Een hypersonische transport-startup in Houston belooft passagiersvluchten van LA naar Tokio in een uur

Als je al lang genoeg in de buurt bent, herinner je je misschien brillenwinkel LensCrafters pakkende reclameslogan, "Glass in about hour!" In Houston gevestigde startup, Venus Ruimtevaart belooft dat het je vanaf 2030 met een ruimtevliegtuig in dezelfde tijdspanne van Los Angeles naar Tokio zal vervoeren. Het is een belofte die moeilijk te zien is.

Het bedrijf heeft geen afbeeldingen vrijgegeven van het ontwerp van zijn 12-passagiersvliegtuig. Aan de andere kant heeft het zojuist een release uitgebracht waarin de $ 20 miljoen Series A-financiering wordt geprezen die het in samenwerking met heeft opgehaald Prime Movers Lab, een durfkapitaalbedrijf uit Wyoming dat zichzelf omschrijft als investerend in 'doorbrekende wetenschappelijke startups'.

Venus Aerospace heeft nu in totaal $ 33 miljoen opgehaald. In het jaar dat het bestaat, is de startup uitgegroeid tot 40 medewerkers en opereert ze vanuit een hangar in de Houston Spaceport (Ellington Airport). De los stelt stoutmoedig dat "Venus Aerospace een ruimtevliegtuig zonder koolstofemissie bouwt dat een wereldwijde reis van een uur mogelijk zal maken."

Het hypersonische transport van Venus zal echter niet COXNUMX-vrij zijn. Het zal ook geen ruimtevliegtuig zijn. Venus voegt zich bij een opkomende lijst van hoopvolle hypersonische transporten, waaronder in Atlanta Hermes en de zojuist aangekondigde in Peking gevestigde Ruimtevervoer, welke zegt het zal passagiers in slechts twee uur van Shanghai naar New York vliegen.

Alle drie beweren ze tegen 5 met volledige vliegtuigen te zullen vliegen op Mach 2030-plus (waar hypersonische snelheid begint). Alle drie omarmen ze het idee om de wereld samen te brengen door middel van hogesnelheidstransport, net als de relatief kleine supersonische aspirant Boom.

Venus heeft de slogan "Home By Dinner" omver gegooid om een ​​theoretische rondreis van LA naar Tokio op een werkdag te beschrijven door een slimme directeur die erop uit is om met het gezin te gaan eten. Hermeus geeft brutaal de uitdaging "Race You There."

De visie en de hype vertonen enige gelijkenis met de laaggelegen maar metaforisch hoogvliegende Urban Air Mobility-scene en de nog niet gerealiseerde (maar altijd net om de hoek) markt.

Naar welke bestemming Venus Aerospace en zijn potentiële concurrenten realistisch gaan, is een waardevolle vraag.

Een hypersonische hybride

Men zou het voorgestelde vliegtuig van Venus kunnen vergelijken met een hybride auto. Net als de parallelle verbrandingsmotor en elektrische aandrijflijnen die gebruikelijk zijn in dergelijke voertuigen, zal het hypersonische ontwerp van het bedrijf steunen op twee voortstuwingssystemen: een conventionele straalmotor en een raket.

Het is een strategie die duidelijk verschilt van de luchtademende Turbine-Based Combined Cycle Propulsion (TBCC) van Hermeus. motor benadering of wat lijkt op de solide raket-booster-vloeistof-aangedreven hoofdraketcombinatie van Space Transportation.

Volgens de medeoprichters en echtgenoten van het bedrijf, Sarah en Andrew Duggleby, is het theoretische operationele concept van Venus de drijfveer voor de keuze. Beiden zijn lucht- en ruimtevaartveteranen met stints bij Virgin Orbit en Virgin Galactic. Beiden hebben een technische achtergrond (Andrew is een voormalig professor werktuigbouwkunde aan Virginia Tech en Texas A&M en een reserve-engineer van de marine), met Sarah (of Sassie zoals ze bekend staat) als CEO en Andrew als CTO.

