Une startup de Houston Hypersonic Transport promet des vols passagers de LA à Tokyo en une heure

Si vous êtes là depuis assez longtemps, vous vous souvenez peut-être du détaillant de lunettes LensCrafters slogan publicitaire accrocheur, "Lunettes dans environ une heure!" Start-up basée à Houston, Vénus Aérospatiale promet qu'il vous transportera de Los Angeles à Tokyo dans la même durée en utilisant un avion spatial à partir de 2030. C'est une promesse difficile à voir.

La société n'a pas publié d'images de la conception de son avion de ligne à 12 passagers. D'autre part, il vient de publier un communiqué vantant le financement de série A de 20 millions de dollars qu'il a levé en collaboration avec Laboratoire Prime Movers, une société de capital-risque du Wyoming qui se décrit comme investissant dans des « startups scientifiques révolutionnaires ».

Venus Aerospace a maintenant levé un total de 33 millions de dollars. Au cours de son année d'existence, la startup est passée à 40 employés et opère à partir d'un hangar au Houston Spaceport (aéroport d'Ellington). Le libérer déclare avec audace que "Venus Aerospace construit un avion spatial à zéro émission de carbone qui permettra un voyage mondial d'une heure".

Cependant, le transport hypersonique de Vénus ne sera pas exempt d'émissions de carbone. Ce ne sera pas non plus un vaisseau spatial. Venus rejoint une liste émergente d'espoirs de transport hypersonique, y compris basé à Atlanta Hermès et la société basée à Pékin qui vient d'être annoncée Transport spatial, Qui dit il transportera des passagers de Shanghi à New York en seulement deux heures.

Tous les trois affirment qu'ils piloteront des avions à grande échelle à Mach 5-plus (où la vitesse hypersonique commence) d'ici 2030. Tous les trois embrassent l'idée de rassembler le monde grâce au transport à grande vitesse, tout comme l'aspirant supersonique relativement pokey. Boom.

Vénus a lancé le slogan «Home By Dinner» pour décrire un aller-retour théorique entre Los Angeles et Tokyo en un jour ouvrable par un cadre intelligent déterminé à souper avec la famille. Hermeus lance avec fanfaronnade le défi "Race You There".

La vision et le battage médiatique ressemblent quelque peu à la scène de la mobilité aérienne urbaine à basse altitude mais métaphoriquement de haut vol et à son marché encore non réalisé (mais toujours juste au coin de la rue).

Vers quelle destination Venus Aerospace et ses concurrents potentiels se dirigent-ils de manière réaliste est une question valable.

Un hybride hypersonique

On pourrait comparer l'avion proposé par Venus à une voiture hybride. Comme le moteur à combustion parallèle et les transmissions électriques courants dans ces véhicules, la conception hypersonique de la société reposera sur deux systèmes de propulsion – un moteur à réaction conventionnel et une fusée.

C'est une stratégie qui diffère nettement de la propulsion à cycle combiné basée sur une turbine à air d'Hermeus (TBCC) approche moteur ou ce qui semble être la combinaison propulseur de fusée solide-fusée principale à carburant liquide de Space Transportation.

Le concept opérationnel théorique de Vénus est ce qui motive le choix, selon les cofondateurs et conjoints de la société, Sarah et Andrew Duggleby. Tous deux sont des vétérans de l'aérospatiale avec des séjours chez Virgin Orbit et Virgin Galactic. Tous deux ont une formation en ingénierie (Andrew est un ancien professeur de génie mécanique à Virginia Tech et Texas A&M et un officier de service du génie de réserve de la Marine), avec Sarah (ou Sassie comme elle est connue) en tant que PDG et Andrew en tant que CTO.

L'avion que Venus dit qu'il construira est destiné à se connecter en grande partie à l'infrastructure de transport aérien existante. Ils disent qu'il pourra décoller d'une piste standard à LAX et monter à une altitude de croisière nominale conventionnelle (35,000 XNUMX pieds ou environ) en utilisant son moteur à réaction. Ensuite, le jet est arrêté et son entrée/échappement est fermé. Lorsque cela se produit, un moteur-fusée à carburant liquide se déclenche.

La fusée accélère l'avion à Mach 9 (environ 6,850 0.5 mph) à environ 170,000 g d'accélération (un peu plus qu'un avion au décollage, selon Andrew) alors qu'il monte à une altitude maximale de 10 9 pieds. Il faut environ XNUMX minutes à l'avion pour atteindre Mach XNUMX, une vitesse qu'il maintient encore cinq minutes.

