Una empresa emergente de transporte hipersónico de Houston promete vuelos de pasajeros de Los Ángeles a Tokio en una hora

Si ha existido el tiempo suficiente, puede recordar al minorista de anteojos LensCrafters eslogan publicitario pegadizo, “¡Vasos en aproximadamente una hora!” puesta en marcha con sede en Houston, venus aeroespacial promete que te transportará de Los Ángeles a Tokio en el mismo lapso usando un avión espacial a partir de 2030. Es una promesa que es difícil de ver.

La compañía no ha publicado imágenes del diseño de su avión de 12 pasajeros. Por otro lado, acaba de emitir un comunicado en el que promociona los fondos de la Serie A de $ 20 millones que ha recaudado junto con Laboratorio de Prime Movers, una firma de capital de riesgo de Wyoming que se describe a sí misma como inversionista en “nuevas empresas científicas innovadoras”.

Venus Aerospace ahora ha recaudado un total de $ 33 millones. En su más de un año de existencia, la puesta en marcha ha crecido a 40 empleados y opera desde un hangar en el puerto espacial de Houston (aeropuerto de Ellington). los , afirma audazmente que "Venus Aerospace está construyendo un avión espacial con cero emisiones de carbono que permitirá un viaje global de una hora".

Sin embargo, el transporte hipersónico de Venus no estará libre de emisiones de carbono. Tampoco será un avión espacial. Venus se une a una lista emergente de aspirantes al transporte hipersónico, incluido el de Atlanta Hermeus y el recién anunciado con sede en Beijing Transporte espacial, cual dice llevará a los pasajeros de Shanghi a Nueva York en solo dos horas.

Los tres afirman que volarán aviones a gran escala a Mach 5 o más (donde comienza la velocidad hipersónica) para 2030. Los tres abrazan la idea de unir al mundo a través del transporte de alta velocidad, al igual que el aspirante supersónico comparativamente pequeño. Auge.

Venus ha lanzado el eslogan "Home By Dinner" para describir un viaje teórico de ida y vuelta de Los Ángeles a Tokio en un día laboral por parte de un ejecutivo inteligente empeñado en cenar con la familia. Hermeus lanza con arrogancia el desafío "Race You There".

La visión y la exageración tienen cierta semejanza con la escena de la Movilidad Aérea Urbana de baja altitud pero metafóricamente de alto vuelo y su mercado aún no realizado (pero siempre a la vuelta de la esquina).

A qué destino Venus Aerospace y sus posibles competidores se dirigen de manera realista es una pregunta que vale la pena.

Un híbrido hipersónico

Uno podría comparar el avión propuesto por Venus con un automóvil híbrido. Al igual que el motor de combustión paralelo y las transmisiones eléctricas comunes en estos vehículos, el diseño hipersónico de la compañía se basará en dos sistemas de propulsión: un motor a reacción convencional y un cohete.

Es una estrategia que difiere notablemente de la propulsión de ciclo combinado basada en turbinas (TBCC) de respiración de aire de Hermeus. enfoque del motor o lo que parece ser la combinación de cohete principal propulsor de combustible sólido y cohete principal de combustible líquido de Space Transportation.

El concepto operativo teórico de Venus es lo que impulsa la elección, según los cofundadores y cónyuges de la empresa, Sarah y Andrew Duggleby. Ambos son veteranos aeroespaciales con períodos en Virgin Orbit y Virgin Galactic. Ambos tienen experiencia en ingeniería (Andrew fue profesor de ingeniería mecánica en Virginia Tech y Texas A&M y oficial de servicio de ingeniería de reserva de la Marina), con Sarah (o Sassie, como se la conoce) como directora ejecutiva y Andrew como director de tecnología.

El avión que Venus dice que construirá está destinado a conectarse en gran medida a la infraestructura de transporte aéreo existente. Dicen que podrá despegar desde una pista estándar en LAX y ascender a una altitud de crucero convencional nominal (35,000 pies o más o menos) usando su motor a reacción. Luego se apaga el jet y se cierra su entrada/escape. Mientras eso sucede, se dispara un motor de cohete de combustible líquido.

