От Ню Йорк до Париж за 90 минути. Може ли този стартъп да го направи?

По-рано този месец извит алуминиев скелет с дължина 12,19 метра чакаше във фабрика на Hermeus в Атланта. Това беше прототипът на дрон, наречен Quarterhorse. Никога няма да полети. Вместо това е планирано за наземно тестване, започващо през септември. Главният изпълнителен директор на Hermeus Ей Джей Пиплика и неговите съоснователи вярват, че това е първата стъпка по дълъг път към една дръзка цел: изграждане на самолет, способен да превозва 20 пътници с хиперзвукова скорост – пет пъти по-бърза от звука, или 3850 мили в час (6196 км. ч.)

Представете си от Ню Йорк до Париж за 90 минути. Доста подобрение от седем часа и половина пътнически полет днес.

Изминаха 20 години от последния полет на Concorde, новаторския, но губещ пари свръхзвуков самолет. Досега нито един от парада на стартиращи компании, които са се опитали да върнат свръхзвуковото пътуване, не е напуснал земята. Пиплика признава, че Hermeus поема още по-трудни технически предизвикателства в изграждането на пътнически самолет, който може да лети за дълги периоди от време в интензивна топлина и странна динамика, създавана покачването на скоростта над тази на звука. Но той казва, че това не е най-големият проблем. „Бизнес предизвикателствата всъщност са наистина трудни“, казва Пиплика, на 35 години, пред Forbes. „Няма просто да съберете милиарди долари, за да разработите пътнически самолет.“

Решението на Пиплика: да докаже технологията пред Пентагона чрез разработване на по-малки хиперзвукови дронове, възползвайки се от спешността на Вашингтон да настигне Русия и Китай в разполагането на маневрени хиперзвукови ракети.

Quarterhorse е предназначен да служи като стенд за многократна употреба за подлагане на материали и оборудване на високоскоростни условия. Hermeus спечели договор за 30 милиона долара от американските военновъздушни сили, който ще отиде за изграждане и летене на три версии на самолета. Първият полет е планиран за 2024 г. и Пиплика казва, че очаква общите разходи за разработка да бъдат под 100 милиона долара.

По-голям втори дрон, Darkhorse, който Hermeus се надява да започне тестване през 2026 г., също се планира да бъде използван като тестово превозно средство, както и за наблюдение на дълги разстояния.

Ако се получи, докато Hermeus стигне до изграждането на Halcyon, планирания свръхзвуков пътнически самолет, Пиплика казва, че ще са построили последователно шест до десет прототипа на Quarterhorse и Darkhorse и ще са намерили решения на много от техническите неизвестни на високоскоростния полет. В края на краищата, казва Пиплика, хората имат само около 30 минути опит над Мах 4 с така наречените въздухоплавателни средства, които използват кислорода около тях за изгаряне на гориво, вместо да го носят на борда, както правят ракетите, оставяйки по-малко място за полезен товар като пътници. Когато всички тестове приключат, Пиплика очаква да разполага с флот от хиперзвукови дронове, които да печелят солидни приходи, изпълнявайки мисии на Министерството на отбраната.

В този момент, казва той, Hermeus „ще изгради достатъчно силна финансова основа, за да може действително да инвестира в осъществяването на прехода към Halcyon без абсурдно количество частен капитал“.

Въз основа на този бизнес план Hermeus събра 119 милиона долара, като последният кръг приключи през март 2022 г. при оценка от 400 милиона долара. Амбициозните цели на компанията й осигуриха място в тазгодишния списък на Forbes за следващите еднорози.

Странна наука

Целта на Hermeus да има самолети в експлоатация в средата на 2030 г. е невероятно трудна задача, казват експерти пред Forbes.

Предизвикателството не е да се достигнат хиперзвукови скорости – ракетите и космическите кораби редовно правят това. Трудността е в изграждането на нещо, което може да издържи тези скорости и напрежения и да може да се използва многократно, казва Лука Мадалена, хиперзвуков изследовател в Тексаския университет, Арлингтън.

