Η προσέγγιση «Private Money» της μονάδας αμυντικής καινοτομίας στοχεύει στην παραγωγή επαναχρησιμοποιήσιμων υπερηχητικών δοκιμαστικών αεροσκαφών γρήγορα

Η εκπληκτική ταχύτητα σε απίστευτες θερμοκρασίες δεν είναι το μόνο πράγμα που κάνει δύσκολη την έρευνα για τους υπερηχητικούς. Η πολύ μικρή υποδομή δοκιμών, από αεροσήραγγα έως πραγματικά αεροσκάφη δοκιμών πτήσης, περιορίζει την έρευνα. Η Μονάδα Αμυντικής Καινοτομίας στοιχηματίζει ότι οι ιδέες του ιδιωτικού τομέα και τα κεφάλαια του ιδιωτικού τομέα μπορούν να κάνουν τα πράγματα να συμβούν πιο γρήγορα.

Η Μονάδα Αμυντικής Καινοτομίας (DIU) είναι ουσιαστικά ο εσωτερικός εμπορικός επιταχυντής υιοθέτησης τεχνολογίας του Πενταγώνου. Στελεχωμένο από ένα μείγμα ενεργών εμπειρογνωμόνων στον στρατιωτικό και τεχνολογικό τομέα, επιδιώκει να βρει εμπορικές λύσεις στην πόρτα, να κλιμακωθούν και να εφαρμοστούν σε προβλήματα του Υπουργείου Άμυνας.

Το χαρτοφυλάκιο των τεχνολογιών στον κυβερνοχώρο, της αυτονομίας και του διαστήματος που κατάφερε η DIU να μεταβεί στον στρατό είναι απόδειξη κάποιας επιτυχίας. Χτισμένες στην υπόσχεση για κέρδη από μη παραδοσιακές ιδιωτικές εταιρείες, αυτές οι λύσεις αναδύονται και αναπτύσσονται εκτός αμυντικών κύκλων με εναλλακτική επίλυση προβλημάτων και ρυθμό που η κυβέρνηση δεν μπορεί να ανταποκριθεί. Αυτό ελπίζει να αξιοποιήσει η DIU για να προωθήσει την ανάπτυξη στρατιωτικών υπερηχητικών.

«Γνωρίζουμε ότι τα ιδιωτικά χρήματα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή [εμπορικών] υπερηχητικών μεταφορών για επιβάτες και φορτία», λέει ο Barry Kirkendall, τεχνικός διευθυντής της DIU για το διάστημα. «Πριν από πέντε ή δέκα χρόνια, αυτό δεν ήταν έτσι, αλλά είναι τώρα. Θέλουμε να αξιοποιήσουμε αυτές τις ιδιωτικές επενδύσεις, αυτές τις εταιρείες για το Υπουργείο Άμυνας».

Αντίστοιχα, η DIU έχει ξεκινήσει μια πρωτοβουλία που ονομάζεται HyCAT (Υπερηχητικές και Υψηλού Ρυθμού Αεροπορικές Δοκιμές Δυνατότητες). Επιδιώκει εμπορικούς εταίρους να επιδείξουν ένα πρωτότυπο δοκιμαστικό αεροσκάφος που μπορεί να πετάξει και να ελίσσεται με ταχύτητα μεγαλύτερη από 5 Mach, να μεταφέρει δύο πειραματικά ωφέλιμα φορτία, να εκτελεί πτήσεις «μεγάλης αντοχής» και να καταγράφει δεδομένα απόδοσης κατά την πτήση. Οι πιθανοί εργολάβοι θα πρέπει να πετάξουν εντός 12 έως 24 μηνών.

Σύμφωνα με τα πρότυπα της υπερηχητικής έρευνας είναι ένα μικρό παράθυρο. Αλλά δεδομένης της ζήτησης για υπερηχητικές δοκιμές και των καθυστερήσεων που αντιμετωπίζει τώρα η Αμερική, πρέπει να είναι.

