Una startup di trasporti ipersonici di Houston promette voli passeggeri da Los Angeles a Tokyo in un'ora

Se sei in giro da abbastanza tempo, potresti ricordare il rivenditore di occhiali LensCrafters slogan pubblicitario accattivante, "Occhiali in circa un'ora!" startup con sede a Houston, Venere Aerospaziale promette che ti trasporterà da Los Angeles a Tokyo nello stesso arco di tempo utilizzando uno spazioplano a partire dal 2030. È una promessa difficile da vedere.

La compagnia non ha rilasciato immagini del design del suo aereo di linea da 12 passeggeri. D'altra parte, ha appena emesso un comunicato in cui pubblicizza i 20 milioni di dollari di finanziamento di serie A che ha raccolto insieme a Laboratorio Prime Movers, una società di venture capital del Wyoming che si descrive come investire in "startup scientifiche rivoluzionarie".

Venus Aerospace ha ora raccolto un totale di 33 milioni di dollari. Nel suo anno più di esistenza, la startup è cresciuta fino a 40 dipendenti e opera da un hangar presso lo Houston Spaceport (aeroporto di Ellington). Il rilasciare afferma audacemente che "Venus Aerospace sta costruendo un aeroplano a emissioni zero che consentirà un viaggio globale di un'ora".

Tuttavia, il trasporto ipersonico di Venere non sarà privo di emissioni di carbonio. Né sarà uno spazioplano. Venus si unisce a una lista emergente di aspiranti al trasporto ipersonico, inclusa quella di Atlanta Hermeus e l'appena annunciato con sede a Pechino Trasporto spaziale, quale dice trasporterà i passeggeri da Shanghi a New York in sole due ore.

Tutti e tre affermano che voleranno aerei a grandezza naturale a Mach 5-plus (dove inizia la velocità ipersonica) entro il 2030. Tutti e tre abbracciano l'idea di unire il mondo attraverso il trasporto ad alta velocità, così come l'aspirante supersonico relativamente modesto Boom.

Venus ha lanciato lo slogan "Home By Dinner" per descrivere un teorico viaggio di andata e ritorno da Los Angeles a Tokyo in un giorno lavorativo da parte di un dirigente intelligente deciso a cenare con la famiglia. Hermeus lancia spavaldamente la sfida "Race You There".

La visione e il clamore somigliano in qualche modo alla scena della mobilità aerea urbana a bassa quota ma metaforicamente alta e al suo mercato non ancora realizzato (ma sempre dietro l'angolo).

Qual è la destinazione verso cui Venus Aerospace e i suoi aspiranti concorrenti si stanno dirigendo realisticamente è una domanda utile.

Un ibrido ipersonico

Si potrebbe paragonare l'aereo proposto da Venus a un'auto ibrida. Come il motore a combustione parallela e le trasmissioni elettriche comuni in tali veicoli, il design ipersonico dell'azienda si baserà su due sistemi di propulsione: un motore a reazione convenzionale e un razzo.

È una strategia che differisce notevolmente dalla propulsione a ciclo combinato a turbina (TBCC) a respirazione d'aria di Hermeus approccio del motore o quella che sembra essere la combinazione di razzo solido booster-razzo principale alimentato a liquido di Space Transportation.

Il concetto operativo teorico di Venus è ciò che guida la scelta, secondo i co-fondatori dell'azienda e coniugi Sarah e Andrew Duggleby. Entrambi sono veterani del settore aerospaziale con periodi presso Virgin Orbit e Virgin Galactic. Entrambi hanno una formazione ingegneristica (Andrew è un ex professore di ingegneria meccanica presso Virginia Tech e Texas A&M e un ufficiale di servizio di ingegneria di riserva della Marina), con Sarah (o Sassie come è conosciuta) in qualità di CEO e Andrew come CTO.

L'aereo che Venus dice che costruirà è destinato in gran parte a collegarsi all'infrastruttura di trasporto aereo esistente. Dicono che sarà in grado di decollare da una pista standard a LAX e salire a un'altitudine di crociera convenzionale nominale (35,000 piedi o giù di lì) usando il suo motore a reazione. Quindi il getto viene spento e il suo ingresso/scarico viene chiuso. Quando ciò accade, un motore a razzo a propellente liquido si accende.