La fusée s'éteint alors et l'avion de ligne devient un planeur hypersonique, descendant sans moteur vers sa destination pendant 45 minutes, décélérant à environ 0.1 g. Une fois revenu à près de 35,000 XNUMX pieds, le moteur à réaction est redémarré et l'avion rejoint les avions de ligne ordinaires dans la file d'attente du contrôle aérien pour les vecteurs d'atterrissage à Narita (Tokyo).

Cela semble potentiellement faisable à un moment donné dans le futur, mais un manque de précision sur les détails et le plan d'affaires est flagrant.

Impossible à Difficile

Andrew Duggleby dit que dans la courte histoire de Venus Aerospace, "Nous sommes passés de l'impossible au difficile, mais il reste encore beaucoup de choses difficiles."

L'équipe de Venus dit avoir réalisé trois avancées majeures qui ont fait sortir le projet du domaine de l'impossible. Le premier est un moteur de fusée à détonation rotative breveté (RDRE). La seconde est la forme de l'avion. Le troisième est un système de refroidissement actif.

En termes simples, un RDRE fait exploser plutôt que de brûler son propulseur liquide. Un réacteur en forme d'anneau (annulaire) à l'intérieur déclenche des réactions chimiques qui poussent des impulsions concentriques de gaz supersonique hors de la tuyère d'échappement, générant une poussée.

Les RDRE sont connus pour produire plus de poussée avec moins de carburant que les fusées conventionnelles, brûlant le carburant plus complètement à des températures plus élevées. Ils offrent potentiellement un transfert de chaleur et d'autres avantages, notamment le poids et la compacité. Andrew dit que le moteur que Vénus a développé et testé en laboratoire à petite échelle est 15% plus économe en carburant que les fusées comparables, libérant la masse de l'avion pour les passagers et des choses pratiques comme une cabine et un train d'atterrissage pressurisés.

Le financement que Venus a collecté jusqu'à présent lui a permis d'arriver à un point où « nous avons prouvé que nous avons un moyen de réaliser notre moteur à détonation, qu'il existe des moyens de le garder au frais », affirme Duggleby.

Il a vaguement comparé le carburant que son moteur utilisera au mélange utilisé par la navette spatiale, dont moteur principal hydrogène liquide brûlé et oxygène liquide. Mais contrairement au développeur d'avions cargo hypersoniques Aube aérospatiale, qui a révélé que son moteur de fusée utilisera un mélange liquide de peroxyde à haute résistance (HTP) et de kérosène, Vénus ne partage pas la composition de son carburant liquide, déclarant qu'il s'agit d'un "élément clé de la façon dont nous gardons le moteur au frais". .”

La société reste également silencieuse sur la conception de sa cellule, qui devra bien voler et manœuvrer à des vitesses subsoniques et hypersoniques lentes. Duggleby admet qu'il s'agit d'un "waverider", conçu pour créer une seule onde de choc et piéger une poche d'air à haute pression sous le ventre du véhicule pour une portance accrue.

Le Boeing X-51 de la NASA est un exemple utile de waverider, mais tout ce que Vénus propose (il n'a pas encore été réduit à partir de cinq formes candidates) sera probablement différent. Pour commencer, il aura des fenêtres passagers et une queue conventionnelle. S'il a des fenêtres de cockpit avant pour les pilotes n'a pas encore été déterminé.

Andrew Duggleby dit que Vénus "dévoilera bientôt", espérons-le, la cellule, mais ne discutera pas d'un calendrier. Des tests de modèles à petite échelle ont été effectués à l'Université de l'Arizona Soufflerie Mach 5, où Vénus a même effectué une validation "à cette vitesse".

Comme avec d'autres concepts hypersoniques, on peut s'attendre à ce qu'un déplacement à Mach 9 génère beaucoup de chaleur. Duggleby dit que le faire à 170,000 3 pieds est un avantage car la mince atmosphère y offre moins de frottement thermique qu'à des altitudes plus basses. La chaleur affectera en particulier le nez de l'avion, un problème que Vénus dit qu'il surmontera avec un nez imprimé en XNUMXD avec un nouveau système de refroidissement interne. Duggleby le décrit comme un "caloduc sur le bord d'attaque qui répartit réellement la chaleur". Les bords d'attaque des ailes peuvent comporter un système similaire.