El cohete acelera el avión a Mach 9 (alrededor de 6,850 mph) a aproximadamente 0.5 g de aceleración (un poco más que un avión en el despegue, según Andrew) a medida que asciende a una altitud máxima de 170,000 10 pies. El avión tarda aproximadamente 9 minutos en alcanzar Mach XNUMX, una velocidad que mantiene durante otros cinco minutos.

Luego, el cohete se apaga y el avión se convierte en un planeador hipersónico, que desciende sin motor hacia su destino durante 45 minutos, desacelerando alrededor de 0.1 g. Una vez que regresa a cerca de 35,000 pies, el motor a reacción se reinicia y el avión se une a los aviones comunes en la cola de control de tráfico aéreo para que los vectores aterricen en Narita (Tokio).

Suena potencialmente factible en algún momento en el futuro, pero la falta de especificidad sobre los detalles y el plan de negocios es evidente.

Imposible a Difícil

Andrew Duggleby dice que en la breve historia de Venus Aerospace, "hemos pasado de lo imposible a lo difícil, pero todavía quedan muchas cosas difíciles".

El equipo de Venus dice que ha realizado tres avances clave que han sacado al proyecto del reino de lo imposible. El primero es un motor cohete de detonación rotatoria patentado (RDRE). El segundo es la forma del avión. El tercero es un sistema de enfriamiento activo.

En términos simples, un RDRE detona en lugar de quemar su propulsor líquido. Un reactor en forma de anillo (anular) en el interior desencadena reacciones químicas que empujan pulsos concéntricos de gas supersónico fuera de la tobera de escape, generando empuje.

Los RDRE se destacan por producir más empuje con menos combustible que los cohetes convencionales, quemando el combustible de manera más completa a temperaturas más altas. Ofrecen potencialmente transferencia de calor y otras ventajas, incluido el peso y la compacidad. Andrew dice que el motor que Venus ha desarrollado y probado en el laboratorio a pequeña escala es un 15 % más eficiente en combustible que los cohetes comparables, liberando masa de aeronave para los pasajeros y cosas prácticas como una cabina presurizada y un tren de aterrizaje.

La financiación que Venus ha recaudado hasta ahora le ha permitido llegar a un punto en el que "hemos demostrado que tenemos una manera de lograr nuestro motor de detonación, que hay formas de mantenerlo más fresco", sostiene Duggleby.

Ha comparado vagamente el combustible que utilizará su motor con la mezcla utilizada por el transbordador espacial, cuyo motor principal hidrógeno líquido quemado y oxígeno líquido. Pero a diferencia del desarrollador de aviones de carga hipersónicos Amanecer aeroespacial, que ha revelado que su motor de cohete utilizará una mezcla líquida de peróxido de alta prueba (HTP) y queroseno, Venus no comparte la composición de su combustible líquido, afirmando que es una "parte clave de cómo mantenemos el motor fresco". .”

La compañía también guarda silencio sobre el diseño de su fuselaje, que tendrá que volar y maniobrar bien tanto a velocidades subsónicas lentas como hipersónicas. Duggleby permite que sea un "waverider", con forma para crear una sola onda de choque y atrapar una bolsa de aire a alta presión debajo del vientre del vehículo para aumentar la elevación.

El Boeing X-51 de la NASA es un ejemplo útil de waverider, pero cualquiera que sea el resultado de Venus (todavía tiene que reducirse de cinco formas candidatas) probablemente se verá diferente. Para empezar tendrá ventanillas para pasajeros y una cola convencional. Aún no se ha determinado si tiene ventanas de cabina delanteras para los pilotos.

Andrew Duggleby dice que Venus "con suerte revelará" la estructura del avión pronto, pero no discutirá una línea de tiempo. Se han realizado pruebas de modelos a subescala en la Universidad de Arizona. Túnel de viento Mach 5, donde Venus incluso ha hecho alguna validación “a esa velocidad”.

Al igual que con otros conceptos hipersónicos, se puede esperar que moverse a Mach 9 genere mucho calor. Duggleby dice que hacerlo a 170,000 pies es una ventaja porque la delgada atmósfera allí ofrece menos fricción térmica que a altitudes más bajas. El calor afectará en particular al morro del avión, un problema que Venus dice que superará con un morro impreso en 3D con un novedoso esquema de enfriamiento interno. Duggleby lo describe como un "tubo de calor en el borde de ataque que en realidad distribuye el calor". Los bordes de ataque de las alas pueden incluir un sistema similar.