Het vliegtuig dat Venus zegt te zullen bouwen, is bedoeld om grotendeels aan te sluiten op de bestaande luchtvervoersinfrastructuur. Ze zeggen dat het in staat zal zijn om op te stijgen vanaf een standaard startbaan op LAX en te klimmen naar een nominale conventionele kruishoogte (35,000 voet of daaromtrent) met behulp van zijn straalmotor. Vervolgens wordt de jet uitgeschakeld en wordt de inlaat/uitlaat ervan afgesloten. Als dat gebeurt, vuurt een op vloeibare brandstof werkende raketmotor af.

De raket versnelt het vliegtuig naar Mach 9 (ongeveer 6,850 mph) met ongeveer 0.5 g versnelling (iets meer dan een vliegtuig bij het opstijgen, volgens Andrew) terwijl het naar een piekhoogte van 170,000 voet klimt. Het duurt ongeveer 10 minuten voordat het vliegtuig Mach 9 bereikt, een snelheid die het nog vijf minuten vasthoudt.

De raket gaat dan uit en het vliegtuig wordt een hypersonisch zweefvliegtuig, dat gedurende 45 minuten zonder kracht naar zijn bestemming afdaalt, vertragend met ongeveer 0.1 g. Eenmaal terug op bijna 35,000 voet, wordt de straalmotor opnieuw gestart en voegt het vliegtuig zich bij gewone vliegtuigen in de rij voor de luchtverkeersleiding om vectoren te laten landen op Narita (Tokyo).

Het klinkt op een bepaald moment in de toekomst mogelijk haalbaar, maar een gebrek aan specificiteit over de details en het bedrijfsplan is opvallend.

Onmogelijk tot moeilijk

Andrew Duggleby zegt dat in de korte geschiedenis van Venus Aerospace: "We zijn van het onmogelijke naar het moeilijke gegaan, maar er zijn nog veel moeilijke dingen over."

Het Venus-team zegt dat ze drie belangrijke vorderingen hebben gemaakt die het project uit het rijk van het onmogelijke hebben gehaald. De eerste is een gepatenteerde roterende detonatieraketmotor (RDRE). De tweede is de vorm van het vliegtuig. De derde is een actief koelsysteem.

In eenvoudige bewoordingen, een RDRE ontploft in plaats van het vloeibare drijfgas te verbranden. Een ringvormige (ringvormige) reactor binnenin veroorzaakt chemische reacties die concentrische pulsen van supersonisch gas uit het uitlaatmondstuk duwen, waardoor stuwkracht wordt gegenereerd.

RDRE's staan ​​bekend om het produceren van meer stuwkracht met minder brandstof dan conventionele raketten, waardoor de brandstof vollediger wordt verbrand bij hogere temperaturen. Ze bieden mogelijk warmteoverdracht en andere voordelen, waaronder gewicht en compactheid. Andrew zegt dat de motor die Venus heeft ontwikkeld en in het laboratorium op kleine schaal is getest, 15% zuiniger is met brandstof dan vergelijkbare raketten, waardoor vliegtuigmassa wordt vrijgemaakt voor passagiers en praktische zaken zoals een onder druk staande cabine en landingsgestel.

De financiering die Venus tot nu toe heeft opgehaald, heeft het mogelijk gemaakt om op een punt te komen waarop: "We hebben bewezen dat we een manier hebben om onze ontploffingsmotor te bereiken, dat er manieren zijn om het koeler te houden", beweert Duggleby.

Hij heeft de brandstof die zijn motor zal gebruiken losjes vergeleken met het mengsel dat wordt gebruikt door de Space Shuttle, wiens hoofd motor verbrande vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof. Maar in tegenstelling tot de ontwikkelaar van hypersonische vrachtvliegtuigen Dageraad Luchtvaart, die heeft onthuld dat zijn raketmotor een vloeibaar mengsel van high-test peroxide (HTP) en kerosine zal gebruiken, deelt Venus de samenstelling van zijn vloeibare brandstof niet, en stelt dat het een "belangrijk onderdeel is van hoe we de motor koel houden .”