«Η έρευνα για τα υπερηχητικά αρχικά αξιοποίησε την υποδομή πυραύλων [των ΗΠΑ], τα πεδία δοκιμών, τα εργοστάσια και τους σχεδιαστές», παρατηρεί ο Kirkendall. «Το έργο των πυραύλων δεν επιβραδύνθηκε ποτέ. Αυτό που άλλαξε ήταν ο ρυθμός [της έρευνας] αυξήθηκε και ως αποτέλεσμα η υποδομή μας δεν μπορούσε να το διαχειριστεί. Έτσι, βρισκόμαστε στηριζόμαστε σε αεροσήραγγα και σε περιοχές δοκιμών που δεν έχουν σχεδόν καθόλου διαθεσιμότητα. Δεν έχουμε την πολυτέλεια να χτίσουμε νέες υποδομές και νέες σειρές, επομένως αναζητούμε άλλη λύση».

Η εθνική υποδομή δοκιμών γερνάει επίσης. ΕΝΑ αναφέρουν που εκδόθηκε πέρυσι από το Κυβερνητικό Λογιστικό Γραφείο επισήμανε ότι 14 από τις 26 αεροδυναμικές σήραγγες του Υπουργείου Άμυνας, της NASA και του Τμήματος Ενέργειας που μπορούν να υποστηρίξουν την υπερηχητική έρευνα κατασκευάστηκαν τη δεκαετία του 1970. Νέες εγκαταστάσεις αεροδυναμικής σήραγγας ιδιωτικού τομέα βρίσκονται υπό κατασκευή στο Πανεπιστήμιο Purdue και αλλού αλλά το κόστος τους είναι υψηλό και η ολοκλήρωση απέχει χρόνια.

Επιπλέον, οι εγκαταστάσεις εδάφους και εργαστηριακών δοκιμών δεν μπορούν να δώσουν τις γνώσεις που μπορούν να δώσουν τα πραγματικά ιπτάμενα υπερηχητικά οχήματα με ειδικά κατασκευασμένα ωφέλιμα φορτία. Οι διαδρομές υπερηχητικής αεροσήραγγας είναι σύντομες, οι μεγαλύτερες διαρκούν λίγα δευτερόλεπτα. Οι αισθητήρες και τα όργανα που μπορούν να τοποθετηθούν σε σήραγγες ή σε αντικείμενα δοκιμής είναι περιορισμένα, επιτρέποντας γενικά "στιγμιότυπα" δεδομένων αντί για μεγαλύτερες ροές πληροφοριών.

Όσες μικρές δοκιμές πτήσης έχουν γίνει με πυραύλους και λίγα υπερηχητικά οχήματα περιορίζονται ομοίως από προκλήσεις αισθητήρων, τηλεμετρίας και εμβέλειας. Μόνο μερικά υπερηχητικά οχήματα πτήσης μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν με μεγάλα διαστήματα μεταξύ των πτήσεων. Η πλειοψηφία πέφτει στον ωκεανό όπου η ανάκτηση είναι δύσκολη έως αδύνατη.

Πριν ενταχθεί στο DIU, ο Kirkendall διηύθυνε το πρόγραμμα για τα αποτελέσματα των πυρηνικών όπλων στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore. Συγκρίνει την προφανή αδυναμία δοκιμής και οργάνων πυρηνικών εκρηκτικών συσκευών με την πρόκληση των υπερηχητικών και μας υπενθυμίζει ότι τα πειράματα σε εργαστηριακές ή προσομοιωμένες ρυθμίσεις πτήσης δεν «κλιμακώνονται» πάντα με ακρίβεια.

«Λείπει ένα ενδιάμεσο βήμα. Χρειαζόμαστε τις αεροδυναμικές σήραγγες, είναι κρίσιμες. Χρειαζόμαστε την πλήρη δοκιμασία πτήσης πιστότητας των όπλων. Αλλά υπάρχει ένα ολόκληρο κενό στη μέση. τεχνολογίες ειδικές για τις δοκιμές που δεν είναι πλήρως ενσωματωμένες που ενδέχεται να μειώσουν τον κίνδυνο. Αυτό προσπαθούμε να αντιμετωπίσουμε».