El resto del avión, dice, no utilizará materiales exóticos para disipar el calor. Utilizará "material aeroespacial estándar" para mantener bajos los costos, aunque Duggleby no especificará qué.

A pesar de una clara falta de información pública sobre sus tres claves tecnológicas, Venus Aerospace disfruta de la confianza de sus patrocinadores de capital de riesgo. Sassie Duggleby caracteriza al grupo de inversores reunidos por Prime Movers Lab como “capital paciente”.

La socia técnica de Prime Movers Lab, Liz Stein, dice que la puesta en marcha tiene un "programa rico en hardware", citando el éxito de su motor de prueba de concepto, las pruebas de túnel de viento del modelo de subescala y la colaboración con Georgia Tech para el diseño de refrigeración de vanguardia.

Stein agregó que Prime Movers ha apoyado a Venus con presentaciones al personal de hipersónicos en la NASA y ha compartido herramientas de análisis y trabajos de investigación. Ella también señaló NASA-Deloitte y NASA-SAIC Los estudios de mercado que describen la demanda de transporte aéreo hipersónico, que según Stein sugieren que "la señal de demanda del mercado está ahí para que los sistemas de vuelo de alta velocidad operen de manera rentable sin la ayuda del gobierno".

No todos están de acuerdo y muchos señalan el ejemplo del Concorde, que requirió el apoyo de varios gobiernos y nunca llegó al punto de equilibrio.

“Los que odian siempre apuntan al Concorde para descartar la viabilidad comercial del vuelo de alta velocidad, sin entender por qué fracasó el Concorde”, dice Stein.

Ella sostiene que tuvo que ver con el capital inicial masivo requerido ($ 18.8 mil millones) y los costos operativos recurrentes. El principal de estos últimos fue el combustible consumido por el motor Olympus 593 del Concorde, cuyos postquemadores usaban tanto jugo en el despegue que "más de la mitad del peso de despegue del Concorde era combustible".

Eso, a su vez, requería precios de boleto por asiento insostenibles para el avión supersónico de aproximadamente 100 pasajeros. La implicación es que el transporte hipersónico de Venus no tendrá tal problema. Sin embargo, dado que no sabemos qué mezcla de combustible para cohetes usará y los costos del propulsor líquido varían ampliamente, estimar el costo es difícil o imposible.

El avión propuesto por Venus transportará menos pasajeros y probablemente sea más pequeño que el Concorde. Con su propulsión híbrida, puede consumir menos energía neta, pero su costo de combustible (y el costo operativo general) se distribuirá en solo 12 asientos en cada vuelo. Calcular una factura de combustible para un avión que ni siquiera se ha realizado experimentalmente parece un ejercicio arriesgado para el inversor más paciente. Eso puede no importar, sin embargo.

Varias informes en Venus Aerospace sugieren que está en camino de lograr la generación de ingresos en los próximos dos años. Presumiblemente lo haría compartiendo su propiedad intelectual con el Departamento de Defensa. como AFWERX' inversión de $ 60 millones en los programas de Hermeus, la Fuerza Aérea y el Departamento de Defensa en general están entusiasmados con el avance de la tecnología hipersónica para misiles, drones reutilizables, satélites y aeronaves, así como con el fomento del crecimiento del sector privado.

El entusiasmo del Departamento de Defensa no es por los transportes comerciales hipersónicos. Más bien, está buscando vehículos más pequeños que se puedan lograr de manera realista en plazos cortos. Un alto funcionario del establecimiento de ciencia y tecnología de defensa/gobierno me dijo: “Si el Departamento de Defensa está preocupado por la tecnología hipersónica, es posible que se concentre en la derrota [es decir, contrarrestar las armas hipersónicas]. Es posible que necesiten probar los [sistemas] de derrota y un dron podría permitir eso”.

Al igual que Hermeus, Venus Aerospace planea desarrollar primero un dron para probar su tecnología. Podría decirse que si alguna de las empresas finalmente llega a un transporte hipersónico no es fundamental para sus respectivos casos comerciales o para sus inversores.

