηχητικών μη επανδρωμένων αεροσκαφών που θα αποφέρουν σταθερά έσοδα στην Hermeus, εκτελώντας αποστολές του αμερικανικού Υπουργείου Άμυνας.
Ως τέτε, λέει o Piplica, η Hermeus "θα έχει δημιουργήσει μια ισχυρή οικονομική βάση για να επενδύσει στη μετάβαση στο Halcyon".
H Hermeus σήκωσε 119 εκατ. δολάρια, στον β' γύρο χρηματοδότησης που ολοκληρώθηκε τον Μάρτιο του 2022, με την αποτίμησή της να φτάνει στα 400 εκατ. δολάρια. Οι φιλόδοξοι στόχοι της εταιρείας τής εξασφάλισαν μια θέση στη φετινή λίστα του Forbes "Next Billion-Dollar Start-ups" με τις 25 εταιρείες που θεωρούμε πιο πιθανό να φτάσουν σε αποτίμηση 1 δισ. δολαρίων.
Επιστημονικές δυσκολίες
Εμπειρογνώμονες εξηγούν στο Forbes πως ο στόχος της Hermeus να πετούν τα αεροσκάφη της κανονικά έως τα μέσα της δεκαετίας του 2030 είναι εξαιρετικά δύσκολο να επιτευχθεί.
Εμπόδιο δεν είναι οι υπερηχητικές ταχύτητες: πύραυλοι και διαστημικά οχήματα πιάνουν τακτικά αυτά τα επίπεδα. Το δύσκολο είναι κατασκευάσεις ένα αεροσκάφος που να διατηρεί αυτή την ταχύτητα υπό τις τρομακτικές πιέσεις που θα δεχθεί και να είναι σε θέση να χρησιμοποιηθεί εκ νέου, επισημαίνει ο Luca Maddalena, ερευνητής υπερηχητικών αεροσκαφών στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Άρλινγκτον.
Η τριβή με τον αέρα δημιουργεί προοδευτικά όλο και μεγαλύτερη θερμότητα καθώς επιταχύνει ένα αεροσκάφος. Για να αντεπεξέλθει, το κατασκοπευτικό αεροσκάφος SR-71 Blackbird, το οποίο το 1976 σημείωσε το ρεκόρ του ταχύτερου επανδρωμένου air-breathing αεροσκάφους πιάνοντας τα 3,3 Mach, έφερε φτερά εν μέρει από αλουμίνιο και "κυματοειδή" για να μπορούν να διαστέλλονται όταν η επιφάνειά τους υπερθερμαινόταν.
Ένα αεροσκάφος γίνεται υπερηχητικό όταν ξεπερνά την ταχύτητα του ήχου, ή το 1 Mach, αλλά δεν υπάρχει συγκεκριμένη ταχύτητα στην οποία αρχίζει η "υπερηχητική περιοχή". Καθώς η ταχύτητα υπερβαίνει τα 5 Mach, η θερμότητα αρχίζει να προκαλεί χημικές αντιδράσεις στον αέρα γύρω από το αεροσκάφος. Το οξυγόνο και το άζωτο διασπώνται σε μεμονωμένα άτομα και μπορούν να αντιδράσουν με την επιφάνεια του αεροσκάφους. Το αεροσκάφος δεν πετάει πλέον στην ατμόσφαιρα που το περιέβαλλε στον διάδρομο απογείωσης. "Είναι ένα μείγμα διαφορετικών αερίων", λέει ο Maddalena, "και πιθανότατα διαφορετικό σε κάθε σημείο πάνω στην άτρακτο του σκάφους" λόγω των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας και της πίεσης. Η πρόβλεψη για την αντίδραση ενός αεροσκάφους είναι αποτέλεσμα συνδυαστικών γνώσεων και εκτιμήσεων από τα πεδία της χημείας και της κβαντομηχανικής σε συνάρτηση με την αεροδυναμική. Η επιστήμη έχει ακόμα πολύ δρόμο να διανύσει.
Βασική προϋπόθεση για τη βιωσιμότητα ενός υπερηχητικού αεροσκάφους είναι η ανθεκτικότητα του. "Δεν μπορεί να έχει τη μισή διάρκεια ζωής από ένα κανονικό σύγχρονο αεροσκάφος", τονίζει η Mary Jo Long-Davis, επικεφαλής του Hypersonic Technology Project της NASA.
O Piplica παραδέχεται ότι δεν υπάρχει τρόπος να προβλεφθεί η διάρκεια ζωής ή το πρόγραμμα συντήρησης του Halcyon. "Τα δεδομένα δεν υπάρχουν", λέει. Η Hermeus στοχεύει να αποκτήσει τις πληροφορίες μέσω των δοκιμών με τα Quarterhorse και Darkhorse, και μπορεί να έχει την ευκαιρία αυτή χάρη και στον ζήλο της αμερικανικής κυβέρνησης να αναπτύξει υπερηχητικά όπλα".
