Plano audacioso de construir um avião de passageiros capaz de viajar a uma velocidade hipersônica é uma possibilidade remota, mas está chamando a atenção.
No início deste mês, um esqueleto curvo de alumínio de 12 metros de comprimento estava esperando na cavernosa fábrica da Hermeus, em Atlanta. Era o protótipo de um drone chamado Quarterhorse, que nunca voará. Em vez disso, ele está programado para testes de solo a partir de setembro.
O CEO da Hermeus, AJ Piplica, e seus cofundadores acreditam que esse é o primeiro passo em um longo caminho para um objetivo audacioso: construir um avião capaz de transportar 20 passageiros em velocidade hipersônica – cinco vezes mais rápido que o som, ou a 6 mil quilômetros por hora.
Imagine ir de Nova York a Paris em 90 minutos. Um avanço e tanto das sete horas e meia de um voo comercial hoje.
Já se passaram 20 anos desde o último voo do Concorde, o jato supersônico inovador, que realizava o trajeto em cerca de quatro horas, mas nunca foi lucrativo. Até agora, nenhuma das startups que tentaram trazer de volta as viagens supersônicas saiu do papel.
Piplica reconhece que a Hermeus enfrenta desafios técnicos ainda mais difíceis na construção de um avião comercial que pode voar por longos períodos sofrendo o calor intenso e a dinâmica adversa criada à medida que ultrapassa a velocidade do som. Mas esse não é o maior problema, diz Piplica, 35 anos. “Os desafios de negócios são, na verdade, os mais difíceis. Você não vai levantar bilhões de dólares apenas para desenvolver uma aeronave de passageiros”, afirma.
A solução de Piplica: testar a tecnologia em grande parte às custas do Pentágono, desenvolvendo drones hipersônicos pequenos e aproveitando a urgência de Washington para alcançar a Rússia e a China no lançamento de modelos manobráveis.
O Quarterhorse serve como um banco de testes reutilizável para submeter materiais e equipamentos a condições de alta velocidade. A Hermeus ganhou um contrato de US$ 30 milhões com a Força Aérea dos EUA que será destinado à construção e aos testes de três versões da aeronave. O primeiro voo está previsto para 2024, e Piplica diz que espera que o custo total de desenvolvimento seja inferior a US$ 100 milhões.
Um segundo drone, Darkhorse, cujos testes a Hermeus espera iniciar em 2026, também está planejado para ser usado como veículo de vigilância e ataque de longo alcance.
Se der certo, quando a Hermeus começar a construir o Halcyon, seu avião comercial planejado, Piplica diz que eles terão construído de seis a dez protótipos do Quarterhorse e do Darkhorse e encontrado soluções para muitas das incógnitas técnicas do voo de alta velocidade.
Afinal, diz Piplica, os humanos têm apenas cerca de 30 minutos de experiência em Mach 4 com as chamadas aeronaves que respiram. Esses aviões usam o oxigênio a seu redor como combustível em vez de carregá-lo a bordo como os foguetes, deixando menos espaço para carga útil, como passageiros. Quando todos os testes estiverem concluídos, Piplica espera ter uma frota de drones hipersônicos obtendo receitas sólidas e realizando missões do Departamento de Defesa.
Nesse ponto, diz ele, a Hermeus “terá construído uma base financeira suficientemente forte para realmente investir na transição para Halcyon sem uma quantidade ridícula de capital privado”.
Com base nesse plano de negócios, a Hermeus levantou US$ 119 milhões, com uma rodada B concluída em março de 2022, com uma avaliação de US$ 400 milhões. Os objetivos ambiciosos garantiram à empresa um lugar na Next Billion-Dollar Startups da Forbes deste ano, lista de 25 empresas apoiadas por capital de risco que acreditamos terem maior probabilidade de atingir uma avaliação de US$ 1 bilhão.
Ciência estranha
O objetivo da Hermeus de ter aviões comerciais em serviço em meados de 2030 é uma tarefa incrivelmente difícil, dizem especialistas. O desafio não é atingir velocidades hipersônicas – mísseis e veículos espaciais fazem isso regularmente. A dificuldade está em construir algo que possa sustentar essas velocidades e tensões e que seja reutilizável, diz Luca Maddalena, pesquisador de hipersônica da Universidade do Texas, em Arlington.
O atrito com o ar cria progressivamente mais calor à medida que a aeronave acelera. Para se adaptar, o avião espião SR-71 Blackbird, que estabeleceu o recorde de aeronave tripulada mais rápida em Mach 3,3 em 1976, tinha seções de asas em liga de titânio que eram onduladas para permitir que se expandissem à medida que o material esquentava.