Avión espacial o busto

Se ha estimado que Boom, que está más lejos en su camino que Venus, necesitará más de mil millones de dólares para realizar su transporte supersónico.

Cuando se le preguntó acerca de los costos totales de Venus, después de una larga pausa, Sassie Duggleby dice que su estimación está en el "rango de mil millones de dólares". Ella combina esto con la advertencia de que Venus tiene “oportunidades de ingresos en las primeras etapas con el dron. No es un avión espacial o un fracaso”.

“Usar fondos del gobierno para ayudar a reducir este riesgo es una de nuestras cosas clave, dice ella. “No creemos que necesitemos mil millones de dólares en fondos de capital de riesgo antes de llegar allí”.

Venus dice que ya tiene algunos fondos del gobierno para ayudarlo a llegar allí. Eso puede provenir de un contrato de transferencia de tecnología para pequeñas empresas (STTR, Fase I-II) de AFWERX, aunque no pude confirmarlo. Si es así, probablemente le haya dado a Venus alrededor de $800,000.

El camino de la puesta en marcha es uno que la pareja dice haber adoptado con entusiasmo después de años con empresas establecidas. En ese sentido, Sassie dice: “¿Vamos a aprender cosas y pensar que debemos cambiar? Claro, pero esa es la alegría del mundo de las startups. Esa es la alegría de la innovación”.

Parece un mensaje mixto, una característica que también se encuentra en las afirmaciones de Venus Aerospace de construir un avión espacial libre de carbono y volar para 2030. Aquellos que presten mucha atención se darán cuenta de que, en general, se acepta que el espacio comienza a 62 millas (330,000) sobre la Tierra. . Sassie Duggleby reconoce que el vehículo teórico de Venus solo llega a la mitad del espacio, o al Mach que necesitaría para escapar de la gravedad de la Tierra. ¿Por qué llamarlo un avión espacial entonces?

“Lo llamamos avión espacial porque llega principalmente allí”, ofrece Andrew Duggleby. “No somos un vehículo que respira aire. No somos solo un jet rápido. Así que es mejor llamarlo avión espacial”.

Cuando señalo que los pasajeros que pagan una tarifa pueden esperar ir al espacio en un avión espacial, Sassie responde que: "Cuando dices avión espacial, la gente tiende a entender que no es solo un avión estándar".

También podrían entender que es poco probable que el jet y el cohete de Venus estén libres de emisiones de carbono (sin mencionar los insumos para construir dicho transporte). Los biocombustibles bajos en carbono y los combustibles de aviación sintéticos están en el horizonte, pero si estarán ampliamente disponibles (o tendrán un precio competitivo) para 2030 es una pregunta.

En cuanto al cohete, el transbordador espacial emitía principalmente vapor de agua del combustible líquido que quemaba. No se espera que el avión de Venus funcione con las mismas cosas. Y los científicos dicen que no tenemos muy buenos datos sobre qué cohetes de combustible líquido emiten, particularmente en la atmósfera superior. Cualquiera que sea el combustible para cohetes que queme un avión hipersónico Venus Aerospace, también necesitará un manejo especial en los aeropuertos o puertos espaciales.

Andrew Duggleby dice que esto no es un gran desafío, aunque los expertos en combustibles y seguridad pueden estar en desacuerdo. Uno puede recordar que el enorme A380 de Airbus ha sido excluido de una serie de aeropuertos por consideraciones tan mundanas como la necesidad de material de rampa/pista reforzado y diferentes puentes aéreos para el embarque y desembarque de pasajeros.

También habría que adivinar que el avión hipersónico de Venus necesitaría pistas de 10,000 pies (Andrew dice que tienen 15 rutas/destinos candidatos) y posiblemente tendría una alta velocidad de aproximación final con implicaciones para el tráfico aéreo. Los Duggleby no ven grandes obstáculos en el camino allí.

Sorprendentemente, dicen que Venus se integrará verticalmente, incluida la construcción de sus propios motores de cohetes. Los sospechosos habituales de United Launch Alliance a Northrop-Grumman a SpaceX no son parte de su plan, que aparentemente verá motores fabricados en las instalaciones del puerto espacial de Houston de la compañía.

