Startup Houston Hypersonic Transport sľubuje osobné lety z LA do Tokia za hodinu

Ak sa už pohybujete dosť dlho, možno si spomínate na predajcu okuliarov LensCrafters pútavý reklamný slogan „Okuliare asi za hodinu!“ Startup so sídlom v Houstone, Venus Aerospace sľubuje, že vás od roku 2030 prepraví z Los Angeles do Tokia v rovnakom rozpätí pomocou vesmírneho lietadla. Je to prísľub, ktorý je ťažké vidieť.

Spoločnosť nezverejnila obrázky dizajnu svojho lietadla pre 12 cestujúcich. Na druhej strane práve vydala správu s 20 miliónmi dolárov na financovanie série A, ktoré získala v spojení s Laboratórium primárnych hýbateľov, spoločnosť rizikového kapitálu z Wyomingu, ktorá o sebe hovorí, že investuje do „prelomových vedeckých startupov“.

Venus Aerospace teraz vyzbierala celkovo 33 miliónov dolárov. Za rok svojej existencie sa startup rozrástol na 40 zamestnancov a funguje z hangáru na vesmírnom prístave v Houstone (letisko Ellington). The uvoľnite smelo tvrdí, že „Venus Aerospace stavia vesmírne lietadlo s nulovými emisiami uhlíka, ktoré umožní jednohodinové cestovanie po celom svete.“

Hypersonický transport Venuše však nebude bez emisií uhlíka. Nebude to ani vesmírne lietadlo. Venus sa pripája k vznikajúcej skupine nádejných ľudí na hypersonickú dopravu, vrátane Atlanty Hermeus a práve ohlásená so sídlom v Pekingu Vesmírna preprava, Ktorý hovorí poletí pasažiermi zo Shanghi do New Yorku len za dve hodiny.

Všetci traja tvrdia, že do roku 5 budú lietať na plnohodnotných lietadlách rýchlosťou 2030 Mach (kde začína hypersonická rýchlosť). výložník.

Venus prehodila frázu „Home By Dinner“, aby opísala teoretickú spiatočnú cestu z LA do Tokia počas pracovného dňa, ktorú vykonal šikovný manažér, ktorý sa rozhodol večerať s rodinou. Hermeus vychvaľoval výzvu „Race You There“.

Vízia a humbuk majú istú podobnosť so scénou mestskej leteckej mobility v nízkej nadmorskej výške, ale metaforicky vysoko lietajúcou a jej zatiaľ nerealizovaným (ale vždy hneď za rohom) trhom.

Otázka, do ktorej destinácie Venus Aerospace a jej potenciálni konkurenti reálne mieria, je užitočná.

Hypersonický hybrid

Dalo by sa prirovnať Venušine navrhované lietadlo k hybridnému autu. Rovnako ako paralelný spaľovací motor a elektrické hnacie ústrojenstvo bežné v takýchto vozidlách, aj hypersonický dizajn spoločnosti sa bude spoliehať na dva pohonné systémy – konvenčný prúdový motor a raketu.

Je to stratégia, ktorá sa výrazne líši od Hermeusovho turbínového kombinovaného cyklu (TBCC) s dýchaním vzduchu. prístup motora alebo to, čo vyzerá ako kombinácia raketového posilňovača na tuhé palivo a hlavnej rakety poháňanej kvapalinou od spoločnosti Space Transportation.

Podľa spoluzakladateľov a manželov spoločnosti Sarah a Andrewa Dugglebyovcov je pri výbere motivovaný teoretický operačný koncept Venuše. Obaja sú veteránmi z letectva a kozmonautiky, ktorí pôsobili vo Virgin Orbit a Virgin Galactic. Obaja majú inžinierske vzdelanie (Andrew je bývalý profesor strojného inžinierstva na Virginia Tech a Texas A&M a dôstojník námornej zálohy v oblasti inžinierstva), pričom Sarah (alebo Sassie, ako ju poznáme) slúži ako generálna riaditeľka a Andrew ako technický riaditeľ.