Il razzo accelera l'aereo a Mach 9 (circa 6,850 mph) a circa 0.5 g di accelerazione (leggermente più di un aereo al decollo, secondo Andrew) mentre sale a un'altitudine massima di 170,000 piedi. Ci vogliono circa 10 minuti prima che l'aereo raggiunga Mach 9, una velocità che mantiene per altri cinque minuti.

Il razzo quindi si spegne e l'aereo di linea diventa un aliante ipersonico, scendendo senza motore verso la sua destinazione per 45 minuti, decelerando a circa 0.1 g. Una volta tornato a quasi 35,000 piedi, il motore a reazione viene riavviato e l'aereo si unisce ai comuni aerei di linea nella coda del controllo del traffico aereo per i vettori che atterrano a Narita (Tokyo).

Sembra potenzialmente fattibile ad un certo punto in futuro, ma la mancanza di specificità sui dettagli e sul piano aziendale è lampante.

Impossibile a difficile

Andrew Duggleby afferma che nella breve storia di Venus Aerospace, "Siamo passati dall'impossibile al difficile, ma ci sono ancora molte cose difficili rimaste".

Il team di Venus afferma di aver fatto tre progressi chiave che hanno spostato il progetto fuori dal regno dell'impossibile. Il primo è un motore a razzo a detonazione rotante brevettato (RDRE). Il secondo è la forma dell'aereo. Il terzo è un sistema di raffreddamento attivo.

In parole povere, un RDRE fa esplodere invece di bruciare il suo propellente liquido. Un reattore a forma di anello (anulare) all'interno innesca reazioni chimiche che spingono impulsi concentrici di gas supersonico fuori dall'ugello di scarico, generando spinta.

Gli RDRE sono noti per produrre più spinta con meno carburante rispetto ai razzi convenzionali, bruciando il carburante in modo più completo a temperature più elevate. Offrono potenzialmente trasferimento di calore e altri vantaggi tra cui peso e compattezza. Andrew afferma che il motore che Venus ha sviluppato e testato in laboratorio su piccola scala è il 15% più efficiente in termini di carburante rispetto a razzi comparabili, liberando la massa dell'aereo per i passeggeri e cose pratiche come una cabina pressurizzata e un carrello di atterraggio.

Il finanziamento che Venus ha raccolto finora le ha permesso di arrivare a un punto in cui "Abbiamo dimostrato di avere un modo per ottenere il nostro motore di detonazione, che ci sono modi per mantenerlo più fresco", sostiene Duggleby.

Ha vagamente confrontato il carburante che utilizzerà il suo motore con la miscela utilizzata dallo Space Shuttle, di cui motore principale bruciato idrogeno liquido e ossigeno liquido. Ma a differenza dello sviluppatore di aerei cargo ipersonici Alba aerospaziale, che ha rivelato che il suo motore a razzo utilizzerà una miscela liquida di perossido di alta qualità (HTP) e cherosene, Venus non condivide la composizione del suo carburante liquido, affermando che è una "parte fondamentale di come manteniamo il motore freddo .”

La compagnia sta anche tacendo sul design della sua cellula, che dovrà volare e manovrare bene sia a basse velocità subsoniche che ipersoniche. Duggleby ammette che si tratta di un "waverider", sagomato per creare una singola onda d'urto e per intrappolare una sacca di aria ad alta pressione sotto la pancia del veicolo per una maggiore portanza.

Il Boeing X-51 della NASA è un utile esempio di waverider, ma qualunque cosa venga fuori Venere (deve ancora restringersi tra cinque forme candidate) probabilmente avrà un aspetto diverso. Per cominciare avrà finestrini del passeggero e una coda convenzionale. Non è stato ancora determinato se abbia finestrini anteriori della cabina di pilotaggio per i piloti.

Andrew Duggleby dice che Venus "si spera svelerà" presto la cellula, ma non discuterà una linea temporale. Sono stati effettuati test su modelli in scala ridotta presso l'Università dell'Arizona Galleria del vento Mach 5, dove Venere ha persino fatto qualche convalida "a quella velocità".

Come con altri concetti ipersonici, ci si può aspettare che il movimento a Mach 9 generi molto calore. Duggleby afferma che farlo a 170,000 piedi è un vantaggio perché l'atmosfera sottile offre meno attrito termico rispetto ad altitudini inferiori. Il calore influirà in particolare sul muso dell'aereo, un problema che Venus afferma che supererà con un muso stampato in 3D con un nuovo schema di raffreddamento interno. Duggleby lo descrive come un "tubo di calore sul bordo d'attacco che diffonde effettivamente il calore". I bordi d'attacco delle ali possono includere un sistema simile.