Het bedrijf zwijgt ook over het ontwerp van zijn casco, dat goed moet vliegen en manoeuvreren met zowel lage subsonische als hypersonische snelheden. Duggleby staat toe dat het een "waverider" is, gevormd om een ​​enkele schokgolf te creëren en een zak hogedruklucht onder de buik van het voertuig op te sluiten voor meer lift.

NASA's Boeing X-51 is een handig waverider-voorbeeld, maar waar Venus ook mee komt (het moet nog versmallen van vijf kandidaat-vormen) zal er waarschijnlijk anders uitzien. Om te beginnen zal het passagiersramen en een conventionele staart hebben. Of het voorste cockpitramen heeft voor piloten is nog niet vastgesteld.

Andrew Duggleby zegt dat Venus het casco binnenkort "hopelijk zal onthullen", maar zal geen tijdlijn bespreken. Er zijn subschaalmodeltests gedaan aan de Universiteit van Arizona Mach 5 windtunnel, waar Venus zelfs "met die snelheid" enige validatie heeft gedaan.

Net als bij andere hypersonische concepten, kan worden verwacht dat het verplaatsen op Mach 9 veel warmte genereert. Duggleby zegt dat het een voordeel is om dit op 170,000 voet te doen, omdat de dunne atmosfeer daar minder warmtewrijving biedt dan op lagere hoogten. Warmte zal met name de neus van het vliegtuig aantasten, een probleem dat Venus zegt te overwinnen met een 3D-geprinte neus met een nieuw intern koelschema. Duggleby beschrijft het als een "warmtepijp aan de voorkant die de warmte daadwerkelijk verspreidt." De voorranden van de vleugels kunnen een soortgelijk systeem bevatten.

De rest van het vliegtuig, zegt hij, zal geen exotische materialen gebruiken om warmte af te voeren. Het zal gebruik maken van "standaard ruimtevaartmateriaal" om de kosten laag te houden, hoewel Duggleby niet specificeert wat.

Ondanks een beslist gebrek aan openbare informatie over de drie technologiesleutels, geniet Venus Aerospace het vertrouwen van haar durfkapitaalfinanciers. Sassie Duggleby typeert de groep investeerders die door Prime Movers Lab is samengesteld als 'geduldig kapitaal'.

Liz Stein, technisch partner van Prime Movers Lab, zegt dat de startup een "hardware-rijk programma" heeft, daarbij verwijzend naar de succesvolle hot-fire van zijn proof-of-concept-motor, subschaalmodel windtunneltests en samenwerking met Georgia Tech voor het toonaangevende koelontwerp.

Stein voegde eraan toe dat Prime Movers Venus heeft ondersteund met introducties voor hypersonisch personeel bij NASA, en gedeelde analysetools en onderzoekspapers. Ze wees ook op NASA-Deloitte en NASA-SAIC marktstudies die de vraag naar hypersoon luchtvervoer beschrijven, en volgens Stein suggereren dat "het signaal van de marktvraag aanwezig is om snelle vluchtsystemen winstgevend te laten werken zonder overheidssteun."

Niet iedereen is het daarmee eens en velen wijzen naar het voorbeeld van de Concorde, die de steun van meerdere regeringen nodig had en nooit break-even ging.

"Haters wijzen altijd naar de Concorde om de commerciële levensvatbaarheid van hogesnelheidsvluchten af ​​te wijzen, zonder te begrijpen waarom de Concorde faalde", zegt Stein.

Ze beweert dat het te maken had met het enorme vereiste kapitaal vooraf (18.8 miljard dollar) en de terugkerende operationele kosten. De belangrijkste van de laatste was brandstof die werd opgeslokt door de Olympus 593-motor van de Concorde, waarvan de naverbranders zoveel sap verbruikten bij het opstijgen dat "meer dan de helft van het startgewicht van de Concorde brandstof was."