Триенето с въздуха създава прогресивно повече топлина, докато самолетът се ускорява. За да се адаптира, шпионският самолет SR-71 Blackbird, който постави рекорда за най-бърз „дишащ въздух“ пилотиран самолет с Мах 3.3 през 1976 г., имаше алуминиеви секции на крилата, които бяха гофрирани, за да им позволят да се разширяват при нагряване на обшивката. Изпускаше гориво на пистата, защото резервоарите се запечатваха само когато металът се раздуваше по време на полет.

Самолет става свръхзвуков, когато надвиши скоростта на звука или Мах 1, но няма конкретна скорост, при която започва хиперзвукова територия. Отличава се със своята особена динамика. Когато скоростта се увеличи над Мах 5, топлината започва да предизвиква химически реакции във въздуха около превозното средство. Кислородът и азотът се разделят на отделни атоми и могат да реагират с обшивката на самолета. Самолетът вече не лети във въздуха. „Това е супа от различни газове“, казва Мадалена, „и най-вероятно е различно във всяка точка на превозното средство“ поради промени в температурата и налягането. При по-високи скорости част от газа може да се превърне в плазма. Предсказването на това как ще се представи един самолет изисква комбиниране на химия и квантова механика с аеродинамика. Учените имат още много, много работа.

Основно изискване, за да стане жизнеспособен хиперзвуков пътнически самолет, ще бъде неговата издръжливост. „Той не може да бъде с половината от живота на дозвуковото превозно средство днес“, казва Мери Джо Лонг-Дейвис, ръководител на проекта за хиперзвукова технология на НАСА. „Това няма да затвори бизнес модела.“

Пиплика свободно признава, че няма начин да се предвиди продължителността на живота или графикът за поддръжка на Halcyon. „Данните не съществуват“, казва той. Hermeus има за цел да получи информацията чрез Quarterhorse и Darkhorse и може да има шанс поради сегашното усърдие на правителството на САЩ да разработи хиперзвукови оръжия.

Оръжие по избор

Конгресът даде на Пентагона 5.8 милиарда долара през фискалната 2023 г. за приблизително 70 хиперзвукови програми, спрямо по-малко от половин милиард долара през 2016 г. Но напредъкът е бавен, отчасти поради недостатъчния брой аеродинамични тунели, способни да симулират хиперзвукови условия и бавната скорост на летателни изпитания. Много програми управляват само няколко летателни изпитания годишно.

Това е една от причините, поради които Hermeus се стреми да изгради първи дронове, които могат да се използват за тестване на компоненти за полет.

Други също преследват възможността. Stratolaunch, финансиран преди това от покойния милиардер на Microsoft Пол Алън, разработва автономно хиперзвуково тестово превозно средство с ракетно задвижване, което ще бъде изстреляно от въздуха от неговия самолет Roc, най-големият самолет в света. Тази пролет Отделът за отбранителни иновации възложи договори на австралийската компания Hypersonix и калифорнийската Fenix ​​Space and Rocket Lab за разработване на хиперзвукови тестови платформи.

Пиплика и неговите съоснователи – техническият директор Глен Кейс, главният оперативен директор Скайлър Шуфорд и главният продуктов директор Майк Смайда – всички имат опит в космическата индустрия и са работили заедно в Generation Orbit, която разработваше течна ракета с въздушно изстрелване за хиперзвукови полети. Те смятат, че могат да задържат разходите, като имитират космически стартъпи в изграждането на серия от самолети, които постепенно се справят с проблемите на хиперзвуковите полети.

Например Quarterhorse ще лети над Мах 3 само за няколко минути, така че Hermeus няма да трябва да решава проблемите с управлението на топлината на по-дълголетящ хиперзвуков дрон, да не говорим за тези, необходими за поддържане на пътниците живи. Quarterhorse ще тества системата за задвижване с „дишане на въздух“, която е проектирана да бъде сравнително достъпна.