Il resto dell'aereo, dice, non utilizzerà materiali esotici per dissipare il calore. Utilizzerà "materiale aerospaziale standard" per contenere i costi, sebbene Duggleby non specifichi cosa.

Nonostante una decisa mancanza di informazioni pubbliche sulle sue tre chiavi tecnologiche, Venus Aerospace gode della fiducia dei suoi finanziatori di venture capital. Sassie Duggleby caratterizza il gruppo di investitori assemblato da Prime Movers Lab come "capitale paziente".

Il partner tecnico di Prime Movers Lab, Liz Stein, afferma che la startup ha un "programma ricco di hardware", citando il successo del suo motore proof-of-concept, i test in galleria del vento su modelli sottoscala e la collaborazione con Georgia Tech per il design di raffreddamento all'avanguardia.

Stein ha aggiunto che Prime Movers ha supportato Venus con introduzioni al personale ipersonico della NASA e strumenti di analisi condivisi e documenti di ricerca. Ha anche indicato NASA-Deloitte ed NASA-SAIC studi di mercato che descrivono la domanda di trasporto aereo ipersonico, che secondo Stein suggeriscono che "il segnale della domanda di mercato è presente affinché i sistemi di volo ad alta velocità operino in modo redditizio senza l'assistenza del governo".

Non tutti sono d'accordo e molti adducono l'esempio del Concorde, che ha richiesto l'appoggio di più governi e non ha mai raggiunto il pareggio.

"Gli odiatori puntano sempre al Concorde per respingere la fattibilità commerciale del volo ad alta velocità, senza capire perché il Concorde ha fallito", dice Stein.

Sostiene che aveva a che fare con l'enorme capitale iniziale richiesto ($ 18.8 miliardi) e i costi operativi ricorrenti. Il principale tra questi ultimi era il carburante inghiottito dal motore Olympus 593 del Concorde i cui postbruciatori utilizzavano così tanto succo al decollo che "più della metà del peso al decollo del Concorde era carburante".

Ciò, a sua volta, richiedeva prezzi dei biglietti per posto insostenibili per l'aereo di linea supersonico da circa 100 passeggeri. L'implicazione è che il trasporto ipersonico di Venere non avrà un tale problema. Tuttavia, poiché non sappiamo quale miscela di carburante per missili utilizzerà e i costi del propellente liquido variano ampiamente, è difficile o impossibile stimare i costi.

L'aereo proposto da Venus trasporterà meno passeggeri e probabilmente sarà più piccolo del Concorde. Con la sua propulsione ibrida potrebbe consumare meno energia netta, ma il suo costo del carburante (e il costo operativo complessivo) sarà distribuito su soli 12 posti su ogni volo. Calcolare una bolletta del carburante per un aereo non realizzato nemmeno sperimentalmente sembra un esercizio rischioso per l'investitore più paziente. Questo potrebbe non avere importanza, tuttavia.

Alcuni rapporti su Venus Aerospace suggeriscono che è sulla buona strada per raggiungere la generazione di entrate nei prossimi due anni. Presumibilmente lo farebbe condividendo la sua proprietà intellettuale con il Dipartimento della Difesa. come AFWERX' $ 60 milioni di investimento negli spettacoli di Hermeus, l'Air Force e il DoD in generale sono preoccupati per il progresso della tecnologia ipersonica per missili, droni riutilizzabili, satelliti e aerei, oltre a stimolare la crescita del settore privato.

L'entusiasmo del Dipartimento della Difesa non è per i trasporti commerciali ipersonici. Piuttosto sta cercando veicoli più piccoli realisticamente realizzabili in tempi brevi. Un alto funzionario dell'establishment scientifico e tecnologico della difesa/governo mi ha detto: "Se il Dipartimento della Difesa è preoccupato per l'ipersonico, potrebbe concentrarsi sulla sconfitta [cioè contrastare le armi ipersoniche]. Potrebbero aver bisogno di testare i [sistemi] di sconfitta e un drone potrebbe consentirlo".

Come Hermeus, Venus Aerospace sta progettando di sviluppare prima un drone per provare la sua tecnologia. Se una delle due società alla fine arrivi a un trasporto ipersonico probabilmente non è fondamentale per i rispettivi casi aziendali o per i loro investitori.

