El enfoque de 'dinero privado' de la Unidad de Innovación de Defensa tiene como objetivo producir aviones de prueba hipersónicos reutilizables rápidamente

La velocidad vertiginosa a temperaturas vertiginosas no es lo único que dificulta la investigación hipersónica. Muy poca infraestructura de prueba, desde túneles de viento hasta aviones de prueba de vuelo reales, está limitando la investigación. La Unidad de Innovación de Defensa está apostando a que las ideas del sector privado y el capital del sector privado pueden hacer que las cosas sucedan más rápido.

El Unidad de Innovación de Defensa (DIU) es esencialmente el acelerador de adopción de tecnología comercial interno del Pentágono. Con una combinación de expertos activos en el sector militar y tecnológico, busca obtener soluciones comerciales en la puerta, escaladas y aplicadas a los problemas del Departamento de Defensa.

La cartera de tecnologías cibernéticas, de autonomía y espaciales que DIU ha logrado hacer la transición a las fuerzas armadas es evidencia de cierto éxito. Construidas sobre la promesa de ganancias futuras por parte de empresas privadas no tradicionales, estas soluciones surgen y se desarrollan fuera de los círculos de defensa con soluciones alternativas de problemas y un ritmo que el gobierno no puede igualar. Eso es lo que DIU espera aprovechar para hacer avanzar el despliegue hipersónico militar.

“Sabemos que se está utilizando dinero privado para construir transportes hipersónicos [comerciales] para pasajeros y carga”, dice Barry Kirkendall, director técnico para el espacio de DIU. “Hace cinco o diez años, ese no era el caso, pero lo es ahora. Queremos aprovechar esa inversión privada, esas empresas para el Departamento de Defensa”.

En consecuencia, DIU ha lanzado una iniciativa llamada HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Busca socios comerciales para demostrar un prototipo de avión de prueba que pueda volar y maniobrar a más de Mach 5, transportar dos cargas útiles experimentales, realizar vuelos de "larga duración" y capturar datos de rendimiento en vuelo. Los posibles contratistas tendrían que volar en un plazo de 12 a 24 meses.

Según los estándares de investigación hipersónica, es una ventana corta. Pero dada la demanda de pruebas hipersónicas y el retraso al que se enfrenta Estados Unidos, tiene que ser así.

“La investigación hipersónica inicialmente aprovechó la infraestructura de misiles [de EE. UU.], los campos de prueba, las fábricas y la gente de diseño”, observa Kirkendall. “El trabajo con misiles nunca disminuyó. Lo que cambió fue que el ritmo [de investigación] aumentó y, como resultado, nuestra infraestructura no pudo manejarlo. Así que nos encontramos apoyados en túneles de viento y campos de pruebas que apenas tienen disponibilidad. No podemos darnos el lujo de construir una nueva infraestructura y nuevos rangos, por lo que estamos buscando otra solución”.

La infraestructura nacional de pruebas también está envejeciendo. A reporte emitido el año pasado por la Oficina de Contabilidad Gubernamental señaló que 14 de los 26 túneles de viento del Departamento de Defensa, la NASA y el Departamento de Energía capaces de apoyar la investigación hipersónica se construyeron en la década de 1970. Se están construyendo nuevas instalaciones de túneles de viento del sector privado en Purdue University y en otros lugares, pero su costo es alto y faltan años para su finalización.

Además, las instalaciones de prueba en tierra y en laboratorio no pueden proporcionar los conocimientos que pueden obtener los vehículos hipersónicos voladores reales con cargas útiles especialmente diseñadas. Las carreras del túnel de viento hipersónico son cortas, las más largas duran unos segundos. Los sensores y la instrumentación que se pueden colocar en túneles o en artículos de prueba son limitados, lo que generalmente permite "instantáneas" de datos en lugar de flujos de información más largos.

Las pocas pruebas de vuelo que se han hecho con misiles y un puñado de vehículos hipersónicos están igualmente limitadas por los desafíos de sensores, telemetría y alcance. Solo unos pocos vehículos de vuelo hipersónicos son reutilizables con largos intervalos entre vuelos. La mayoría se zambulle en el océano, donde la recuperación es difícil o imposible.

Antes de unirse a DIU, Kirkendall dirigió el programa de efectos de armas nucleares en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Compara la incapacidad obvia para probar e instrumentar dispositivos explosivos nucleares con el desafío de los hipersónicos y nos recuerda que los experimentos en laboratorio o en escenarios de vuelo simulado no siempre se “escalan” con precisión.

“Falta un paso intermedio. Necesitamos los túneles de viento, son críticos. Necesitamos la prueba de vuelo de fidelidad completa de las armas. Pero hay toda una brecha en el medio; tecnologías específicas de prueba que no están completamente integradas y que podrían reducir el riesgo. Eso es lo que estamos tratando de abordar”.