Dat vereiste op zijn beurt onhoudbare ticketprijzen per stoel voor het supersonische vliegtuig met ongeveer 100 passagiers. De implicatie is dat het hypersonische transport van Venus zo'n probleem niet zal hebben. Omdat we echter niet weten welk raketbrandstofmengsel het zal gebruiken en de kosten van vloeibare stuwstof sterk variëren, is het moeilijk tot onmogelijk om de kosten in te schatten.

Het voorgestelde vliegtuig van Venus zal minder passagiers vervoeren en waarschijnlijk kleiner zijn dan de Concorde. Met zijn hybride aandrijving verbruikt hij misschien minder netto energie, maar de brandstofkosten (en de totale bedrijfskosten) zullen per vlucht worden verdeeld over slechts 12 stoelen. Het berekenen van een brandstofrekening voor een vliegtuig dat niet eens experimenteel is gerealiseerd, lijkt een riskante oefening voor de meest geduldige belegger. Dat mag echter niet uitmaken.

Verscheidene meldt op Venus Aerospace suggereren dat het op schema ligt om in de komende twee jaar inkomsten te genereren. Het zou dit vermoedelijk doen door zijn intellectuele eigendom te delen met het ministerie van Defensie. Als AFWERX' $ 60 miljoen investering in Hermeus-shows zijn de luchtmacht en DoD in het algemeen in een schuim over het bevorderen van hypersonische technologie voor raketten, herbruikbare drones, satellieten en vliegtuigen, evenals het stimuleren van de groei van de particuliere sector.

DoD's enthousiasme is niet voor hypersonische commerciële transporten. Het is eerder op zoek naar realistisch haalbare kleinere voertuigen op korte tijdlijnen. Een hoge functionaris in het wetenschaps- en technologie-instituut van defensie/overheid vertelde me: "Als DoD zich zorgen maakt over hypersonische wapens, kunnen ze zich concentreren op de nederlaag [dwz het tegengaan van hypersonische wapens]. Ze moeten misschien nederlaag [systemen] testen en een drone kan dat mogelijk maken."

Net als Hermeus is Venus Aerospace van plan om eerst een drone te ontwikkelen om zijn technologie te bewijzen. Of een van beide bedrijven uiteindelijk een hypersonisch transport krijgt, staat niet centraal in hun respectievelijke businesscases of hun investeerders.

Ruimtevliegtuig of buste

Er wordt geschat dat Boom, die verder is dan Venus, meer dan een miljard dollar nodig heeft om zijn supersonische transport te realiseren.

Gevraagd naar de totale kosten voor Venus, zegt Sassie Duggleby na een lange pauze dat hun schatting in het bereik van "miljard dollar" ligt. Ze koppelt dit aan het voorbehoud dat Venus "mogelijkheden heeft voor vroege inkomsten met de drone. Het is geen ruimtevliegtuig of bust.”

“Het gebruik van overheidsfinanciering om dit risico af te kopen, is een van onze belangrijkste dingen, zegt ze. "We geloven niet dat we een volledige miljard dollar aan durfkapitaalfinanciering nodig hebben voordat we er zijn."

Venus zegt dat het al wat overheidsfinanciering heeft om het te helpen daar te komen. Dat kan afkomstig zijn van een AFWERX Small Business Technology Transfer (STTR, Phase I-II) contract, hoewel ik dit niet heb kunnen bevestigen. Als dat zo is, heeft het Venus waarschijnlijk ongeveer $ 800,000 opgeleverd.

Het startup-pad is er een waarvan het paar zegt dat ze het gretig hebben omarmd na jaren met gevestigde bedrijven. In die geest zegt Sassie: "Gaan we dingen leren en denken dat we moeten veranderen? Natuurlijk, maar dat is de vreugde van de startup-wereld. Dat is het plezier van innovatie.”

