Egy Houston Hypersonic Transport startup utasszállító járatokat ígér Los Angelesből Tokióba egy órán belül

Ha elég régóta jelen van, emlékezhet a LensCrafters szemüvegkereskedőre fülbemászó reklámszlogen: „Körülbelül egy óra múlva szemüveg!” Houston-alapú startup, Venus Aerospace azt ígéri, hogy 2030-tól kezdve Los Angelesből Tokióba szállítja Önt egy űrrepülőgéppel. Ezt az ígéretet nehéz belátni.

A cég nem adott ki képeket a 12 személyes utasszállító repülőgépe tervezéséről. Másrészt nemrég adott ki egy közleményt, amelyben az A sorozatú 20 millió dolláros finanszírozást ismerteti, amelyet Prime Movers Lab, egy wyomingi kockázatitőke-társaság, amely „áttörést jelentő tudományos startupokba” való befektetésként írja le magát.

A Venus Aerospace összesen 33 millió dollárt gyűjtött össze. A több mint éves fennállása alatt a startup 40 alkalmazottra nőtt, és a Houston Űrkikötő (Ellington repülőtér) hangárjából működik. A engedje merészen kijelenti, hogy "a Venus Aerospace egy szén-dioxid-kibocsátásmentes űrrepülőgépet épít, amely egyórás globális utazást tesz lehetővé."

A Vénusz hiperszonikus transzportja azonban nem lesz szén-dioxid-kibocsátásmentes. Nem is lesz űrrepülőgép. A Vénusz csatlakozik a hiperszonikus közlekedés reménységeseinek feltörekvő csoportjához, köztük az atlantai székhelyűekhez Hermész és a most bejelentett pekingi székhelyű Űrszállítás, Amely azt mondja, mindössze két óra alatt repíti az utasokat Sanghiból New Yorkba.

Mindhárman azt állítják, hogy 5-ra teljes méretű, Mach 2030 plusz sebességű repülőgépekkel fognak repülni (ahol a hiperszonikus sebesség kezdődik). Mindhárman elfogadják a világot a nagysebességű közlekedésen keresztüli összehozásának gondolatát, akárcsak a viszonylag pocakos szuperszonikus aspiráns. Bumm.

Vénusz megdobta a „Home By Dinner” kifejezést, hogy leírja egy elméleti Los Angeles és Tokió közötti oda-vissza utazást egy munkanap alatt, amelyet egy okos vezető hajt végre, aki a családdal vacsorázik. Hermeus feltűnően kiadja a „Race You There” kihívást.

A vízió és a hírverés némileg hasonlít az alacsony magasságban, de metaforikusan magasan repülő Urban Air Mobility jelenetre és annak még meg nem valósult (de mindig csak a sarkon) piacára.

Érdemes kérdés, hogy a Venus Aerospace és leendő versenytársai reálisan milyen célállomásra tartanak.

Hiperszonikus hibrid

Összehasonlíthatjuk a Venus által javasolt repülőgépet egy hibrid autóval. Az ilyen járművekben szokásos párhuzamos égésű motorokhoz és elektromos hajtásláncokhoz hasonlóan a vállalat hiperszonikus tervezése is két meghajtási rendszerre épül – egy hagyományos sugárhajtóműre és egy rakétára.

Ez egy olyan stratégia, amely jelentősen eltér a Hermeus légbelélegző turbina-alapú kombinált ciklusú meghajtásától (TBCC). motoros megközelítés vagy a Space Transportation szilárd rakéta-erősítő-folyékony tüzelésű fő rakéta kombinációja.

A cég társalapítói és házastársai, Sarah és Andrew Duggleby szerint a Venus elméleti működési koncepciója vezérli a választást. Mindketten repülési veteránok, akik a Virgin Orbitnál és a Virgin Galacticnál jártak. Mindketten mérnöki háttérrel rendelkeznek (Andrew a Virginia Tech és a Texas A&M gépészmérnök professzora, valamint a haditengerészet tartalékos mérnöke, Sarah (vagy Sassie, ahogyan ismerik) vezérigazgatóként, Andrew pedig műszaki igazgatóként dolgozik.