Както Quarterhorse, така и Darkhorse ще бъдат задвижвани от изтребител, който ще задвижва самолета до близо Мах 3, достатъчно бързо, за да запали реактивен двигател ramjet, който няма движещи се части и зависи от движението напред, за да компресира въздух, необходим за ефективно изгаряне на гориво. Пневмодвигателите се разработват от десетилетия и са сравнително зряла технология, казва Пиплика.

Миналата година компанията демонстрира, че задвижващата система, наречена Chimera, може да направи прехода към ramjet във високоскоростен аеродинамичен тунел.

Планирано е Darkhorse да бъде с около 50% по-дълъг от Quarterhorse и да има обсег на от над 1000 мили при скорост от над Max 5. С напредъка в радара, който заплашва да обезсили стелт свойствата на американските самолети като изтребителя F-35, Пиплика твърди, че скоростта на Darkhorse ще даде на военновъздушните сили способността да продължат да действат във въздушното пространство на противници, които имат напреднала противовъздушна отбрана.

Други стартиращи хиперзвукови пътнически самолети се стремят да работят дори по-бързо от Hermeus, с по-екзотична технология.

Базираната в Хюстън Venus Aerospace работи за усъвършенстване на въртящ се детонационен ракетен двигател, който планира да задвижва самолет с 12 пътници, който може да лети с Мах 9 на границата на космоса. Инвеститори, включително подразделението за рисков капитал на Airbus, са му дали 48 милиона долара, според PitchBook.

Швейцарската стартираща компания Destinus планира самолет, задвижван с водородно гориво, предназначен да лети със скорост от Мах 15. Той разполага с 39 милиона долара финансиране според PitchBook.

Цена на скоростта

Колкото по-високо е числото на Мах, толкова повече екзотични материали са необходими – и толкова по-високи са разходите за поддръжка, казва Лонг-Дейвис от НАСА. Със скоростта нарастват и разходите за гориво и вероятните цени на билетите, според няколко проучвания, финансирани от НАСА през последните четири години за икономиката на високоскоростния въздушен транспорт. Проучванията показват, че най-големият пазарен потенциал е за самолети, които летят в сравнително спокойния диапазон от Мах 2 до Мах 3, с 20 до 30 пътници.

Един условен самолет с 20 пътници и скорост от Мах 5 с обхват от 4000 мили може да има цени на билети над 10 000 долара, според проучване на SpaceWorks.

Пиплика казва, че скоростният диапазон, за който Chimera ще бъде оптимизиран – Мах 3 до Мах 5 – дава гъвкавост на Hermeus. Дори ако Мах 1 до Мах 2 има по-голям потенциал за обслужване на пътници, Пиплика твърди, че стартиращите свръхзвукови самолети са изправени пред недостатъка, че са по-малко привлекателни за военните и нямат перспективи за продажба на междинни продукти, за да финансират пътя си към крайната цел, както Hermeus се надява да направи с планираните дронове.

Но Пентагонът е известен с това, че експериментира с нови технологии и след това променя посоката. След рязкото увеличение на разходите за разработване на хиперзвукови оръжия в администрацията на Тръмп, критиците се съмняват дали те ще си заслужават. Те биха могли да бъдат с една трета по-скъпи от балистичните ракети със същия обхват и по-малко издръжливи, заключи Бюджетната служба на Конгреса в доклад от януари.

Оказва се достатъчно трудно да се изгради маневрено хиперзвуково превозно средство с еднопосочна мисия, за да експлодира, така че говоренето за хиперзвуков транспорт в този момент е „история на Рей Бредбъри“, казва Ричард Абулафия от AeroDynamic Advisory, позовавайки се на автора на научна фантастика. „Идеята, че малък стартъп може да премести иглата по път, дълъг век, е малко странна.“

Мадалена казва, че е добре, че стартиращи фирми като Hermeus привличат вниманието и капитала с вълнуващи дизайни на самолети, но далеч от светлината на прожекторите, други компании и академици тихомълком работят върху градивни компоненти, които ще позволят хиперзвуков полет.

Автор: Джереми Богайски, Forbes