Le reste de l'avion, dit-il, n'utilisera pas de matériaux exotiques pour dissiper la chaleur. Il utilisera du "matériel aérospatial standard" pour réduire les coûts, bien que Duggleby ne précise pas quoi.

Malgré une absence d'information publique sur ses trois clés technologiques, Venus Aerospace bénéficie de la confiance de ses bailleurs de capital-risque. Sassie Duggleby qualifie le groupe d'investisseurs réuni par Prime Movers Lab de "capital patient".

Liz Stein, partenaire technique de Prime Movers Lab, a déclaré que la startup avait un "programme riche en matériel", citant le succès du feu à chaud de son moteur de preuve de concept, les tests en soufflerie sur modèle réduit et la collaboration avec Georgia Tech pour la conception de refroidissement de pointe.

Stein a ajouté que Prime Movers a soutenu Vénus avec des présentations au personnel hypersonique de la NASA, et partagé des outils d'analyse et des documents de recherche. Elle a également souligné NASA-Deloitte ainsi que NASA-SAIC des études de marché décrivant la demande de transport aérien hypersonique, qui, selon Stein, suggèrent que "le signal de la demande du marché est là pour que les systèmes de vol à grande vitesse fonctionnent de manière rentable sans l'aide du gouvernement".

Tout le monde n'est pas d'accord et beaucoup citent l'exemple du Concorde, qui a nécessité le soutien de plusieurs gouvernements et n'a jamais atteint le seuil de rentabilité.

"Les ennemis pointent toujours vers le Concorde pour rejeter la viabilité commerciale du vol à grande vitesse, sans comprendre pourquoi le Concorde a échoué", déclare Stein.

Elle soutient que cela avait à voir avec le capital initial massif requis (18.8 milliards de dollars) et les coûts opérationnels récurrents. Le principal parmi ces derniers était le carburant englouti par le moteur Olympus 593 du Concorde dont les postcombustion utilisaient tellement de jus au décollage que "plus de la moitié de la masse au décollage du Concorde était du carburant".

Cela, à son tour, nécessitait des prix de billet par siège intenables pour l'avion de ligne supersonique d'environ 100 passagers. L'implication est que le transport hypersonique de Vénus n'aura pas un tel problème. Cependant, comme nous ne savons pas quel mélange de carburant de fusée il utilisera et que les coûts du propulseur liquide varient considérablement, l'estimation du coût est difficile, voire impossible.

L'avion proposé par Venus transportera moins de passagers et sera probablement plus petit que le Concorde. Avec sa propulsion hybride, il consommera peut-être moins d'énergie nette, mais son coût de carburant (et son coût d'exploitation global) sera réparti sur seulement 12 sièges sur chaque vol. Calculer une facture de carburant pour un avion qui n'a même pas été réalisé expérimentalement semble un exercice risqué pour l'investisseur le plus patient. Cela n'a peut-être pas d'importance, cependant.

Plusieurs rapports sur Venus Aerospace suggèrent qu'il est sur la bonne voie pour générer des revenus au cours des deux prochaines années. Il le ferait vraisemblablement en partageant sa propriété intellectuelle avec le ministère de la Défense. Comme AFWERX' investissement 60 millions $ dans les émissions Hermeus, l'Air Force et le DoD en général s'affairent à faire progresser la technologie hypersonique pour les missiles, les drones réutilisables, les satellites et les avions, ainsi qu'à stimuler la croissance du secteur privé.

L'enthousiasme du DoD n'est pas pour les transports commerciaux hypersoniques. Il recherche plutôt des véhicules plus petits réalisables de manière réaliste dans des délais courts. Un haut fonctionnaire de l'establishment scientifique et technologique de la défense / du gouvernement m'a dit: «Si le DoD est préoccupé par l'hypersonique, il pourrait se concentrer sur la défaite [c'est-à-dire contrer les armes hypersoniques]. Ils pourraient avoir besoin de tester la défaite [systems] et un drone pourrait permettre cela.

Comme Hermeus, Venus Aerospace envisage de développer d'abord un drone pour prouver sa technologie. La question de savoir si l'une ou l'autre des sociétés parvient finalement à un transport hypersonique n'est sans doute pas au cœur de leurs analyses de rentabilisation respectives ou de leurs investisseurs.