Όπλο και υπερηχητικές "στροφές"
Το Κογκρέσο ενέκρινε κονδυλι 5,8 δισ. δολάρια για το Πεντάγωνο για το οικονομικό έτος 2023, τα οποία διοχετεύονται σε περίπου 70 προγράμματα ανάπτυξης υπερηχητικών συστημάτων. Το 2016 το αντίστοιχο κονδύλι δεν ξεπερνούσε τα 500 εκατ. δολάρια. Η πρόοδος ήταν αργή, εν μέρει λόγω του ανεπαρκούς αριθμού αεροσήραγγων ικανών να προσομοιώσουν υπερηχητικές συνθήκες και του αργού ρυθμού που ακολουθησαν οι δοκιμαστικές πτήσεις. Πολλά προγράμματα καταφέρνουν εντέλει να πργματοποιήσουν μικρό αριθμό δοκιμαστικών πτήσων ετησίως.
Γι' αυτό ίσως και να έχει νόημα το πλάνο της Hermeus που θα τεστάρει τις αντοχές των εξαρτημάτων σε δοκιμαστικές πτήσεις drones.
Την ευκαιρία αυτή κυνηγούν και άλλες εταιρείες. Η Stratolaunch, η οποία στο παρελθόν χρηματοδοτήθηκε και από τον εκλιπόντα δισεκατομμυριούχο της Microsoft Paul Allen, αναπτύσσει ένα αυτόνομο υπερηχητικό όχημα δοκιμών με πυραυλική ισχύ, το οποίο θα εκτοξεύεται από αέρος από το αεροσκάφος Roc: το μεγαλύτερο αεροπλάνο στον κόσμο. Φέτος την άνοιξη η Μονάδα Αμυντικής Καινοτομίας ανέθεσε συμβάσεις στην αυστραλιανή εταιρεία Hypersonix και στην καλιφορνέζικη εταιρεία Fenix Space and Rocket Lab για την ανάπτυξη δοκιμαστικών υπερηχητικών σκαφών.
Ο Piplica και οι συνιδρυτές της Hermeus -ο CTO Glenn Case, ο COO Skyler Shuford και ο CPOfficer Mike Smayda- έχουν προϋπηρεσία στη διαστημική βιομηχανία. Eργάστηκαν μαζί στην Generation Orbit, η οποία ανέπτυσσε έναν πύραυλο υγρού καυσίμου που εκτοξευόταν από αέρος στο πλαίσιο δοκιμαστικών υπερηχητικών πτήσεων. Όλοι στην Hermeus πιστεύουν ότι μπορούν να συγκρατήσουν το κόστος, ακολουθώντας τις πρακτικές των start-ups της αεροδιαστημικής βιομηχανίας που δημιουργούν μια σειρά αεροσκαφών για να δοκιμάσουν πάνω τους τις λύσεις στα προβλήματα των υπερηχητικών πτήσεων.
Για παράδειγμα, το Quarterhorse θα πετάξει πάνω από τα Mach 3 μόνο για λίγα λεπτά, οπότε η Hermeus δεν θα χρειαστεί να λύσει τα προβλήματα διαχείρισης της θερμότητας ενός υπερηχητικού μη επανδρωμένου αεροσκάφους που πετάει περισσότερο, πόσο μάλλον αυτά που απαιτούνται για να διατηρηθούν οι επιβάτες ζωντανοί. Το Quarterhorse θα δοκιμάσει το σύστημα προώθησης με αναπνοή αέρα, το οποίο έχει σχεδιαστεί για να είναι σχετικά προσιτό.
Τόσο το Quarterhorse όσο και το Darkhorse θα απογειώνονται με κινητήρα μαχητικού αεροσκάφους που τους δίνει ταχύτητα κοντά στα 3 Mach, ικανή για να προκαλέσει την ανάφλεξη ενός ramjet.
Το Darkhorse σχεδιάζεται να είναι περίπου μισή φορά μεγαλύτερο από το Quarterhorse και ικανό να "τρέχει" στα 5 Mach για περισσότερα από 1.000 μίλια. Με τις εξελίξεις στα ραντάρ να απειλούν να ακυρώσουν τις ιδιότητες stealth των αμερικανικών αεροσκαφών όπως το μαχητικό F-35, ο Piplica υποστηρίζει ότι η ταχύτητα του Darkhorse θα δώσει στην Πολεμική Αεροπορία τη δυνατότητα να συνεχίσει να επιχειρεί στον εναέριο χώρο αντιπάλων όπως η Κίνα που διαθέτουν προηγμένη αεράμυνα.
Άλλες start-ups υπερηχητικών επιβατικών αεροσκαφών στοχεύουν σε μεγαλύτερες ταχύτητες απ' ό,τι η Hermeus, χρησιμοποιώντας πιο... εξωτική τεχνολογία.
