Startup Hermeus prišiel s odvážnym plánom – chce postaviť dopravné lietadlo schopné letieť rýchlosťou mach 5. Hoci ide o beh na dlhé trate, Hermeus získal podporu Pentagonu.
Začiatkom tohto mesiaca stála v atlantskej továrni hliníková kostra dlhá 12 metrov. Bol to prototyp dronu s názvom Quarterhorse. Nikdy nebude lietať, no jeho pozemné testovanie je už naplánované. CEO spoločnosti Hermeus AJ Piplica spolu s ostatnými spoluzakladateľmi verí, že je to prvý krok na dlhej ceste k odvážnemu cieľu: postaviť lietadlo schopné prepraviť dvadsať pasažierov nadzvukovou rýchlosťou.
Ambiciózne plány
Predstavte si let z New Yorku do Paríža za 90 minút. Je to dosť veľký pokrok oproti dnešným sedem a pol hodinám komerčného letu.
Od posledného letu Concordu, prelomového, no stratového nadzvukového dopravného lietadla, ubehlo už 20 rokov. Doposiaľ žiadny zo startupov, ktoré sa pokúsili vrátiť nadzvukové cestovanie, neuspel.
Piplica uznáva, že Hermeus čelí ešte náročnejším technickým výzvam pri stavbe dopravného lietadla, ktoré by mohlo lietať dlhú dobu vo vysokých teplotách a podmienkach, ktoré sa vytvárajú pri lete nad rýchlosťou zvuku. Hovorí však, že to nie je najväčší problém. „V skutočnosti sú náročnými výzvami tie obchodné,“ povedal 35-ročný Piplica pre Forbes. „Vyzbierať miliardy dolárov na vývoj osobného lietadla nie je len tak.“
Spolupráca s Pentagonom
Piplicovo riešenie je z veľkej časti presvedčiť Pentagon vývojom menších hypersonických bezpilotných lietadiel a využiť tak naliehavosť Washingtonu dohnať Rusko a Čínu pri nasadzovaní manévrovateľných hypersonických rakiet.
Quarterhorse má slúžiť ako opakovane použiteľné testovacie prostredie pre vystavovanie materiálov a zariadení podmienkam vysokej rýchlosti. Hermeus získal od amerického letectva kontrakt v hodnote 30 miliónov dolárov na výrobu a lietanie troch verzií lietadla. Prvý let je naplánovaný na rok 2024 a Piplica hovorí, že celkové náklady na vývoj budú nižšie ako 100 miliónov dolárov.
Druhý a väčší dron Darkhorse, o ktorom Hermeus dúfa, že začne letové testovanie v roku 2026, je tiež plánovaný na použitie ako testovacie vozidlo, taktiež na sledovanie a útok na veľké vzdialenosti.
Polhodina skúseností
Ak to vyjde, tak podľa Piplicu postupne postavia šesť až desať prototypov Quarterhorse a Darkhorse a nájdu riešenia mnohých technických neznámych vysokorýchlostných letov, kým sa dostanú k budovaniu Halcyonu, svojho plánovaného dopravného lietadla.
Koniec koncov, ľudia majú asi len 30 minút skúseností s rýchlosťou mach 4 pri lietadlách s nárazovým spaľovaním, ktoré využívajú kyslík okolo seba na spaľovanie paliva namiesto toho, aby ho mali na palube. Po dokončení všetkých testov Piplica očakáva, že bude mať flotilu hypersonických dronov, ktoré budú zarábať solídne príjmy pri plnení misií ministerstva obrany.
V tom čase bude mať Hermeus „vybudovanú dostatočne silnú finančnú základňu na to, aby skutočne investoval do prechodu na Halcyon bez nutnosti obrovského množstva súkromného kapitálu“.
Na základe tohto obchodného plánu získal startup 119 miliónov dolárov, pričom kolo B bolo dokončené v marci 2022 v ocenení 400 miliónov dolárov. Vďaka ambicióznym cieľom získala spoločnosť miesto na tohtoročnom zozname Forbesu Next Billion-Dollar Startups s 25 spoločnosťami podporovanými podnikmi, o ktorých si myslí, že s najväčšou pravdepodobnosťou dosiahnu hodnotu 1 miliardy dolárov.