Lietadlo, o ktorom Venus hovorí, že ho postaví, má byť z veľkej časti zapojené do existujúcej infraštruktúry leteckej dopravy. Hovoria, že bude môcť vzlietnuť zo štandardnej dráhy na LAX a vyšplhať sa do nominálnej konvenčnej letovej nadmorskej výšky (35,000 XNUMX stôp alebo tak nejako) pomocou svojho prúdového motora. Potom sa prúdnica odstaví a uzavrie sa jej prívod/výfuk. Ako sa to stane, spustí sa raketový motor na kvapalné palivo.

Raketa zrýchli lietadlo na Mach 9 (asi 6,850 0.5 mph) pri zrýchlení približne 170,000 g (podľa Andrewa o niečo viac ako lietadlo pri štarte), keď stúpa do maximálnej výšky 10 9 stôp. Lietadlu trvá približne XNUMX minút, kým dosiahne Mach XNUMX, rýchlosť, ktorú si udrží ďalších päť minút.

Raketa potom zhasne a z dopravného lietadla sa stane hypersonický klzák, ktorý 45 minút klesá bez pohonu smerom k cieľu, pričom sa spomaľuje na približne 0.1 g. Keď sa vrátime do výšky takmer 35,000 XNUMX stôp, prúdový motor sa reštartuje a lietadlo sa pripojí k bežným lietadlám vo fronte riadenia letovej prevádzky, aby vektory pristáli v Narite (Tokio).

Znie to potenciálne uskutočniteľné v určitom bode v budúcnosti, ale nedostatok konkrétnosti v podrobnostiach a obchodnom pláne je do očí bijúci.

Nemožné až ťažké

Andrew Duggleby hovorí, že v krátkej histórii Venus Aerospace: "Išli sme od nemožného k ťažkému, ale stále zostáva veľa ťažkých vecí."

Tím Venus tvrdí, že urobil tri kľúčové pokroky, ktoré posunuli projekt z oblasti nemožného. Prvým je patentovaný rotujúci detonačný raketový motor (RDRE). Druhým je tvar lietadla. Tretím je systém aktívneho chladenia.

Zjednodušene povedané, an RDRE skôr vybuchne ako spáli svoju kvapalnú pohonnú látku. Prstencový (prstencový) reaktor vo vnútri spúšťa chemické reakcie, ktoré vytláčajú koncentrické impulzy nadzvukového plynu z výfukovej dýzy, čím sa vytvára ťah.

RDRE sú známe tým, že produkujú väčší ťah s menším množstvom paliva ako konvenčné rakety, čím úplnejšie spaľujú palivo pri vyšších teplotách. Potenciálne ponúkajú prenos tepla a ďalšie výhody vrátane hmotnosti a kompaktnosti. Andrew hovorí, že motor, ktorý Venus vyvinula a v malom meradle testoval v laboratóriu, je o 15 % palivovo úspornejší ako porovnateľné rakety, čím uvoľňuje hmotnosť lietadla pre cestujúcich a praktické veci, ako je pretlaková kabína a podvozok.

Financie, ktoré Venuša doteraz získala, jej umožnili dostať sa do bodu, keď: „Dokázali sme, že máme spôsob, ako dosiahnuť náš detonačný motor, že existujú spôsoby, ako ho udržať chladnejším,“ tvrdí Duggleby.

Voľne porovnal palivo, ktoré jeho motor použije, so zmesou používanou raketoplánom, ktorého hlavný motor spálený kvapalný vodík a kvapalný kyslík. Ale na rozdiel od vývojára hypersonických nákladných lietadiel Dawn Aerospace, ktorá odhalila, že jej raketový motor bude používať kvapalnú zmes vysoko testovaného peroxidu (HTP) a petroleja, Venus nezdieľa zloženie svojho kvapalného paliva, pričom uvádza, že je to „kľúčová súčasť toho, ako udržiavame motor chladný“. .“

Spoločnosť tiež mlčí o dizajne svojho draku, ktorý bude musieť dobre lietať a manévrovať pri nízkych podzvukových aj nadzvukových rýchlostiach. Duggleby umožňuje, že ide o „vlnovník“, ktorý je tvarovaný tak, aby vytváral jednu rázovú vlnu a zachytával vrecko vysokotlakového vzduchu pod bruchom vozidla, aby sa zvýšil zdvih.