Avion spatial ou buste

On estime que Boom, qui est plus loin sur son chemin que Vénus, aura besoin de plus d'un milliard de dollars pour réaliser son transport supersonique.

Interrogé sur les coûts totaux pour Vénus, après une longue pause, Sassie Duggleby dit que leur estimation est de l'ordre du "milliard de dollars". Elle associe cela à la mise en garde selon laquelle Vénus a «des opportunités de revenus à un stade précoce avec le drone. Ce n'est pas un vaisseau spatial ou un buste.

« L'utilisation du financement gouvernemental pour aider à réduire ce risque est l'un de nos éléments clés, dit-elle. "Nous ne pensons pas que nous ayons besoin d'un milliard de dollars de financement en capital-risque avant d'y arriver."

Venus dit qu'elle dispose déjà d'un financement gouvernemental pour l'aider à y arriver. Cela peut provenir d'un contrat AFWERX Small Business Technology Transfer (STTR, Phase I-II), bien que je n'aie pas été en mesure de le confirmer. Si c'est le cas, cela a probablement rapporté à Vénus environ 800,000 XNUMX $.

La voie de la startup est celle que le couple dit avoir embrassée avec impatience après des années avec des entreprises établies. Dans cette veine, Sassie dit: «Allons-nous apprendre des choses et penser que nous devons pivoter? Bien sûr, mais c'est la joie du monde des startups. C'est la joie de l'innovation.

Cela ressemble à une messagerie mixte, une fonctionnalité également déposée dans les prétentions de Venus Aerospace de construire un avion spatial sans carbone et de voler d'ici 2030. Ceux qui y prêtent une attention particulière se rendront compte qu'il est généralement convenu que l'espace commence à 62 milles (330,000 XNUMX) au-dessus de la Terre. . Sassie Duggleby reconnaît que le véhicule fictif de Vénus ne se rend qu'à mi-chemin de l'espace - ou du Mach dont il aurait besoin pour échapper à la gravité terrestre. Pourquoi l'appeler un avion spatial alors?

"Nous l'appelons un avion spatial parce qu'il arrive principalement là-bas", propose Andrew Duggleby. « Nous ne sommes pas un véhicule aérobie. Nous ne sommes pas seulement un jet rapide. Il vaut donc mieux l'appeler un avion spatial.

Lorsque je fais remarquer que les passagers payants pourraient s'attendre à aller dans l'espace à bord d'un avion spatial, Sassie répond que « lorsque vous parlez d'avion spatial, les gens ont tendance à comprendre que ce n'est pas qu'un jet standard. »

Ils pourraient également comprendre qu'il est peu probable que le jet et la fusée de Vénus soient sans émissions de carbone (sans parler des intrants nécessaires à la construction d'un tel transport). Les biocarburants à faible teneur en carbone et les carburants d'aviation synthétiques sont à l'horizon, mais s'ils seront largement disponibles (ou à des prix compétitifs) d'ici 2030 est une question.

Quant à la fusée, la navette spatiale émettait principalement de la vapeur d'eau à partir du carburant liquide qu'elle brûlait. On ne s'attend pas à ce que l'avion de Venus fonctionne avec le même matériel. Et les scientifiques disent que nous n'avons pas de très bonnes données sur ce les fusées à carburant liquide émettent, notamment dans la haute atmosphère. Quel que soit le carburant de fusée utilisé par un avion de ligne hypersonique Venus Aerospace, il nécessitera également une manipulation spéciale dans les aéroports ou les spatioports.

Andrew Duggleby dit que ce n'est pas un défi majeur bien que les experts en carburants et en sécurité puissent être en désaccord. On se souviendra peut-être que l'énorme A380 d'Airbus a été exclu d'un certain nombre d'aéroports pour des considérations aussi banales que le besoin de matériel de rampe/piste renforcé et de différentes passerelles aériennes pour l'embarquement/débarquement des passagers.

Il faudrait également deviner que l'avion de ligne hypersonique de Venus aurait besoin de pistes de 10,000 15 pieds (Andrew dit qu'ils ont XNUMX routes/destinations candidates) et qu'il aurait peut-être une vitesse d'approche finale élevée avec des implications sur le trafic aérien. Les Duggleby ne voient pas de bosses majeures sur la route là-bas.