A Venus által megépítendő repülőgép nagyrészt a meglévő légi közlekedési infrastruktúrához való csatlakozásra szolgál. Azt mondják, hogy képes lesz felszállni a LAX szabványos kifutópályájáról, és a névleges hagyományos utazómagasságra (35,000 XNUMX láb vagy körülbelül) feljutni sugárhajtóművével. Ezután a fúvókát leállítják, és a bemeneti/kipufogónyílását elzárják. Amikor ez megtörténik, egy folyékony tüzelésű rakétahajtómű kigyullad.

A rakéta 9 Mach-ra (körülbelül 6,850 mérföld/óra) gyorsítja fel a repülőgépet körülbelül 0.5 g gyorsulással (Andrew szerint valamivel több, mint egy repülőgép felszállás közben), miközben 170,000 10 lábos csúcsmagasságra kúszik fel. Körülbelül 9 percbe telik, amíg a repülőgép eléri a XNUMX Mach sebességet, ez a sebesség még öt percig tart.

A rakéta ezután kialszik, és a repülőgép hiperszonikus vitorlázórepülővé válik, amely 45 percig motor nélkül ereszkedik a cél felé, körülbelül 0.1 g-mal lassítva. Miután visszatért a közel 35,000 XNUMX láb magasságba, a sugárhajtómű újraindul, és a repülőgép csatlakozik a közönséges repülőgépekhez a légiforgalmi irányító sorban, hogy vektorok leszálljanak Naritában (Tokió).

Úgy hangzik, hogy a jövőben valamikor megvalósítható, de a részletek és az üzleti terv pontosságának hiánya szembetűnő.

Lehetetlen keményen

Andrew Duggleby azt mondja, hogy a Venus Aerospace rövid történetében: „A lehetetlentől eljutottunk a nehéz felé, de még mindig sok nehéz dolog maradt.”

A Venus csapata azt állítja, hogy három kulcsfontosságú előrelépést tettek, amelyek kimozdították a projektet a lehetetlen birodalmából. Az első egy szabadalmaztatott forgó detonációs rakétamotor (RDRE). A második a repülőgép alakja. A harmadik egy aktív hűtőrendszer.

Egyszerűen fogalmazva, an RDRE folyékony hajtóanyagát inkább felrobbantja, mint elégeti. A belsejében található gyűrű alakú (gyűrű alakú) reaktor olyan kémiai reakciókat vált ki, amelyek koncentrikus szuperszonikus gázimpulzusokat löknek ki a kipufogófúvókán, tolóerőt generálva.

Az RDRE-kről ismert, hogy kevesebb tüzelőanyaggal nagyobb tolóerőt produkálnak, mint a hagyományos rakéták, így magasabb hőmérsékleten teljesebben égetik el az üzemanyagot. Potenciálisan hőátadást és egyéb előnyöket kínálnak, beleértve a súlyt és a tömörséget. Andrew szerint a Venus által kifejlesztett és kis léptékű laboratóriumban tesztelt motor 15%-kal üzemanyag-hatékonyabb, mint a hasonló rakéták, így felszabadítja a repülőgép tömegét az utasok számára, valamint olyan praktikus dolgokat, mint a túlnyomásos kabin és a futómű.

A Venus által eddig felvett finanszírozás lehetővé tette, hogy elérje azt a pontot, ahol: „Bebizonyítottuk, hogy van módunk a robbanómotorunk megvalósítására, és vannak módok a hűvösebb tartásra” – állítja Duggleby.

Lazán összehasonlította a motorja által használt üzemanyagot a Space Shuttle által használt keverékkel fő motor folyékony hidrogént és folyékony oxigént égetett el. De ellentétben a hiperszonikus teherszállító repülőgép-fejlesztővel Hajnal Aerospace, amely felfedte, hogy rakétahajtóműve magas tesztü peroxid (HTP) és kerozin folyékony keverékét fogja használni, a Venus nem osztja meg folyékony üzemanyagának összetételét, és kijelenti, hogy ez „a motor hűtésének kulcsfontosságú része. .”