Boeing X-51 od NASA je užitočným príkladom waveridera, ale čokoľvek Venuša vymyslí (zatiaľ sa nezúži z piatich kandidátskych tvarov), bude pravdepodobne vyzerať inak. Na začiatok bude mať okná pre cestujúcich a konvenčnú zadnú časť. Či má predné okná kokpitu pre pilotov, zatiaľ nebolo určené.

Andrew Duggleby hovorí, že Venus „dúfajme, že čoskoro odhalí“ drak, ale nebude diskutovať o časovom pláne. Na Arizonskej univerzite sa uskutočnili modelové testy subškály Aerodynamický tunel Mach 5, kde Venuša dokonca vykonala určité overenie „pri tejto rýchlosti“.

Rovnako ako u iných hypersonických konceptov možno očakávať, že pohyb rýchlosťou Mach 9 bude generovať veľa tepla. Duggleby hovorí, že to vo výške 170,000 3 stôp je výhodou, pretože tamojšia tenká atmosféra ponúka menšie tepelné trenie ako v nižších nadmorských výškach. Teplo ovplyvní najmä nos lietadla, problém, ktorý Venus tvrdí, že prekoná s XNUMXD tlačeným nosom s novou schémou vnútorného chladenia. Duggleby to opisuje ako „tepelnú trubicu na prednej hrane, ktorá v skutočnosti šíri teplo von“. Nábežné hrany krídel môžu zahŕňať podobný systém.

Zvyšok lietadla podľa neho nebude používať exotické materiály na odvádzanie tepla. Na udržanie nízkych nákladov bude využívať „štandardný letecký materiál“, hoci Duggleby nešpecifikuje aké.

Napriek rozhodnemu nedostatku verejných informácií o svojich troch technologických kľúčoch sa Venus Aerospace teší dôvere svojich podporovateľov rizikového kapitálu. Sassie Duggleby charakterizuje skupinu investorov zostavenú spoločnosťou Prime Movers Lab ako „kapitál pacienta“.

Technická partnerka Prime Movers Lab, Liz Stein, hovorí, že startup má „hardvérovo bohatý program“, pričom cituje úspešný horúci oheň svojho motora na overenie koncepcie, testovanie menšieho modelu aerodynamického tunela a spoluprácu s Georgia Tech na špičkovom dizajne chladenia.

Stein dodal, že Prime Movers podporil Venušu úvodmi do hypersonického personálu v NASA a zdieľal analytické nástroje a výskumné dokumenty. Poukázala aj na NASA-Deloitte a NASA-SAIC trhové štúdie popisujúce dopyt po hypersonickej leteckej doprave, o ktorých Stein tvrdí, že „signál dopytu na trhu existuje pre vysokorýchlostné letové systémy, aby fungovali ziskovo bez pomoci vlády“.

Nie každý súhlasí a mnohí poukazujú na príklad Concordu, ktorý si vyžadoval podporu viacerých vlád a nikdy sa nezlomil.

"Nenávistníci vždy poukazujú na Concorde, aby odmietli komerčnú životaschopnosť vysokorýchlostného letu, bez toho, aby pochopili, prečo Concorde zlyhal," hovorí Stein.

Tvrdí, že to súviselo s potrebným obrovským počiatočným kapitálom (18.8 miliardy dolárov) a prevádzkovými opakujúcimi sa nákladmi. Hlavným z nich bolo palivo, ktoré pohltil motor Concorde Olympus 593, ktorého prídavné spaľovanie spotrebovalo pri štarte toľko šťavy, že „viac ako polovicu vzletovej hmotnosti Concordu tvorilo palivo“.