Spaceplane o Busto

È stato stimato che Boom, che è più lungo del suo percorso rispetto a Venere, avrà bisogno di oltre un miliardo di dollari per realizzare il suo trasporto supersonico.

Alla domanda sui costi totali per Venus, dopo una lunga pausa, Sassie Duggleby afferma che la loro stima è nella "gamma di miliardi di dollari". Abbina questo con l'avvertenza che Venere ha "opportunità di entrate nella fase iniziale con il drone. Non è un aereo spaziale o un busto.

"Usare i finanziamenti del governo per aiutare a ridurre questo rischio è una delle nostre cose chiave", afferma. "Non crediamo di aver bisogno di un intero miliardo di dollari in finanziamenti di capitale di rischio prima di arrivarci".

Venus dice che ha già dei finanziamenti governativi per aiutarla ad arrivarci. Ciò potrebbe provenire da un contratto AFWERX Small Business Technology Transfer (STTR, Fase I-II), anche se non sono stato in grado di confermarlo. Se è così, probabilmente ha fruttato a Venere circa $ 800,000.

Il percorso di avvio è quello che la coppia afferma di aver abbracciato con entusiasmo dopo anni con aziende affermate. In tal senso, Sassie dice: "Impareremo le cose e pensiamo di dover fare perno? Certo, ma questa è la gioia del mondo delle startup. Questa è la gioia dell'innovazione".

Sembra un messaggio misto, una caratteristica presente anche nelle affermazioni di Venus Aerospace di costruire un aeroplano senza emissioni di carbonio e di volare entro il 2030. Coloro che prestano molta attenzione si renderanno conto che lo spazio è generalmente concordato per iniziare a 62 miglia (330,000) sopra la Terra . Sassie Duggleby riconosce che il veicolo immaginario di Venere arriva solo a metà strada verso lo spazio, o al Mach dovrebbe sfuggire alla gravità terrestre. Perché chiamarlo spazioplano allora?

"Lo chiamiamo spazioplano perché arriva principalmente lì", offre Andrew Duggleby. “Non siamo un veicolo che respira aria. Non siamo solo un jet veloce. Quindi è meglio chiamarlo spazioplano".

Quando faccio notare che i passeggeri paganti potrebbero aspettarsi di andare nello spazio su un aeroplano, Sassie risponde che: "Quando dici aeroplano, le persone tendono a capire che non è solo un jet standard".

Potrebbero anche capire che è improbabile che il jet e il razzo di Venere siano privi di emissioni di carbonio (per non parlare degli input per la costruzione di un tale trasporto). Sono all'orizzonte biocarburanti a basse emissioni di carbonio e carburanti sintetici per l'aviazione, ma è una domanda se saranno ampiamente disponibili (o con prezzi competitivi) entro il 2030.

Per quanto riguarda il razzo, lo Space Shuttle emetteva principalmente vapore acqueo dal carburante liquido che bruciava. L'aereo di Venus non dovrebbe funzionare con le stesse cose. E gli scienziati dicono che non abbiamo dati molto buoni su cosa emettono razzi a combustibile liquido, in particolare nell'alta atmosfera. Qualunque sia il carburante per missili bruciato da un aereo di linea ipersonico Venus Aerospace, avrà anche bisogno di una gestione speciale negli aeroporti o negli spazioporti.

Andrew Duggleby afferma che questa non è una grande sfida, anche se esperti di carburanti ed esperti di sicurezza potrebbero non essere d'accordo. Si può ricordare che l'enorme A380 di Airbus è stato escluso da un certo numero di aeroporti per considerazioni banali come la necessità di materiale rinforzato per rampe/pista e diversi ponti aerei per l'imbarco/sbarco dei passeggeri.

Si dovrebbe anche indovinare che l'aereo di linea ipersonico di Venere avrebbe bisogno di piste di 10,000 piedi (Andrew dice che hanno 15 rotte/destinazioni candidate) e possibilmente avere un'elevata velocità di avvicinamento finale con implicazioni per il traffico aereo. I Duggleby non vedono grossi dossi sulla strada lì.

Sorprendentemente, dicono che Venere sarà integrato verticalmente, inclusa la costruzione dei propri motori a razzo. I soliti sospetti dalla United Launch Alliance a Northrop-Grumman a SpaceX non fanno parte del loro piano, che a quanto pare vedrà i motori prodotti presso le strutture dello Houston Spaceport dell'azienda.