Het lijkt een gemengde berichtgeving, een functie die ook voorkomt in de beweringen van Venus Aerospace om een ​​koolstofvrij ruimtevliegtuig te bouwen en tegen 2030 te vliegen. Wie goed oplet, zal zich realiseren dat de ruimte algemeen wordt overeengekomen om te beginnen op 62 mijl (330,000) boven de aarde . Sassie Duggleby erkent dat het fictieve voertuig van Venus slechts ongeveer halverwege de ruimte komt - of de Mach die het nodig zou hebben om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen. Waarom zou je het dan een ruimtevliegtuig noemen?

"We noemen het een ruimtevliegtuig omdat het daar meestal komt", biedt Andrew Duggleby aan. “We zijn geen auto die de lucht inademt. We zijn niet alleen een snelle jet. Dus het is beter om het een ruimtevliegtuig te noemen."

Als ik erop wijs dat betalende passagiers misschien verwachten dat ze met een ruimtevliegtuig naar de ruimte gaan, antwoordt Sassie: "Als je ruimtevliegtuig zegt, hebben mensen de neiging om te begrijpen dat het niet alleen een standaard jet is."

Ze zouden ook kunnen begrijpen dat het onwaarschijnlijk is dat de jet en raket van Venus CO2030-emissievrij zijn (om nog maar te zwijgen van de input voor het bouwen van zo'n transport). Koolstofarme biobrandstoffen en synthetische vliegtuigbrandstoffen zijn in het verschiet, maar of ze tegen XNUMX algemeen verkrijgbaar (of prijsconcurrerend) zullen zijn, is een vraag.

Wat betreft de raket, de Space Shuttle stootte voornamelijk waterdamp uit van de vloeibare brandstof die het verbrandde. Het vliegtuig van Venus zal naar verwachting niet op hetzelfde materiaal draaien. En wetenschappers zeggen dat we niet erg goede gegevens hebben over wat raketten op vloeibare brandstof stoten uit, vooral in de bovenste atmosfeer. Welke raketbrandstof een hypersonisch Venus Aerospace-vliegtuig ook verbrandt, het zal ook speciale behandeling nodig hebben op luchthavens of ruimtehavens.

Andrew Duggleby zegt dat dit geen grote uitdaging is, hoewel brandstof- en beveiligingsexperts het daar misschien niet mee eens zijn. Je herinnert je misschien dat de enorme A380 van Airbus is uitgesloten van een aantal luchthavens vanwege zo alledaagse overwegingen als de behoefte aan versterkt materiaal voor opritten / landingsbanen en verschillende luchtbruggen voor het in- en uitstappen van passagiers.

Je zou ook moeten raden dat het hypersonische vliegtuig van Venus 10,000 voet landingsbanen nodig zou hebben (Andrew zegt dat ze 15 kandidaat-routes/bestemmingen hebben) en mogelijk een hoge eindnaderingssnelheid met gevolgen voor het luchtverkeer. De Dugglebys zien daar geen grote hobbels in de weg.

Verrassend genoeg zeggen ze dat Venus verticaal zal worden geïntegreerd, inclusief het bouwen van zijn eigen raketmotoren. De gebruikelijke verdachten van United Launch Alliance tot Northrop-Grumman tot SpaceX maken geen deel uit van hun plan, dat blijkbaar motoren zal zien produceren in de Houston Spaceport-faciliteiten van het bedrijf.

Een deel van het 40-koppige personeel van Venus heeft ervaring met het bouwen van raketten, zeggen de hoofdofficieren. Of die ervaring meer gericht is op drone/subschaal voertuig dan op volledig voertuig, heb ik niet gevraagd. Welke volumes nodig zijn, is een andere vraag die onbeantwoord bleef. Het raakt de kern van de zakelijke propositie.