To si zase vyžiadalo neudržateľné ceny leteniek za sedadlo pre nadzvukové dopravné lietadlo s približne 100 pasažiermi. Z toho vyplýva, že hypersonický transport Venuše nebude mať taký problém. Keďže však nevieme, akú zmes raketového paliva použije a náklady na kvapalné palivo sa značne líšia, odhad nákladov je ťažký až nemožný.

Lietadlo navrhované Venušou prepraví menej pasažierov a pravdepodobne bude menšie ako Concorde. Vďaka hybridnému pohonu môže spotrebovať menej čistej energie, ale jeho náklady na palivo (a celkové prevádzkové náklady) sa rozložia len na 12 sedadiel pri každom lete. Výpočet účtu za palivo pre lietadlo, ktoré nebolo ani experimentálne realizované, sa zdá byť riskantným cvičením pre najtrpezlivejšieho investora. To však nemusí byť dôležité.

Niekoľko Správy na Venus Aerospace naznačujú, že je na dobrej ceste dosiahnuť generovanie príjmov v nasledujúcich dvoch rokoch. Pravdepodobne by to urobil zdieľaním svojho duševného vlastníctva s ministerstvom obrany. Ako AFWERX' Investícia 60 miliónov dolárov na výstavách Hermeus sa letectvo a ministerstvo obrany vo všeobecnosti snažia o pokrokovú hypersonickú technológiu pre rakety, opakovane použiteľné drony, satelity a lietadlá, ako aj o urýchlenie rastu súkromného sektora.

Nadšenie DoD nie je pre hypersonickú komerčnú dopravu. Ide skôr o hľadanie reálne dosiahnuteľných menších vozidiel v krátkych časových intervaloch. Vysoký predstaviteľ obranného/vládneho vedeckého a technologického inštitútu mi povedal: „Ak sa ministerstvo obrany zaujíma o hypersoniku, môže sa sústrediť na porážku [tj boj proti hypersonickým zbraniam]. Možno budú musieť otestovať porážku [systémy] a dron to môže umožniť.“

Rovnako ako Hermeus, aj Venus Aerospace plánuje najprv vyvinúť dron, aby dokázal svoju technológiu. To, či sa niektorá zo spoločností nakoniec dostane k hypersonickej doprave, pravdepodobne nie je kľúčové pre ich príslušné obchodné prípady alebo pre ich investorov.

Spaceplane alebo Busta

Odhaduje sa, že Boom, ktorý je na svojej ceste ďalej ako Venuša, bude potrebovať viac ako miliardu dolárov na realizáciu svojho nadzvukového transportu.

Keď sa Sassie Duggleby spýtal na celkové náklady na Venušu, po dlhej odmlke povedal, že ich odhad je v „rozsahu miliárd dolárov“. Spája to s upozornením, že Venuša má „príležitosti na príjem v počiatočnom štádiu s dronom. Nie je to vesmírne lietadlo alebo krach."

„Použitie vládneho financovania na zníženie tohto rizika je jednou z našich kľúčových vecí, hovorí. "Neveríme, že potrebujeme celú miliardu dolárov na financovanie rizikového kapitálu, kým sa tam dostaneme."

Venus hovorí, že už má nejaké vládne financovanie, ktoré jej pomôže dostať sa tam. To môže pochádzať zo zmluvy AFWERX Small Business Technology Transfer (STTR, fáza I-II), aj keď som to nemohol potvrdiť. Ak áno, pravdepodobne to Venuši vynieslo okolo 800,000 XNUMX dolárov.

Začiatočná cesta je jednou z tých, o ktorých manželia hovoria, že ich po rokoch so zavedenými spoločnosťami horlivo prijali. V tomto duchu Sassie hovorí: „Naučíme sa veci a myslíme si, že sa musíme otáčať? Iste, ale to je radosť zo sveta startupov. To je radosť z inovácií.“

Zdá sa, že ide o zmiešané správy, čo je funkcia, ktorá sa nachádza aj v tvrdeniach Venus Aerospace, že postaví bezuhlíkové vesmírne lietadlo a bude lietať do roku 2030. Tí, ktorí venujú zvýšenú pozornosť, si uvedomia, že vesmír sa všeobecne uznáva, že začína vo výške 62 míľ (330,000 XNUMX) nad Zemou. . Sassie Duggleby uznáva, že fiktívne vozidlo Venuše sa dostane len do polovice cesty do vesmíru - alebo k Machu, ktorý by potreboval na únik zo zemskej gravitácie. Prečo to potom nazývať vesmírnym lietadlom?

