Você poderia viajar de Nova York para Los Angeles em 12 minutos?

Alguns voos passam tão rápido que os atendentes mal têm tempo de abrir o carrinho de bebidas. Outros se arrastam o suficiente para o jantar, alguns filmes e uma noite inteira de sono. E se você pudesse obter o melhor dos dois, fazendo um passeio de Nova York a Tóquio em, digamos, 90 minutos? Você arriscaria a mãe de todo o jet lag se pudesse atravessar o país em menos tempo do que o necessário para passar pela segurança do aeroporto ?

Essas eram as perguntas em nossas mentes enquanto lemos sobre o segundo voo de teste do Falcon Hypersonic Technology Vehicle (HTV-2), uma aeronave da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA (DARPA) prometendo velocidades de voo iguais ou superiores a Mach 20, ou 20 vezes a velocidade do som.

O Lockheed Martin HTV-2 não era um avião de passageiros ou mesmo um caça, mas sim um banco de testes não tripulado lançado por foguete para tecnologias hipersônicas. Com os dados fornecidos, o Pentágono planeja desenvolver veículos Prompt Global Strike – aviões capazes de atingir alvos em todo o mundo com pouco ou nenhum aviso – idealmente, em 60 minutos ou menos. Pense neles como os equivalentes não tripulados de foguetes de mísseis de cruzeiro , ou como motoristas de pizza da Domino's muito violentos (sem reembolsos para entregas que demoram mais de 30 minutos) [fontes: DARPA ; Weinberger ].

Infelizmente, o segundo teste do HTV-2 da DARPA, como o primeiro, começou com perda de contato e terminou com uma vala de autodestruição no Oceano Pacífico [fontes: AFP ; Pappalardo ]. Em um caso clássico de boas e más notícias, a DARPA melhorou a estabilidade aerodinâmica em relação ao primeiro teste, apenas para observar golpes inesperados arrancando grandes pedaços de pele da nave no segundo [fontes: DARPA ; Ferrão ].

Onde isso deixa o futuro viajante, que está mais interessado em reuniões do que em mísseis? É difícil dizer. Em novembro de 2012, um punhado de candidatos fez fila para preencher o espaço de mercado há muito vazio do Concorde, de gigantes como Boeing e European Aeronautic Defence and Space Company NV (EADS), a empresa controladora da Airbus, a novos e promissores como XCOR e HyperMach. Enquanto isso, a Virgin Galactic e a Sierra Nevada Space Systems mantêm seu foco no desenvolvimento de aviões espaciais suborbitais.

No entanto, apesar do que seus flacks de marketing possam chamá-los, a maioria desses veículos é supersônica, não hipersônica, e por boas razões. Atravessar o limiar punitivo de Mach 5, a delineação tradicional entre supersônico e hipersônico, significa enfrentar a física atmosférica enlouquecida.

1. Física Embaralhada
2. Hipersônico: não acredite no hype
3. O embaralhamento suborbital

O segundo teste do agora extinto HTV-2 atesta as realidades implacáveis ​​do voo hipersônico [fonte: Pappalardo ]. Até mesmo o Concorde, que atingiu uma velocidade supersônica de 2.172 km/h, foi desligado após 27 anos devido a problemas de segurança e preocupações com custos [fonte: Novak ].

A física é um capataz severo. À medida que um avião acelera em direção à barreira do som, o ar para de "sair do caminho" e se comprime em uma parede que um avião deve perfurar. O arrasto, a sustentação e a combustão ficam totalmente esquisitos em tais velocidades, e algumas adaptações supersônicas, como asas delta e ramjets - motores a jato simples que comprimem o ar graças ao impulso para frente da nave - variam de ineficientes a ineficazes em velocidades mais baixas [fontes: Querido ; NASA ].

Os aviões hipersônicos envolvem soluções ainda mais especializadas, como blindagem ablativa com dissipação de calor e ramjets de combustão supersônica , ou scramjets , para propulsão [fontes: Darling ; NASA ]. Mesmo em velocidades hipersônicas "baixas" (Mach 5-10), as moléculas de ar se ionizam em plasma eletrificado e quimicamente reativo, produzindo reações exotérmicas (liberação de calor) que se somam ao já monstruoso calor de atrito [fontes: Fletcher ; NASA ].