Una parte del personal de 40 miembros de Venus tiene experiencia en la construcción de cohetes, dicen sus directores. No pregunté si esa experiencia está más enfocada en drones/vehículos de subescala que en vehículos a gran escala. Qué volúmenes se necesitarán es otra pregunta que quedó sin respuesta. Llega al corazón de la propuesta comercial.

Venus no ha hecho proyecciones públicas sobre el costo de su avión. Lo que podrían costar los boletos es igualmente desconocido. Sassie dice que la empresa tiene modelos de costos internos. “Nos gustaría mantenerlo cerca del precio de un boleto de primera clase. Hay muchos factores y todavía estamos en las primeras etapas de cómo se verá realmente".

Esos factores incluyen la frecuencia de vuelo. La metodología de refrigeración y el diseño del fuselaje de Venus harán posible un tiempo de respuesta de la aeronave de dos horas, sostiene Andrew Duggelby. Venus tiene como objetivo cuatro vuelos al día. A diferencia de los cohetes principales del transbordador espacial, que tenían que desmontarse después de cada vuelo, los RDRE de los aviones de Venus realizarán 100 vuelos programados antes de las comprobaciones necesarias del motor y 1,000 vuelos antes de una comprobación del nivel de reconstrucción. “Sí, es una tarea difícil”, reconoce Andrew, “pero nuestro diseño inicial muestra viabilidad.

La viabilidad ha sido una pregunta desde que se realizaron esfuerzos serios de vuelo hipersónico desde principios de la década de 1980 de British Aerospace. CALIENTE vehículo de despegue/aterrizaje convencional reutilizable hasta el modelo Reagan de finales de la década de 1980 de la NASA Orient Express Proyecto de avión hipersónico.

El director ejecutivo de Venus Aerospace se refirió a la empresa en varias ocasiones como una "empresa de tecnología en etapa inicial", lo que sin duda es. De hecho, sus partes pueden valer más que el todo. Es por eso que es curioso que Venus u otros posibles constructores de transporte hipersónico pregonen públicamente un objetivo de "volar" para 2030.

La razón, dice Richard Aboulafia de AeroDynamic Advisory, se reduce a los dólares de inversión. “HOTOL, Orient Express y otros estaban a cinco o diez años de distancia” en la década de 10. Hoy [los transportes] hipersónicos están a cinco o diez años de distancia. Qué sorpresa."

“La Movilidad Aérea Urbana ha atraído miles de millones de dólares. Sí, mucho de eso es ridículamente exagerado, pero el objetivo [de las empresas de UAM] es acumular dinero. Ese es el trabajo uno.

¿Podría Venus Aerospace atraer los mil millones de dólares que dice que necesita para construir un transporte hipersónico? “Mira la inversión que atrajo la UAM el año pasado”, dice Aboulafia. “La broma es nuestra. En cuanto a mil millones, alerta de spoiler, no es suficiente”.

Los Duggleby extienden la metáfora de "Home By Dinner" al enfoque de Venus Aerospace en el equilibrio entre el trabajo y la vida personal, una característica que falta en la mayoría de las empresas aeroespaciales, dicen. No está claro cómo coincide eso con el diseño, las pruebas y la construcción de un avión de pasajeros hipersónico volador a gran escala para 2030. Evitar asiduamente las cosas que retrasan el cronograma de un proyecto (trabajo mal dirigido, reelaboración, complicación excesiva) ayudará, afirman.

Presionado aún más, Andrew dice que el objetivo de 2030 es en realidad una línea de tiempo "no anterior a". Sassie dice que es algo por lo que luchar, que tal vez se necesiten cinco años más para "llegar a un producto lo más rápido posible".

“No comprometemos nuestra declaración de misión como empresa”, afirma. El transporte hipersónico es “absolutamente la razón por la que decidimos fundar la empresa hace dos años. La oportunidad de mercado es increíble”.

Cuando LensCrafters se puso en marcha a principios de la década de 1980, vinculó su eslogan a un objetivo comercial y tecnológicamente alcanzable. Tal como están las cosas en 2022, parece que se necesitarían algunos lentes especiales para ver si Venus Aerospace ha hecho lo mismo.