Étonnamment, ils disent que Vénus sera intégrée verticalement, y compris en construisant ses propres moteurs de fusée. Les suspects habituels de United Launch Alliance à Northrop-Grumman en passant par SpaceX ne font pas partie de leur plan, qui verra apparemment des moteurs fabriqués dans les installations de Houston Spaceport de la société.

Selon ses officiers en chef, une partie des 40 membres du personnel de Venus a de l'expérience dans la construction de fusées. Je n'ai pas demandé si cette expérience était plus axée sur les drones/véhicules à l'échelle que sur les véhicules à grande échelle. Quels volumes seront nécessaires est une autre question qui est restée sans réponse. Cela va au cœur de la proposition commerciale.

Venus n'a fait aucune projection publique sur le coût de ses avions. Le coût des billets est également inconnu. Sassie dit que l'entreprise a des modèles de coûts internes. «Nous aimerions le maintenir proche d'un prix de billet de première classe. Il y a beaucoup de facteurs et nous en sommes encore aux premiers stades de ce à quoi cela ressemblera réellement.

Ces facteurs incluent la fréquence des vols. La méthodologie de refroidissement et la conception de la cellule de Venus rendront possible une rotation de l'avion en deux heures, affirme Andrew Duggelby. Vénus vise quatre vols par jour. Contrairement aux fusées principales de la navette spatiale qui devaient être démolies après chaque vol, les RDRE des avions de Venus effectueront 100 vols réguliers avant les vérifications nécessaires du moteur et 1,000 XNUMX vols avant une vérification du niveau de reconstruction. "Oui, c'est un défi de taille", reconnaît Andrew, "mais notre conception initiale montre la faisabilité.

La faisabilité a été une question tant que de sérieux efforts de vol hypersonique ont existé depuis le début des années 1980 de British Aerospace. HOTOL véhicule de décollage / atterrissage conventionnel réutilisable à la fin des années 1980 inspiré de Reagan de la NASA Orient Express Projet d'avion hypersonique.

Le PDG de Venus Aerospace a qualifié l'entreprise à plusieurs reprises de "société technologique en phase de démarrage", ce qu'elle est sans aucun doute. Ses parties peuvent en fait valoir plus que le tout. C'est pourquoi il est curieux que Vénus ou d'autres constructeurs de transports hypersoniques potentiels claironnent publiquement un objectif de «voler» en 2030.

La raison, selon Richard Aboulafia d'AeroDynamic Advisory, se résume aux dollars d'investissement. "HOTOL, Orient Express et d'autres étaient à cinq ou dix ans" dans les années 10. Aujourd'hui, les [transports] hypersoniques sont dans cinq à dix ans. Quelle surprise."

« Urban Air Mobility a attiré des milliards de dollars. Oui, une grande partie est ridiculement sur-médiatisée, mais l'objectif [des entreprises UAM] est d'accumuler de l'argent. C'est le premier travail.

Venus Aerospace pourrait-il attirer le milliard de dollars dont il dit avoir besoin pour construire un transport hypersonique ? "Regardez l'investissement que l'UAM a attiré l'année dernière", dit Aboulafia. « La blague est sur nous. Quant à un milliard, alerte spoiler, ce n'est pas assez.

Les Duggleby étendent la métaphore "Home By Dinner" à l'accent mis par Venus Aerospace sur l'équilibre travail-vie personnelle, une caractéristique absente de la plupart des entreprises aérospatiales, disent-ils. Comment cela correspond à la conception, aux tests et à la construction d'un avion de ligne hypersonique volant à grande échelle d'ici 2030 n'est pas clair. Éviter assidûment les choses qui retardent le calendrier d'un projet - travail mal orienté, retravail, complication excessive - aidera, affirment-ils.

Poussé plus loin, Andrew dit que l'objectif de 2030 est vraiment un calendrier "pas plus tôt que". Sassie dit que c'est quelque chose à atteindre, qu'il faut peut-être cinq ans de plus pour « arriver à un produit aussi vite que possible ».

« Nous ne transigeons pas sur notre énoncé de mission en tant qu'entreprise », affirme-t-elle. Le transport hypersonique est « absolument la raison pour laquelle nous avons décidé de créer l'entreprise il y a deux ans. L'opportunité de marché est incroyable.

Lorsque LensCrafters a démarré au début des années 1980, il a lié son slogan à un objectif commercialement et technologiquement réalisable. Dans l'état actuel des choses en 2022, il semble qu'il faudrait des lunettes spéciales pour voir si Venus Aerospace a fait de même.