Uma aeronave se torna supersônica quando excede a velocidade do som, ou Mach 1, mas não há uma velocidade específica na qual o território hipersônico começa, já que ele é definido por sua dinâmica peculiar. À medida que as velocidades aumentam acima de Mach 5, o calor começa a causar reações químicas no ar ao redor do veículo. O oxigênio e o nitrogênio se dividem em átomos individuais e podem reagir com a superfície da aeronave.
Um requisito fundamental para tornar viável um avião hipersônico será sua durabilidade. “Ele não pode chegar com metade da vida que um veículo subsônico tem hoje”, diz Mary Jo Long-Davis, chefe do Projeto de Tecnologia Hipersônica da NASA. “Isso não fechará o modelo de negócios”, completa.
Piplica admite que não há como prever a vida útil ou o cronograma de manutenção do Halcyon. “Os dados não existem”, diz ele. A Hermeus pretende obter as informações através do Quarterhorse e Darkhorse, e pode ter uma chance devido ao atual zelo do governo dos EUA em desenvolver armas hipersônicas.
Opção de escolha
O Congresso deu ao Pentágono US$ 5,8 bilhões em 2023 para cerca de 70 programas hipersônicos, acima dos menos de US$ 500 milhões em 2016. Mas o progresso tem sido lento, em parte devido a um número insuficiente de túneis de vento capazes de simular condições hipersônicas e ao lento ritmo dos testes de voo — muitos programas gerenciam apenas alguns testes de voo por ano. Essa, inclusive, é uma das razões pelas quais a Hermeus pode estar certa ao tentar construir primeiro drones que possam ser usados para testar componentes em voo.
Piplica e seus cofundadores – CTO Glenn Case, COO Skyler Shuford e Diretor de Produto Mike Smayda – têm experiência na indústria espacial e trabalharam juntos na Generation Orbit, que estava desenvolvendo um foguete líquido lançado do ar para testes de voo hipersônico. Eles acham que podem reduzir os custos imitando as startups espaciais na construção de uma série de aeronaves que progressivamente resolvem os problemas do voo hipersônico.
Por exemplo, o Quarterhorse voará acima de Mach 3 apenas por alguns minutos, então o Hermeus não terá que resolver os problemas de gerenciamento de calor de um drone hipersônico de voo mais longo, muito menos aqueles necessários para manter os passageiros vivos. Quarterhorse testará o sistema de propulsão respiratório, que foi projetado para ser relativamente acessível.
Tanto o Quarterhorse quanto o Darkhorse serão movidos desde a decolagem por um motor de caça a jato pronto para uso que impulsionará a aeronave para perto de Mach 3, rápido o suficiente para acender um ramjet, que não possui partes móveis e depende do movimento para frente para comprimir o ar necessário para queimar combustível de forma eficiente. Os ramjets estão em desenvolvimento há décadas e são uma tecnologia relativamente madura, diz Piplica.
No ano passado, a empresa demonstrou que o sistema de propulsão, denominado Chimera, poderia fazer a transição para um ramjet em um túnel de vento de alta velocidade.
O Darkhorse está planejado para ser cerca de 50% mais longo que o Quarterhorse e capaz de atingir um alcance de Mach 5 de mais de 1,6 mil km por hora. Com os avanços no radar ameaçando anular as propriedades furtivas das aeronaves dos EUA, como o caça F-35, Piplica argumenta que a velocidade do Darkhorse dará à Força Aérea a capacidade de continuar a operar no espaço aéreo de adversários como a China, que possuem defesas aéreas avançadas.
Custo da velocidade
Quanto maior o número Mach, mais materiais exóticos serão necessários – e maiores serão os custos de manutenção, diz Long-Davis da NASA. Também aumentando com a velocidade estão os custos de combustível e os prováveis preços das passagens, de acordo com alguns estudos financiados pela NASA nos últimos quatro anos sobre a economia do transporte aéreo de alta velocidade.
Os estudos sugerem que o maior potencial de mercado é para aeronaves que navegam na faixa relativamente tranquila de Mach 2 a Mach 3, com 20 a 30 passageiros.
Um avião Mach 5 para 20 passageiros e com alcance de 6,4 mil quilômetros poderia ter preços de passagens superiores a US$ 10 mil, de acordo com um estudo da SpaceWorks.
Fonte: Forbes