Το αίτημα για πληροφορίες HyCAT της DIU (RFI), ζήτησε «δυνατότητες ενδιαφέροντος», συμπεριλαμβανομένων:

• Ελάχιστη πτήση τριών λεπτών σε σχετικό υπερηχητικό περιβάλλον δοκιμής με σχεδόν σταθερές συνθήκες πτήσης, δυναμικής πίεσης τουλάχιστον 1,000 λίβρες ανά τετραγωνικό πόδι.
• Δυνατότητα πιστοποίησης για πτητικές δοκιμές στις ΗΠΑ ή σε συναφείς περιοχές σύμφωνα με τους υπάρχοντες κανονισμούς ασφάλειας πτήσεων.
• Συνολική πειραματική χωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου τουλάχιστον 20 λίβρες με προσαρμογή για ηλεκτρική ενέργεια ωφέλιμου φορτίου.

Υπάρχουν πολλές εταιρείες του ιδιωτικού τομέα των οποίων ο στόχος είναι να αναπτύξουν υπερηχητικά εμπορικά επιβατικά και φορτηγά αεροσκάφη μέχρι κάποια θολή μελλοντική ημερομηνία. Ίσως η πιο γνωστή είναι η Hermeus, μια εταιρεία με έδρα την Ατλάντα που έχω καλύψει προηγουμένως η οποία έχει ήδη αξιοποιήσει τη χρηματοδότηση AFWERX της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ για να αναπτύξει ένα υπερηχητικό όχημα δοκιμής πτήσης τετάρτης κλίμακας, που μεταφέρει ωφέλιμο φορτίο που ονομάζεται "Τέταρτο» στο δρόμο για την κατασκευή ενός υπερηχητικού αεροσκάφους, υποτίθεται για προεδρική χρήση.

«Αυτά τα άρθρα δοκιμής τριμήνου και μισής κλίμακας είναι κάτι που μπορεί να βοηθήσει το Υπουργείο Άμυνας», επιβεβαιώνει ο Kirkendall. «Δεν χρειαζόμαστε ένα πλήρως ώριμο υπερηχητικό επιβατικό αεροπλάνο για να δοκιμάσουμε υπερηχητικά».

Το Quarterhorse έχει ένα πλεονέκτημα στο να είναι τόσο στο κατώφλι της πραγματικής πτήσης όσο και στο να είναι επαναχρησιμοποιήσιμο. Το τελευταίο στοιχείο είναι κρίσιμο, λέει ο Kirkendall, όχι μόνο για λόγους κόστους. "Η επαναχρησιμοποίηση είναι το κλειδί για την αύξηση του ρυθμού των δοκιμών και την κατανόηση του τι μόλις συνέβη σε μια δοκιμή."

Κατανοώντας «τι ακριβώς συνέβη» σε μια δοκιμή, ο Kirkendall παραπέμπει σε ένα είδος εγκληματολογικής προσέγγισης στην υπερηχητική έρευνα. Η εξέταση του οχήματος δοκιμής πτήσης και του ωφέλιμου φορτίου του μετά την πτήση μπορεί να παρακάμψει ορισμένα από τα όρια συλλογής δεδομένων και τηλεμετρίας που σχετίζονται με τις υπερηχητικές δοκιμές.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η DIU δεν ζητά μόνο πρωτότυπα υπερηχητικά αεροσκάφη δοκιμής. Αναζητά επίσης καλύτερα συστήματα καταγραφής και μέτρησης πτήσης, συμπεριλαμβανομένων τεχνολογιών μετρολογίας ανώτερης ατμόσφαιρας και διαστημικής μέτρησης. Η DIU έχει ήδη φέρει κάποιες δυνατότητες στο πάσο, απονομή Το Raven Aerostar στρατοσφαιρικά μπαλόνια της Aerostar Technical Solutions υπέγραψε σύμβαση για την ενοποίηση ωφέλιμου φορτίου επικοινωνιών και αισθητήρων πέρυσι. Ο Kirkendall και άλλοι στο DIU τονίζουν επίσης τη συνεργασία με υπάρχοντα στοιχεία του Υπουργείου Άμυνας όπως το Global Hawk drones τα οποία η Πολεμική Αεροπορία επαναχρησιμοποιεί για συλλογή δεδομένων υπερηχητικής εμβέλειας.