A cég hallgat a repülőgépváz tervezéséről is, amelynek alacsony szubszonikus és hiperszonikus sebesség mellett is jól kell repülnie és manővereznie. A Duggleby lehetővé teszi, hogy „waverider” legyen, úgy alakítva, hogy egyetlen lökéshullámot hozzon létre, és egy nagynyomású levegő zsebet zárjon be a jármű hasa alatt a nagyobb emelés érdekében.

A NASA Boeing X-51 egy hasznos példa a hullámlovaglásra, de bármivel is készül a Venus (még nem szűkült az öt jelölt alak közül), az valószínűleg másképp fog kinézni. Kezdetben utasablakokkal és hagyományos farokkal lesz. Azt, hogy a pilótafülke elülső ablakai vannak-e a pilóták számára, még nem határozták meg.

Andrew Duggleby szerint a Venus „remélhetőleg hamarosan leleplezi” a repülőgépvázat, de az idővonalról nem fog beszélni. Alléptékű modellteszteket végeztek az Arizonai Egyetemen 5 Mach szélcsatorna, ahol a Vénusz még némi ellenőrzést is végzett „ilyen sebességgel”.

Más hiperszonikus koncepciókhoz hasonlóan a 9 Mach sebességgel történő mozgás várhatóan sok hőt termel. Duggleby szerint 170,000 3 láb magasságban ez előnyt jelent, mert a vékony légkör kisebb hősúrlódást biztosít, mint alacsonyabb magasságban. A hőség különösen a repülőgép orrát fogja érinteni, ezt a problémát a Venus szerint egy újszerű belső hűtési sémával rendelkező XNUMXD-nyomtatott orral fogja legyőzni. Duggleby úgy írja le, mint „hőcső az elülső élen, amely valójában szétteríti a hőt”. A szárnyak elülső élei hasonló rendszert tartalmazhatnak.

Azt mondja, a repülőgép többi része nem használ egzotikus anyagokat a hő elvezetésére. „Szabványos repülési anyagokat” fog használni a költségek csökkentése érdekében, bár Duggleby nem határozza meg, hogy mit.

Annak ellenére, hogy a három technológiai kulcsával kapcsolatos nyilvános információk egyértelműen hiányoznak, a Venus Aerospace élvezi kockázatitőke-támogatói bizalmát. Sassie Duggleby „türelmes tőkeként” jellemzi a Prime Movers Lab által összeállított befektetői csoportot.

A Prime Movers Lab műszaki partnere, Liz Stein azt mondja, hogy a startup „hardverben gazdag programja” van, hivatkozva a koncepcionális motor sikeres hot-fire-re, a szélcsatorna tesztelésére, valamint a Georgia Tech-vel való együttműködésre az élvonalbeli hűtési tervezés terén.

Stein hozzátette, hogy a Prime Movers támogatta a Venust a NASA hiperszonikus személyzetének bemutatásával, valamint elemzési eszközök és kutatási dokumentumok megosztásával. Arra is mutatott NASA-Deloitte és a NASA-SAIC A hiperszonikus légi közlekedés iránti keresletet leíró piaci tanulmányok, amelyek Stein szerint azt sugallják, hogy „a piaci kereslet jele ott van, hogy a nagysebességű repülési rendszerek nyereségesen működjenek kormányzati segítség nélkül”.

Nem mindenki ért vele egyet, és sokan a Concorde példájára mutatnak rá, amelyhez több kormány támogatására volt szükség, és soha nem volt nullszaldós.

„A gyűlölők mindig a Concorde-ra mutatnak, hogy elvessenek a nagy sebességű repülés kereskedelmi életképességét, anélkül, hogy megértenék, miért bukott el a Concorde” – mondja Stein.

Azt állítja, hogy ennek köze volt a hatalmas előzetes tőkéhez (18.8 milliárd USD) és az ismétlődő működési költségekhez. Utóbbiak közül a legfontosabb a Concorde Olympus 593-as motorja által zabált üzemanyag volt, amelynek utóégetői annyi levet használtak fel a felszálláskor, hogy „a Concorde felszálló tömegének több mint fele üzemanyag volt”.