„Nazývame to vesmírne lietadlo, pretože sa tam väčšinou dostane,“ ponúka Andrew Duggleby. „Nie sme vozidlo, ktoré dýcha vzduch. Nie sme len rýchle prúdové lietadlo. Takže je lepšie to nazvať vesmírnym lietadlom.“

Keď poukážem na to, že cestujúci, ktorí platia cestovné, môžu očakávať, že pôjdu do vesmíru vesmírnym lietadlom, Sassie odpovedá: „Keď sa povie vesmírne lietadlo, ľudia majú tendenciu pochopiť, že to nie je len štandardné lietadlo.“

Mohli by tiež pochopiť, že prúd a raketa Venuše pravdepodobne nebudú bez emisií uhlíka (nehovoriac o vstupoch na vybudovanie takejto dopravy). Biopalivá s nižším obsahom uhlíka a syntetické letecké palivá sú na obzore, ale či budú do roku 2030 široko dostupné (alebo cenovo konkurencieschopné), je otázkou.

Pokiaľ ide o raketu, raketoplán emitoval prevažne vodnú paru z kvapalného paliva, ktoré spálil. Neočakáva sa, že Venušino lietadlo bude bežať na rovnakých látkach. A vedci tvrdia, že nemáme veľmi dobré údaje o tom, čo vypúšťajú rakety na kvapalné palivonajmä vo vyšších vrstvách atmosféry. Bez ohľadu na to, aké raketové palivo spáli hypersonické dopravné lietadlo Venus Aerospace, bude tiež potrebovať špeciálne zaobchádzanie na letiskách alebo kozmických prístavoch.

Andrew Duggleby hovorí, že to nie je veľká výzva, hoci odborníci na palivá a bezpečnosť môžu nesúhlasiť. Možno si spomeniete, že obrovský A380 Airbusu bol vylúčený z mnohých letísk z dôvodov takých svetských, ako je potreba vystuženého materiálu rampy/pristávacej dráhy a rôznych leteckých mostov na nasadzovanie/vystupovanie cestujúcich.

Dalo by sa tiež hádať, že hypersonické dopravné lietadlo Venuše by potrebovalo 10,000 15 stôp pristávacích dráh (Andrew hovorí, že majú XNUMX kandidátskych trás/cieľov) a pravdepodobne bude mať vysokú rýchlosť konečného priblíženia s dôsledkami leteckej dopravy. Dugglebyovci tam nevidia žiadne väčšie nerovnosti na ceste.

Prekvapivo sa hovorí, že Venuša bude vertikálne integrovaná, vrátane vybudovania vlastných raketových motorov. Zvyčajní podozriví z United Launch Alliance cez Northrop-Grumman po SpaceX nie sú súčasťou ich plánu, ktorý zrejme uvidí motory vyrábané v zariadeniach spoločnosti Houston Spaceport.

Časť 40-členného personálu Venuše má skúsenosti s budovaním rakiet, hovoria jej šéfovia. Nepýtal som sa, či je táto skúsenosť viac zameraná na drony/podrozsahové vozidlo ako na plnohodnotné vozidlo. Aké objemy budú potrebné, je ďalšia otázka, ktorá zostala nezodpovedaná. Dostáva sa k jadru obchodného návrhu.