Do roku 2035 v oblakoch
Cieľ spoločnosti Hermeus – mať v prevádzke lietadlá okolo roku 2035 – je neuveriteľne náročná úloha, hovoria experti.
Výzvou nie je dosiahnuť hypersonickú rýchlosť – rakety a vesmírne vozidlá to robia bežne. „Problémom je postaviť niečo, čo dokáže udržať túto rýchlosť, záťaž a dá sa znovu použiť,“ hovorí Luca Maddalena, výskumník v oblasti hypersoniky na Texaskej univerzite v Arlingtone.
Trenie so vzduchom vytvára postupne pri zrýchľovaní lietadla viac tepla. Špionážne lietadlo SR-71 Blackbird, ktoré v roku 1976 stanovilo rekord pre najrýchlejšie lietadlo s nárazovým spaľovaním s posádkou pri rýchlosti mach 3,3, malo časti krídel z titánovej zliatiny. Tie boli zvlnené, aby sa mohli rozťahovať, keď sa povrch zahrieval. Na dráhu mu unikalo palivo, pretože nádrže tesnili až vtedy, keď sa kov za letu roztiahol.
Jedinečná dynamika
Lietadlo letí nadzvukovou rýchlosťou, keď prekročí rýchlosť zvuku alebo mach 1, no neexistuje žiadna špecifická rýchlosť, pri ktorej začína hypersonické prostredie. Je to definované jeho zvláštnou dynamikou. Keď sa rýchlosť zvýši nad mach 5, teplo začne vo vzduchu okolo lietadla spôsobovať chemické reakcie. Kyslík a dusík sa rozdelia na jednotlivé atómy a môžu reagovať s povrchom lietadla. Lietadlo už nelieta vo vzduchu, ktorý ho obklopoval na dráhe.
„Je to zmes rôznych plynov a s najväčšou pravdepodobnosťou je iná na každom mieste vozidla kvôli zmenám teploty a tlaku,“ hovorí Maddalena. Pri vyšších rýchlostiach sa časť plynu môže zmeniť na plazmu. Predpovedanie výkonu lietadla si vyžaduje kombináciu chémie a kvantovej mechaniky s aerodynamikou. Vedci majú pred sebou ešte veľa práce.
Kľúčovou požiadavkou toho, aby bolo hypersonické dopravné lietadlo životaschopné, bude jeho odolnosť. „Nemôže prísť s polovičnou životnosťou oproti dnešným podzvukovým lietadlám,“ hovorí Mary Jo Long-Davis, vedúca projektu Hypersonic Technology Project v NASA.
Vizualizácia Darkhorse, má mať veľkosť približne ako stíhačka F-15 a bude poháňaný rovnakým motorom – turboventilátorom F100 – predtým, než prepne na náporový motor, ktorý ho zrýchli na mach 5. | Foto: Hermeus
Piplica priznáva, že neexistuje spôsob, ako predpovedať životnosť alebo plán údržby pre Halcyon. „Údaje pre to neexistujú,“ hovorí. Hermeus má za cieľ získať informácie prostredníctvom dronov Quarterhorse a Darkhorse. Môže sa mu to podariť vďaka súčasnej horlivosti vlády USA vo vývoji hypersonických zbraní.
Veľká podpora, malý pokrok
Kongres dal Pentagonu vo fiškálnom roku 2023 5,8 miliardy dolárov na zhruba 70 hypersonických programov. Pokrok je však pomalý. Čiastočne pre nedostatočný počet aerodynamických tunelov schopných simulovať hypersonické podmienky a tiež pre pomalé tempo letových testov. Mnohé programy zvládajú len pár letových testov ročne.
To je jeden z dôvodov, prečo môže byť pre Hermeus výhodné postaviť najskôr drony, ktoré možno použiť na letové testovanie komponentov.
Ďalšie pokusy
Príležitosť využívajú aj iní. Stratolaunch, predtým financovaný zosnulým miliardárom Microsoftu Paulom Allenom, vyvíja raketovo poháňané autonómne hypersonické vozidlo, ktoré bude štartovať vo vzduchu z jeho lietadla Roc, najväčšieho lietadla na svete. Na jar v roku 2023 uzavrela Defence Innovation Unit kontrakty s austrálskou spoločnosťou Hypersonix a kalifornským Fenix Space and Rocket Lab na vývoj hypersonických testovacích zariadení.