Ehhez viszont tarthatatlan ülőhelyenkénti jegyárak kellettek a körülbelül 100 utast szállító szuperszonikus repülőgépre. Ebből az következik, hogy a Vénusz hiperszonikus transzportjával nem lesz ilyen probléma. Mivel azonban nem tudjuk, hogy milyen rakéta-üzemanyag-keveréket használ, és a folyékony hajtóanyag költsége nagyon változó, a költségek becslése nehéz és lehetetlen.

A Venus által javasolt repülőgépek kevesebb utast szállítanak majd, és valószínűleg kisebbek is, mint a Concorde. Hibrid meghajtásával kevesebb nettó energiát fogyaszthat, de üzemanyagköltsége (és teljes üzemeltetési költsége) csak 12 ülésre oszlik majd el minden járaton. Egy még kísérletileg meg sem valósított repülőgép üzemanyagszámlájának kiszámítása kockázatos feladatnak tűnik a legtürelmesebb befektető számára. Ez azonban lehet, hogy nem számít.

Számos jelentések A Venus Aerospace azt sugallja, hogy jó úton halad a bevételek elérése felé a következő két évben. Ezt feltehetően úgy tenné, hogy megosztaná szellemi tulajdonát a védelmi minisztériummal. mint AFWERX' $ 60 millió befektetés A Hermeus bemutatóiban a légierő és a DoD általában a rakéták, újrafelhasználható drónok, műholdak és repülőgépek hiperszonikus technológiájának fejlesztéséről, valamint a magánszektor növekedésének ösztönzéséről beszél.

A DoD lelkesedése nem a hiperszonikus kereskedelmi fuvarozásra vonatkozik. Inkább reálisan elérhető kisebb járműveket keres rövid időn belül. A védelmi/kormányzati tudományos és technológiai intézmény egyik magas rangú tisztviselője azt mondta nekem: „Ha a DoD aggódik a hiperszonikus miatt, lehet, hogy a vereségre [azaz a hiperszonikus fegyverek elleni küzdelemre] koncentrálnak. Lehet, hogy tesztelniük kell a vereséget [rendszereket], és egy drón lehetővé teheti ezt.”

A Hermeushoz hasonlóan a Venus Aerospace is először egy drón kifejlesztését tervezi, hogy bizonyítsa technológiáját. Az, hogy valamelyik vállalat végül eljut-e egy hiperszonikus szállításhoz, vitathatatlanul nem központi kérdés az üzleti ügyeikben vagy a befektetőik számára.

Űrrepülőgép vagy mellszobor

Becslések szerint a Boomnak, amely messzebb van, mint a Vénusz, több mint egymilliárd dollárra lesz szüksége ahhoz, hogy megvalósítsa szuperszonikus transzportját.

Amikor a Venus teljes költségéről kérdezték, hosszú szünet után Sassie Duggleby azt mondja, hogy a becslésük "milliárd dolláros" tartományba esik. Mindezt azzal a figyelmeztetéssel párosítja, hogy a Venusnak „lehetőségei vannak korai szakaszban bevételre a drónnal. Ez nem űrrepülőgép vagy mellszobor.”

„Az egyik kulcsfontosságú dolgunk, hogy állami finanszírozás segítségével csökkentsük ezt a kockázatot” – mondja. „Nem hisszük, hogy szükségünk van egy teljes milliárd dollárnyi kockázatitőke-finanszírozásra, mielőtt odaérnénk.”

A Venus azt mondja, hogy már van némi állami finanszírozása, hogy segítsen eljutni oda. Ez egy AFWERX Small Business Technology Transfer (STTR, Phase I-II) szerződésből származhat, bár ezt nem tudtam megerősíteni. Ha igen, akkor valószínűleg körülbelül 800,000 XNUMX dollárt hozott a Vénusz.

A pár azt állítja, hogy az induló út az az út, amelyet a már működő cégeknél eltöltött évek után lelkesen öleltek fel. Ebben a szellemben Sassie azt mondja: „Meg fogunk tanulni dolgokat, és úgy gondoljuk, hogy el kell fordulnunk? Persze, de ez a startup világ öröme. Ez az innováció öröme.”