Una parte dei 40 membri dello staff di Venus ha esperienza nella costruzione di razzi, affermano i suoi capi. Non ho chiesto se quell'esperienza fosse più focalizzata sul drone/veicolo sottoscala rispetto al veicolo a grandezza naturale. Quali volumi saranno necessari è un'altra domanda che è rimasta senza risposta. Arriva al cuore della proposta commerciale.

Venus non ha fatto proiezioni pubbliche sul costo dei suoi aerei. Allo stesso modo non si sa quanto potrebbero costare i biglietti. Sassie afferma che l'azienda ha modelli di costi interni. “Vorremmo mantenerlo vicino al prezzo di un biglietto di prima classe. Ci sono molti fattori e siamo ancora nelle prime fasi di come sarà effettivamente”.

Questi fattori includono la frequenza del volo. La metodologia di raffreddamento di Venus e il design della cellula renderanno possibile un turnaround dell'aereo di due ore, sostiene Andrew Duggelby. Venus punta a quattro voli al giorno. A differenza dei principali razzi dello Space Shuttle che dovevano essere abbattuti dopo ogni volo, gli RDRE negli aeroplani di Venus eseguiranno 100 voli di linea prima dei necessari controlli del motore e 1,000 voli prima di un controllo del livello di ricostruzione. "Sì, questo è un compito arduo", riconosce Andrew, "ma il nostro progetto iniziale mostra fattibilità.

La fattibilità è stata una domanda fintanto che i seri sforzi di volo ipersonico sono stati in giro dai primi anni '1980 della British Aerospace HOTOL veicolo di decollo/atterraggio convenzionale riutilizzabile per il veicolo della NASA ispirato a Reagan alla fine degli anni '1980 Orient Express progetto aereo ipersonico.

Il CEO di Venus Aerospace ha definito più volte l'impresa una "società tecnologica in fase iniziale", cosa che indubbiamente è. Le sue parti possono infatti valere più del tutto. Ecco perché è curioso che Venere o altri aspiranti costruttori di trasporti ipersonici strombazzino pubblicamente un obiettivo "gonna-volare" per il 2030.

Il motivo, dice Richard Aboulafia di AeroDynamic Advisory, si riduce ai dollari di investimento. "HOTOL, Orient Express e altri erano lontani da cinque a dieci anni" negli anni '10. Oggi i [trasporti] ipersonici sono lontani da cinque a 1980 anni. Che sorpresa."

“La mobilità aerea urbana ha attratto miliardi di dollari. Sì, molto è ridicolmente esagerato, ma l'obiettivo [delle società UAM] è accumulare denaro. Questo è il lavoro uno".

La Venus Aerospace potrebbe attirare il miliardo di dollari di cui ha bisogno per costruire un trasporto ipersonico? "Guarda l'investimento che l'UAM ha attirato l'anno scorso", afferma Aboulafia. “Lo scherzo è su di noi. Per quanto riguarda un miliardo, avviso spoiler: non è abbastanza".

I Duggleby estendono la metafora "Home By Dinner" al focus di Venus Aerospace sull'equilibrio tra lavoro e vita privata, una caratteristica mancante nella maggior parte delle aziende aerospaziali, dicono. Non è chiaro come ciò corrisponda alla progettazione, test e costruzione di un aereo di linea ipersonico volante su vasta scala entro il 2030. Evitando assiduamente le cose che ritardano una sequenza temporale di un progetto - lavoro mal indirizzato, rilavorazione, complicazioni eccessive - aiuterà, affermano.

Spinto ulteriormente, Andrew afferma che l'obiettivo del 2030 è davvero una linea temporale "non prima di". Sassie dice che è qualcosa per cui lottare, che forse ci vogliono cinque anni in più per "arrivare a un prodotto il più velocemente possibile".

"Non stiamo compromettendo la nostra missione come azienda", afferma. Il trasporto ipersonico è “assolutamente il motivo per cui abbiamo deciso di avviare l'azienda due anni fa. L'opportunità di mercato è incredibile".

Quando LensCrafters iniziò nei primi anni '1980, collegò il suo slogan a un obiettivo commercialmente e tecnologicamente realizzabile. Allo stato attuale delle cose nel 2022, sembra che ci vorrebbero degli occhiali speciali per vedere se Venus Aerospace ha fatto lo stesso.