Venus heeft geen openbare prognoses gemaakt over de kosten van haar vliegtuigen. Wat tickets kunnen kosten, is eveneens onbekend. Sassie zegt dat het bedrijf interne kostenmodellen heeft. “We willen het dicht bij een eersteklas ticketprijs houden. Er zijn veel factoren en we bevinden ons nog in de beginfase van hoe dat eruit zal zien."

Die factoren omvatten de vluchtfrequentie. De koelingsmethode en het casco-ontwerp van Venus zullen een vliegtuigomslag van twee uur mogelijk maken, stelt Andrew Duggelby. Venus mikt op vier vluchten per dag. In tegenstelling tot de belangrijkste raketten van de Space Shuttle, die na elke vlucht moesten worden afgebroken, zullen de RDRE's in de vliegtuigen van Venus 100 lijnvluchten uitvoeren vóór de noodzakelijke motorcontroles en 1,000 vluchten vóór een controle van het herbouwniveau. "Ja, dit is een hele opgave", erkent Andrew, "maar ons eerste ontwerp toont de haalbaarheid aan.

Haalbaarheid is een kwestie geweest zolang er serieuze hypersonische vlieginspanningen zijn geweest vanaf het begin van de jaren tachtig van British Aerospace HOTOL herbruikbaar conventioneel start-/landingsvoertuig naar NASA's Reagan-geïnspireerde eind jaren tachtig Orient Express hypersonisch vliegtuigproject.

De CEO van Venus Aerospace noemde de onderneming verschillende keren een 'technologiebedrijf in een vroeg stadium', wat het ongetwijfeld is. De delen ervan kunnen in feite meer waard zijn dan het geheel. Dat is waarom het merkwaardig is dat Venus of andere toekomstige hypersonische transportbouwers publiekelijk een 2030 "gona-fly" -doel zouden uitbazuinen.

De reden, zegt Richard Aboulafia van AeroDynamic Advisory, komt neer op investeringsdollars. 'HOTOL, Orient Express en anderen waren vijf tot tien jaar verwijderd' in de jaren tachtig. Tegenwoordig zijn hypersonische [transporten] vijf tot tien jaar verwijderd. Wat een verrassing."

“Urban Air Mobility heeft miljarden dollars aangetrokken. Ja, veel ervan is belachelijk overdreven, maar het doel [van UAM-bedrijven] is om geld te vergaren. Dat is baan één.”

Zou Venus Aerospace de miljard dollar kunnen aantrekken die het zegt nodig te hebben om een ​​hypersonisch transport te bouwen? "Kijk naar de investering die UAM vorig jaar heeft aangetrokken", zegt Aboulafia. 'De grap is van ons. Wat betreft een miljard, spoiler alert - het is niet genoeg."

De Dugglebys breiden de 'Home By Dinner'-metafoor uit naar de focus van Venus Aerospace op de balans tussen werk en privé, een functie die ontbreekt bij de meeste luchtvaartbedrijven die ze zeggen. Hoe dat overeenkomt met het ontwerpen, testen en bouwen van een volledig vliegend hypersonisch passagiersvliegtuig tegen 2030, is niet duidelijk. Het ijverig vermijden van de dingen die een projecttijdlijn vertragen - verkeerd gericht werk, herwerk, overcomplicatie - zal helpen, beweren ze.

Verder gedrukt, zegt Andrew dat de doelstelling voor 2030 echt een "niet eerder dan" tijdlijn is. Sassie zegt dat het iets is om naar te streven, dat het misschien vijf jaar extra duurt om 'zo snel mogelijk tot een product te komen'.

"We doen als bedrijf geen concessies aan onze missie", bevestigt ze. Hypersonisch transport is “absoluut de reden waarom we twee jaar geleden besloten om het bedrijf te starten. De marktkansen zijn ongelooflijk.”

Toen LensCrafters begin jaren tachtig van start ging, koppelde het zijn slogan aan een commercieel en technologisch haalbaar doel. Zoals de zaken er in 1980 voor staan, lijkt het erop dat er een speciale bril voor nodig is om te zien of Venus Aerospace hetzelfde heeft gedaan.