Vegyes üzenetküldésnek tűnik, amely a Venus Aerospace azon állításaiban is megtalálható, hogy szén-dioxid-mentes űrrepülőgépet építenek, és 2030-ra repülni fognak. Azok, akik nagyon odafigyelnek, rájönnek, hogy az űr általában 62 mérfölddel (330,000 XNUMX) a Föld felett kezdődik. . Sassie Duggleby elismeri, hogy a Vénusz képzeletbeli járműve csak körülbelül félúton jut el az űrhöz – vagy ahhoz a Machhoz, amelyre szüksége lenne, hogy elkerülje a Föld gravitációját. Akkor miért nevezzük űrrepülőgépnek?

„Űrrepülőgépnek hívjuk, mert többnyire odaér” – ajánlja Andrew Duggleby. „Nem vagyunk egy levegőt lélegző jármű. Nem csak egy gyors jet vagyunk. Szóval jobb, ha űrrepülőgépnek nevezzük.”

Amikor felhívom a figyelmet arra, hogy a viteldíjat fizető utasok arra számíthatnak, hogy egy űrrepülőgépen utaznak az űrbe, Sassie azt válaszolja: „Ha azt mondod, hogy űrrepülőgép, az emberek hajlamosak megérteni, hogy ez nem csak egy szabványos sugárhajtású repülőgép.”

Azt is megérthetik, hogy a Vénusz sugárhajtóműve és rakétája valószínűleg nem lesz szén-dioxid-kibocsátás mentes (nem beszélve az ilyen transzport építéséhez szükséges inputokról). Az alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátású bioüzemanyagok és a szintetikus repülőgép-üzemanyagok a horizonton vannak, de kérdés, hogy 2030-ra széles körben elérhetőek lesznek-e (vagy versenyképesek lesznek-e az árak).

Ami a rakétát illeti, az űrrepülőgép többnyire vízgőzt bocsátott ki az elégetett folyékony üzemanyagból. A Venus repülőgépei várhatóan nem ugyanazon a cuccon fognak futni. A tudósok szerint pedig nincsenek túl jó adataink arról, hogy mire folyékony tüzelésű rakéták bocsátanak ki, különösen a felső légkörben. Bármilyen rakétaüzemanyagot éget is el egy hiperszonikus Venus Aerospace utasszállító repülőgép, a repülőtereken vagy űrkikötőkön is különleges kezelést igényel.

Andrew Duggleby szerint ez nem jelent nagy kihívást, bár az üzemanyag- és biztonsági szakértők nem értenek egyet. Emlékezhetünk arra, hogy az Airbus hatalmas A380-asát számos repülőtérről kizárták olyan hétköznapi megfontolások miatt, mint a megerősített rámpa/kifutópálya anyag és a különböző léghidak szükségessége az utasok behajtásához/kihagyásához.

Azt is sejteni kell, hogy a Venus hiperszonikus utasszállító repülőgépének 10,000 15 láb hosszú kifutópályákra lenne szüksége (Andrew szerint XNUMX jelölt útvonaluk/célállomásuk van), és valószínűleg magas lesz a végső megközelítési sebesség, aminek légiforgalmi vonatkozásai is vannak. Dugglebyék nem látnak nagyobb zökkenőt az úton.

Meglepő módon azt mondják, hogy a Venus függőlegesen integrált lesz, beleértve a saját rakétahajtóművek megépítését. A szokásos gyanúsítottak a United Launch Alliance-től a Northrop-Grummanen át a SpaceX-ig nem szerepelnek a tervükben, amely nyilvánvalóan a cég houstoni űrkikötőjében gyártják majd a hajtóműveket.

A Venus 40 fős személyzetének egy része rendelkezik rakétaépítési tapasztalattal a főtisztek szerint. Nem kérdeztem, hogy ez az élmény inkább drónokra/alméretekre összpontosít-e, mint a teljes méretű járműre. Hogy milyen kötetekre lesz szükség, az egy másik kérdés, amely megválaszolatlan maradt. Ez az üzleti javaslat lényege.

A Venus nem tett nyilvános előrejelzéseket a repülőgépeinek költségeiről. Hasonlóan ismeretlen, hogy mennyibe kerülhetnek a jegyek. Sassie szerint a vállalatnak belső költségmodellei vannak. „Szeretnénk az első osztályú jegyár közelében tartani. Sok tényező van, és még mindig a kezdeti szakaszban vagyunk annak, hogy ez hogyan fog kinézni.”