«Πιστεύουμε ότι θα δούμε πολλές καινοτόμες προσεγγίσεις για τη λήψη δεδομένων από ένα υπερηχητικό όχημα δοκιμών που δεν έχουμε σκεφτεί αν είναι διαστημικό, με αερόστατο ή κάτι άλλο», λέει ο Ταγματάρχης Ryan Weed (USAF), διευθυντής του Διαστημικό χαρτοφυλάκιο της DIU. Αυτές οι καινοτόμες ιδέες, ελπίζεται ότι θα προέλθουν και από διεθνείς εταιρείες.

Η DIU άνοιξε σκόπιμα το HyCAT σε ξένες εταιρείες για να επιταχύνει περαιτέρω την έρευνα. «Θέλουμε αυτοί οι άνθρωποι να κάνουν αίτηση», επιβεβαιώνει η Kirkendall. Προβλέπει θέσεις από εταιρείες από τη συμμαχία «Five Eyes» (Αυστραλία, Καναδάς, Νέα Ζηλανδία, Ηνωμένο Βασίλειο & ΗΠΑ) συν τη Γερμανία, τη Γαλλία και την Ιαπωνία.

Από όπου κι αν προέρχονται οι απαντήσεις, θα χρειαστούν ενδελεχή έλεγχο. Η DIU κάνει τη δέουσα επιμέλεια ως θέμα ρουτίνας, αλλά η ασαφής φύση της βιομηχανίας μη αμυντικών υπερηχητικών αεροσκαφών – η οποία όπως ο κλάδος UAM και οι υπερηχητικές αερομεταφορές δεν έχουν ακόμη παράγει εμπορεύσιμα προϊόντα – μπορεί να απαιτήσει επιπλέον προσπάθεια.

Ο Kirkendall και ο Major Reed (πιλότος δοκιμής USAF) είναι και οι δύο ειδικοί στους αντίστοιχους τομείς τους και τονίζουν ότι η DIU διατηρεί υψηλή απαίτηση για αξιολογήσεις τεχνικής σκοπιμότητας. «Στο DIU δεν είναι μόνο η τεχνική σκοπιμότητα», προσθέτει ο Reed. «Είναι επίσης η υγεία της [εταίρου] εταιρείας. Μπορεί αυτή η εταιρεία να προσφέρει την τεχνολογία που έχει;»

Δεδομένης της υπερβολικά πληθωρικής ροής ιδιωτικών χρημάτων προς παρόμοιες εταιρείες στον χώρο της UAM, οι πιθανοί κατασκευαστές υπερηχητικών αεροσκαφών μπορεί πράγματι να έχουν έναν πιο υγιή ισολογισμό από το δυναμικό ανάπτυξης προϊόντων. Αλλά η πολύπλευρη προσέγγιση της DIU για την αξιολόγηση των υποψηφίων HyCAT θα πρέπει να διαχωρίσει το ζιζάνιο από το άχυρο, λένε οι διευθυντές του.

Ο Ταγματάρχης Reed επισημαίνει ότι το κάνουν σκόπιμα για να μην «εμποδίσουν την πρόοδο μιας εταιρείας προς τα δικά τους προϊόντα» Πιστεύει ότι ο μόνος τρόπος για να είναι επιτυχημένη η HyCAT είναι η εστίαση σε λύσεις για τις οποίες η άμυνα δεν είναι η κύρια εφαρμογή.

Μιλώντας για αιτήσεις, οι ενδιαφερόμενοι εργολάβοι έχουν περιθώριο μέχρι αυτή την Παρασκευή να κάνουν τις προσφορές τους για το HyCAT. Όταν μίλησα με τους Kirkendall και Reed την περασμένη εβδομάδα, είχαν λάβει μόνο λίγες προτάσεις. «Ποτέ δεν βλέπεις τίποτα να έχει μετατραπεί μέχρι την πικρή τελευταία στιγμή», διαβεβαιώνει η Kirkendall. Η DIU αναμένει «μερικές δεκάδες» απαντήσεις.

Εάν όντως έρχονται σε αριθμούς, τα ιδιωτικά χρήματα πίσω τους μπορεί να πληρώσουν το παλιό αστείο ότι οι υπερηχητικές συσκευές είναι το «όπλο του μέλλοντος» τα τελευταία 60 χρόνια.