Η Venus Aerospace, με έδρα το Χιούστον, προσπαθεί να τελειοποιήσει έναν κινητήρα πυραύλου με περιστροφική πυροδότηση, ο οποίος θα έχει την ισχύ να πετάξει ένα αεροσκάφος 12 επιβατών έως τα όρια του διαστήματος, με ταχύτητα 9 Mach. Επενδυτές, όπως ο βραχίονας VCs της Airbus, έχουν χρηματοδοτήσει με 48 εκατ. δολάρια την εταιρεία, σύμφωνα με το PitchBook.
Η ελβετική start-up Destinus σχεδιάζει την ανάπτυξη ενός αεροσκάφους που θα κινείται με υδρογόνο, με στόχο να κινείται σε ταχύτητες 15 Mach. Έχει σηκώσει 39 εκατ. δολάρια σε χρηματοδότηση, σύμφωνα με το PitchBook.
Η ταχύτητα κοστίζει
Όσο μεγαλύτερες οι ταχύτητες, τόσο περισσότερα ιδιαίτερα υλικά χρειάζονται - και τόσο ακριβότερο το κόστος συντήρησης, σημειώνει ο Long-Davis της NASA. Η ταχύτητα αυξάνει το κόστος των καυσίμων και πιθανότατα τις τιμές των εισιτηρίων, σύμφωνα με μελέτες που έχει χρηματοδοτήσει η NASA τα τελευταία τέσσερα χρόνια σχετικά με τα οικονομικά των αερομεταφορών υψηλής ταχύτητας. Οι μελέτες βασίζονται σε πολλά υποθετικά δεδομένα, αλλά δείχνουν ότι η αγορά έχει μεγαλύτερη δυναμική όσον αφορά τα αεροσκάφη που ταξιδεύουν στη σχετικά "ήρεμη" περιοχή των 2-3 Mach, με 20 έως 30 επιβάτες.
Σύμφωνα με μελέτη της SpaceWorks, το εισιτήριο για πτήση με αεροπλάνο που θα κινείτο με 5 Mach και θα μετέφερε 20 επιβάτες σε απόσταση 4.000 μιλίων θα ξεπερνούσε τις 10.000 δολάρια.
Ο Piplica σημειώνει ότι το εύρος ταχύτητας για το οποίο θα βελτιστοποιηθεί το Chimera (3 έως 5 Mach) δίνει στην Hermeus ευελιξία. Ακόμα και αν οι ταχύτητες 1 έως 2 Mach είναι πιο φιλικές για τη μετακίνηση επιβατών, ο Piplica υποστηρίζει ότι οι start-ups υπερηχητικών αεροσκαφών αντιμετωπίζουν το μειονέκτημα ότι έχουν μικρότερη απήχηση στον στρατό και δεν έχουν προοπτικές πώλησης ενδιάμεσων προϊόντων για να χρηματοδοτήσουν την πορεία τους προς τον τελικό στόχο, όπως ελπίζει να κάνει η Hermeus με τα drones της.
Το Πεντάγωνο, όμως, φημίζεται για τους πειραματισμούς του με νέες τεχνολογίες, αλλά και τις "στροφές" του. Μετά τη μεγάλη αύξηση των δαπανών για την ανάπτυξη υπερηχητικών όπλων επί κυβέρνησης Τραμπ, οι επικριτές τους αμφισβητούν αν αξίζει τον κόπο. Θα μπορούσαν να είναι κατά 30% ακριβότερα από τους βαλλιστικούς πυραύλους του ίδιου βεληνεκούς και με μικρότερη διάρκεια ζωής, επισήμανε το Γραφείο Προϋπολογισμού του Κογκρέσου σε έκθεσή του τον Ιανουάριο.
Αποδεικνύεται αρκετά δύσκολο να κατασκευαστεί ένα ευέλικτο υπερηχητικό σκάφος που δεν θα εκτελέσει μία και μόνο αποστολή, οπότε το να συζητάμε σήμερα για μεταφορές σε υπερηχητικές ταχύτητες ακούγεται σαν ιστορία επιστημονικής φαντασίας, σχολιάζει ο Richard Aboulafia της AeroDynamic Advisory. "Η ιδέα ότι μια μικρή start-up θα ταράξει τα νερά σε μια ιστορία που κρατά έναν αιώνα φαίνεται λίγο παράξενη", λέει ο ίδιος.
Ο Maddalena βλέπει θετικά το γεγονός ότι start-ups -όπως η Hermeus- προσελκύουν τo ενδιαφέρον των επενδυτών και κεφάλαια σχεδιάζοντας εντυπωσιακά πράγματα στον χώρο των αερομεταφορών. Ωστόσο, μακριά από τα φώτα της δημοσιότητας, υπάρχουν και άλλες εταιρείες και πανεπιστημιακοί που εργάζονται αθόρυβα πάνω στη δημιουργία δομικών στοιχείων και υλικών που θα κάνουν εφικτές τις υπερηχητικές πτήσεις. "Η επιτυχία του υπερηχητικού μας προγράμματος δεν εξαρτάται αποκλειστικά και μόνο από κάποιες start-ups", τονίζει ο ίδιος.