Ezek a tényezők közé tartozik a repülési gyakoriság. Andrew Duggelby szerint a Venus hűtési módszere és a repülőgépváz kialakítása kétórás repülési időt tesz lehetővé. A Vénusz napi négy repülést céloz meg. Ellentétben a Space Shuttle fő rakétáival, amelyeket minden repülés után le kellett bontani, a Venus repülőgépeinek RDRE-i 100 menetrend szerinti repülést hajtanak végre a szükséges hajtóművek ellenőrzése előtt, és 1,000 repülést az újjáépítési szintellenőrzés előtt. „Igen, ez egy nagy megrendelés – ismeri el Andrew –, de a kezdeti tervünk megvalósítható.

A megvalósíthatóság kérdése mindaddig kérdéses, amíg a British Aerospace 1980-as évek elejétől komoly hiperszonikus repülési erőfeszítések történtek. HOTOL újrafelhasználható hagyományos fel-/leszállójármű a NASA Reagan-ihlette 1980-as évek végén Orient Express hiperszonikus sík projekt.

A Venus Aerospace vezérigazgatója többször is „korai szakaszban lévő technológiai vállalatként” emlegette a vállalkozást, ami kétségtelenül az is. A részei valójában többet érhetnek, mint az egész. Éppen ezért kíváncsi, hogy a Vénusz vagy más leendő hiperszonikus közlekedésépítők nyilvánosan trombitálnak egy 2030-as „repülni” célt.

Richard Aboulafia, az AeroDynamic Advisory munkatársa szerint ennek oka a befektetési dollár. „A HOTOL, az Orient Express és mások 10-1980 évre voltak egymástól” az 10-as években. Ma a hiperszonikus [szállítás] öt-tíz évre van hátra. Micsoda meglepetés."

„A városi légi mobilitás dollármilliárdokat vonzott. Igen, sok mindent nevetségesen túlzásba vitt, de [az UAM-cégek] célja a pénz felhalmozása. Ez az első feladat.”

Vonzza-e a Venus Aerospace azt a milliárd dollárt, amelyről azt állítja, hogy hiperszonikus szállítóeszköz megépítéséhez szüksége van? „Nézze meg azt a befektetést, amelyet az UAM tavaly vonzott” – mondja Aboulafia. „A vicc rajtunk múlik. Ami az egymilliárdot illeti, a spoiler figyelmeztetés – ez nem elég.”

Dugglebyék az „Otthon vacsorával” metaforát kiterjesztik a Venus Aerospace munka-magánélet egyensúlyára fókuszálva, amely funkció hiányzik a legtöbb repülőgép-ipari vállalatból. Nem világos, hogy ez hogyan illeszkedik a teljes méretű, hiperszonikus utasszállító repülőgép tervezéséhez, teszteléséhez és megépítéséhez 2030-ig. Azt állítják, hogy a projekt idővonalát késleltető dolgok – rosszul irányított munka, újramunkálás, túlbonyolítás – szorgalmas kerülése segíthet.

Andrew tovább nyomva azt mondja, hogy a 2030-as célkitűzés valójában egy „nem korábbi” idővonal. Sassie azt mondja, hogy erre kell törekedni, hogy talán további öt év kell ahhoz, hogy „a lehető leggyorsabban eljussunk egy termékhez”.

„Nem kötünk kompromisszumot vállalatként a küldetésünkben” – erősíti meg. A hiperszonikus közlekedés „egyértelműen az oka annak, hogy két évvel ezelőtt úgy döntöttünk, hogy elindítjuk a céget. A piaci lehetőség hihetetlen.”

Amikor a LensCrafters az 1980-as évek elején elindult, a szlogenjét egy kereskedelmileg és technológiailag elérhető célhoz kapcsolta. A dolgok jelenlegi állása szerint 2022-ben úgy tűnik, speciális szemüvegre lenne szükség, hogy megnézzük, a Venus Aerospace megtette-e ugyanezt.