Skúsenosti s vesmírnym priemyslom
Piplica a ostatní spoluzakladatelia startupu – CTO Glenn Case, COO Skyler Shuford a hlavný produktový riaditeľ Mike Smayda – majú skúsenosti s vesmírnym priemyslom a spolupracovali v spoločnosti Generation Orbit, ktorá vyvíjala raketu s motorom na kvapalné pohonné látky na testovanie nadzvukového lietania. Myslia si, že môžu znížiť náklady napodobňovaním vesmírnych startupov pri budovaní série lietadiel, na ktorých budú postupne riešiť problémy nadzvukového lietania.
Quarterhorse však preletí rýchlosťou mach 3 iba niekoľko minút, takže Hermeus nebude musieť riešiť problémy s teplom, ktoré sa vyskytnú pri dlhšie lietajúcich hypersonických dronoch, nehovoriac o tých, ktoré musia aj udržať nažive pasažierov. Quarterhorse otestuje pohonný systém nárazového spaľovania. Ten je navrhnutý tak, aby bol relatívne cenovo dostupný.
Quarterhorse aj Darkhorse budú pri štarte poháňané štandardným stíhacím motorom, s ktorým sa dostanú takmer na rýchlosť mach 3, čo je dostatočne rýchlo na to, aby sa zapálil náporový motor, ktorý nemá žiadne pohyblivé časti a závisí na pohybe vpred, aby stlačil vzduch potrebný na efektívne spaľovanie paliva.
Náporový motor
Minulý rok spoločnosť vo vysokorýchlostnom aerodynamickom tuneli predviedla, že pohonný systém zvaný Chimera dokáže prejsť na náporový motor.
Darkhorse má byť zhruba o 50 percent dlhší než Quarterhorse a schopný prejsť pri rýchlosti mach 5 viac ako 1600 kilometrov. S pokrokmi vo vývoji radarov, ktoré tvrdia, že detegujú aj americké lietadlá so stealth vlastnosťami, ako je stíhačka F-35, Piplica tvrdí, že rýchlosť Darkhorse poskytne letectvu schopnosť pokračovať v operáciách vo vzdušnom priestore krajín s pokročilou protivzdušnou obranou, napríklad v Číne.
Sci-fi alebo realita?
Piplica hovorí, že rozsah rýchlosti Chimery bude optimalizovaný na mach 3 až 5, čo poskytuje Hermeusu flexibilitu. Aj keď má rýchlosť mach 1 až 2 väčší potenciál pre osobnú dopravu, Piplica tvrdí, že začínajúce nadzvukové lietadlá čelia nevýhode. Pre armádu vraj nie sú až také príťažlivé a nemajú vyhliadky na predaj medziproduktov, aby mohli financovať cestu ku konečnému cieľu, ako dúfa Hermeus, že sa mu podarí s plánovanými dronmi.
Pentagon je však známy tým, že experimentuje s novými technológiami a následne mení smer. Po prudkom náraste výdavkov na vývoj hypersonických zbraní počas Trumpovej administratívy sa kritici pýtajú, či budú stáť za to. Mohli stáť až o tretinu viac ako balistické rakety rovnakého doletu a sú menej odolné, uviedol rozpočtový úrad Kongresu v januárovej správe.
„Ukazuje sa, že je dosť ťažké postaviť ovládateľné hypersonické vozidlo na jednosmernú misiu, na konci ktorej exploduje, takže hovoriť o hypersonickej preprave v tomto bode je sci-fi,“ tvrdí Richard Aboulafia z AeroDynamic Advisory. „Myšlienka, že malý startup by mohol posunúť ihlu na storočnej ceste, je trochu zvláštna.“
Maddalena dodáva, že je dobré, že startupy ako Hermeus priťahujú pozornosť a kapitál vzrušujúcimi návrhmi lietadiel. Mimo centra pozornosti však iné spoločnosti a akademici potichu pracujú na komponentoch stavebných blokov, ktoré umožnia nadzvukové lietanie. „Nie je to tak, že úspech nášho hypersonického programu závisí výlučne od niekoľkých startupov.“
Článok vyšiel na Forbes.com. Autorom je redaktor Jeremy Bogaisky.