La solicitud de información HyCAT de DIU (RFI), solicitó "capacidades de interés" que incluyen:

• Vuelo mínimo de tres minutos en un entorno de prueba hipersónico relevante con condiciones de vuelo casi constantes, de al menos 1,000 libras por pie cuadrado de presión dinámica.
• Capaz de estar certificado para operar en los EE. UU. o campos de pruebas de vuelo aliados según las normas de seguridad de pruebas de vuelo existentes.
• Capacidad de carga útil experimental total de al menos 20 libras con alojamiento para energía eléctrica de carga útil.

Hay una serie de empresas del sector privado cuyo objetivo es desarrollar aviones comerciales hipersónicos de pasajeros y de carga en una fecha futura nebulosa. Quizás la más conocida sea Hermeus, una empresa con sede en Atlanta que he cubierto previamente que ya ha aprovechado los fondos AFWERX de la Fuerza Aérea de los EE. UU. para desarrollar un vehículo de prueba de vuelo hipersónico con carga útil de un cuarto de escala llamado "Cuarto caballo” en camino a hacer un avión hipersónico, supuestamente para uso presidencial.

“Esos artículos de prueba de un cuarto y la mitad de la escala son algo que puede ayudar al Departamento de Defensa”, afirma Kirkendall. "No necesitamos un avión de pasajeros hipersónico completamente maduro para probar los hipersónicos".

Quarterhorse tiene una ventaja al estar tanto en la cúspide del vuelo real como en ser reutilizable. El último elemento es crucial, dice Kirkendall, no solo por consideraciones de costos. “La reutilización es clave para aumentar la cadencia de la prueba y comprender lo que acaba de suceder en una prueba”.

Al comprender "lo que acaba de suceder" en una prueba, Kirkendall alude a una especie de enfoque forense de la investigación hipersónica. Examinar el vehículo de prueba de vuelo y su carga útil después del vuelo puede eludir algunos de los límites de recopilación de datos y telemetría asociados con las pruebas hipersónicas.

Vale la pena señalar que DIU no solo solicita prototipos de aviones de prueba hipersónicos. También está buscando mejores sistemas de registro y medición de vuelos, incluidas tecnologías de metrología en la atmósfera superior y en el espacio. DIU ya ha aportado algo de capacidad al redil, concesión El año pasado, los globos estratosféricos Raven Aerostar de Aerostar Technical Solutions firmaron un contrato para comunicaciones e integración de carga útil de sensores. Kirkendall y otros en DIU también enfatizan trabajar con los activos existentes del DoD como el Global Hawk drones que la Fuerza Aérea está reutilizando para la recopilación de datos de rango hipersónico.

“Creemos que veremos muchos enfoques innovadores para obtener datos de un vehículo de prueba hipersónico en el que no hemos pensado, ya sea en el espacio, en un globo u otra cosa”, dice Major Ryan Weed (USAF), director de Portafolio espacial de DIU. Se espera que esas ideas innovadoras provengan también de empresas internacionales.

DIU ha abierto HyCAT a propósito a empresas extranjeras para acelerar aún más la investigación. “Queremos que esas personas presenten su solicitud”, confirma Kirkendall. Prevé lanzamientos de empresas de la alianza "Five Eyes" (Australia, Canadá, Nueva Zelanda, Reino Unido y EE. UU.), además de Alemania, Francia y Japón.

De donde sea que provengan las respuestas, necesitarán una investigación minuciosa. DIU realiza la debida diligencia como una cuestión de rutina, pero la naturaleza confusa de la industria de aviones hipersónicos que no son de defensa, que al igual que los sectores de transporte aéreo supersónico y UAM aún no ha producido productos comercializables, puede requerir un esfuerzo adicional.

Kirkendall y Major Reed (un piloto de pruebas de la USAF) son expertos en sus respectivas áreas y enfatizan que DIU mantiene un alto requisito para las evaluaciones de viabilidad técnica. “En DIU no se trata solo de la viabilidad técnica”, agrega Reed. “También es la salud de la empresa [socia]. ¿Puede esa empresa ofrecer la tecnología que tienen?”.

Dado el flujo demasiado exuberante de dinero privado a empresas similares en el espacio UAM, los posibles desarrolladores de aviones hipersónicos podrían tener un balance más saludable que el potencial de desarrollo de productos. Pero el enfoque multifacético de DIU para evaluar a los candidatos de HyCAT debería separar la hierba de la paja, dicen sus directores.

Major Reed señala que lo hacen de manera deliberada para no "interponerse en el progreso de una empresa hacia sus propios productos". Opina que la única manera de que HyCAT tenga éxito es centrarse en soluciones para las que la defensa no es la aplicación principal.

Hablando de solicitudes, los contratistas interesados ​​tienen hasta este viernes para hacer sus propuestas para HyCAT. Cuando hablé con Kirkendall y Reed la semana pasada, solo habían recibido un puñado de propuestas. “Nunca ves nada entregado hasta el amargo último minuto”, asegura Kirkendall. DIU espera unas "pocas docenas" de respuestas.

Si vienen en números, el dinero privado detrás de ellos puede acabar con la vieja broma de que los hipersónicos son el "arma del futuro" durante los últimos 60 años.