Venus neurobila žiadne verejné projekcie o nákladoch na svoje lietadlá. Rovnako nie je známe, koľko môžu stáť lístky. Sassie hovorí, že spoločnosť má interné nákladové modely. „Chceli by sme to udržať blízko k cene lístka prvej triedy. Existuje veľa faktorov a stále sme v počiatočnom štádiu toho, ako to bude v skutočnosti vyzerať.“

Medzi tieto faktory patrí frekvencia letov. Metodológia chladenia Venuše a dizajn draku lietadla umožnia dvojhodinový obrat lietadla, tvrdí Andrew Duggelby. Venuša mieri na štyri lety denne. Na rozdiel od hlavných rakiet raketoplánu, ktoré museli byť zničené po každom lete, RDRE v lietadlách Venuše vykonajú 100 plánovaných letov pred nevyhnutnými kontrolami motora a 1,000 XNUMX letov pred prestavbou kontroly úrovne. „Áno, toto je náročná úloha,“ uznáva Andrew, „ale náš pôvodný návrh ukazuje uskutočniteľnosť.

Uskutočniteľnosť bola otázkou, pokiaľ od začiatku 1980. rokov British Aerospace existovali vážne hypersonické lety. HOTOL opakovane použiteľné konvenčné vzletové/pristávacie vozidlo pre NASA inšpirované Reaganom koncom 1980. rokov Orient Express projekt hypersonického lietadla.

Generálny riaditeľ Venus Aerospace niekoľkokrát označil tento podnik za „technologickú spoločnosť v ranom štádiu“, ktorou nepochybne je. Jeho časti môžu mať v skutočnosti väčšiu hodnotu ako celok. To je dôvod, prečo je zvláštne, že Venuša alebo iní potenciálni stavitelia hypersonickej dopravy verejne vyhlásia cieľ „lietať“ do roku 2030.

Dôvod, hovorí Richard Aboulafia z AeroDynamic Advisory, spočíva v investičných dolároch. „HOTOL, Orient Express a ďalšie boli v osemdesiatych rokoch vzdialené päť až desať rokov“. Dnes sú hypersonické [dopravy] vzdialené päť až 10 rokov. To je ale prekvapenie."

„Mestská letecká mobilita prilákala miliardy dolárov. Áno, veľa z toho je smiešne prehnané, ale cieľom [spoločností UAM] je nahromadiť peniaze. To je práca jedna."

Mohla by Venus Aerospace prilákať miliardu dolárov, ktorú potrebuje na vybudovanie hypersonického transportu? „Pozrite sa na investície, ktoré UAM prilákal minulý rok,“ hovorí Aboulafia. "Vtip je na nás." Čo sa týka miliardy, spoiler alert – to nestačí.“

Dugglebyovci rozširujú metaforu „Home By Dinner“ na zameranie Venus Aerospace na rovnováhu medzi pracovným a súkromným životom, čo je funkcia, ktorá podľa nich väčšine leteckých spoločností chýba. Ako sa to zhoduje s navrhovaním, testovaním a stavbou plnohodnotného lietajúceho hypersonického dopravného lietadla do roku 2030, nie je jasné. Tvrdia, že dôsledné vyhýbanie sa veciam, ktoré oneskorujú časový plán projektu – nesprávne zameraná práca, prepracovanie, nadmerné komplikácie – pomôže.

Pri ďalšom stláčaní Andrew hovorí, že cieľ do roku 2030 je skutočne časovou osou „nie skôr ako“. Sassie hovorí, že je to niečo, o čo sa treba snažiť, že možno bude trvať ďalších päť rokov, kým sa „dostanete k produktu čo najrýchlejšie“.

„Nerobíme kompromisy v súvislosti s naším poslaním ako spoločnosti,“ potvrdzuje. Hypersonická doprava je „absolútne dôvodom, prečo sme sa pred dvoma rokmi rozhodli založiť spoločnosť. Trhová príležitosť je neuveriteľná."

Keď sa LensCrafters na začiatku osemdesiatych rokov rozbehol, spojil svoj slogan s komerčne a technologicky dosiahnuteľným cieľom. Ako sa veci majú v roku 1980, zdá sa, že by to chcelo nejaké špeciálne okuliare, aby sme zistili, či Venus Aerospace urobila to isté.