Para ir de Nova York a Los Angeles em 12 minutos, seria necessário voar 22 vezes mais rápido que um jato comercial. Em tais velocidades, o ar não flui ao seu redor - você o atravessa, gerando pressões punitivas e temperaturas de superfície de 3.500 F (1.900 C) derretendo o aço. Os aviões supersônicos ostentam linhas afiadas para cortar o ar, mas as aeronaves hipersônicas devem assumir uma forma mais romba para dissipar melhor o calor, não muito diferente de uma cápsula de comando da Apollo. Os flaps lutam para superar a inércia do veículo, e as manobras exigem sensores precisos e resposta quase instantânea [fontes: DARPA ; Fletcher ; NASA ].

Adicionar pessoas de volta à mistura aumenta a dificuldade em uma ordem de magnitude. É difícil imaginar uma fuselagem de jato de passageiros compatível com a aerodinâmica do voo hipersônico. Além disso, qualquer avião capaz de superar esse problema precisaria passear, não correr, para ganhar velocidade, para que seus passageiros não se queixassem de serem achatados como panquecas durante decolagens, pousos e curvas.

Um corpo humano pode suportar uma carga de força de 2-3 G's (duas a três vezes a gravidade da Terra ) por um bom tempo, especialmente na direção para frente, mas não espere que um cliente com altos salários tolere o desconforto de até 1 G por mais de alguns minutos. No entanto, tais acelerações podem ser inevitáveis: para voar em velocidades hipersônicas, os aviões podem contar com especializações que os tornam porcos desajeitados em velocidades mais baixas; assim, eles podem exigir propulsores de foguetes - e as forças G que eles envolvem - para atingir altitude e velocidade de voo [fontes: NASA ; Zuidema et ai. ].

Os requisitos de um verdadeiro avião hipersônico, muito menos de um Mach 20, podem não funcionar bem com os requisitos de conforto e segurança de um jato de passageiros. No entanto, se você acredita no hype, os veículos hipersônicos em breve dominarão os céus militares e civis.

Fora deste mundo

O voo espacial tem uma relação especial com o voo hipersônico. Alguns dos voos sem motor mais rápidos da história foram as cápsulas de comando Apollo, que voaram a 33 milhas (53 quilômetros) de altitude e 24.600 mph (39.600 km/h), ou Mach 32,5, durante a reentrada [fontes: Fletcher ].

As naves espaciais que entram nas atmosferas de outros planetas alcançaram velocidades ainda mais rápidas. A sonda Galileo entrou na atmosfera de Júpiter em 21 de setembro de 2003, a 134.200 mph (216.000 km/h) a uma altitude de 620 milhas (1.000 quilômetros). Embora a velocidade de entrada do Galileu tenha ultrapassado em muito a do Apollo, ela equivale a apenas Mach 28. Por quê? A velocidade do som está relacionada à compressibilidade e fluxo de um fluido, que é uma função de sua temperatura, pressão e composição - neste caso, uma atmosfera de hidrogênio-hélio a uma temperatura de cerca de 800 K (980 F ou 527 C). [fontes: Fletcher ].

Aviões de passageiros hipersônicos - e voos de uma hora de Nova York a Londres - são elogiados há cerca de 60 anos. A questão não é se algumas aeronaves militares ou privadas atingirão esse objetivo, mas quando – ou se – Joe e Jane Carryon irão viajar em uma.

Em seu discurso sobre o Estado da União de 1986, o presidente dos Estados Unidos, Ronald Reagan, pediu o desenvolvimento de um "Expresso do Oriente", um avião que poderia voar de Nova York a Tóquio em duas a três horas. O planejado Rockwell X-30, um transatlântico de passageiros de estágio único para órbita (SSTO), foi destruído antes de chegar ao estágio de protótipo [fonte: Sanger ].

O voo supersônico pode retornar, mas provavelmente não em breve. Em 2012, um concorrente em desenvolvimento é o sistema de Transporte Hipersônico de Emissão Zero (Zehst), uma criação movida a biocombustível de algas marinhas de uma colaboração entre a EADS e o Japão, que planeja lançar a nave por volta de 2040 ou 2050 [fontes: Jones ; Muro ]. Zehst viajará com o dobro da velocidade e altitude do Concorde, a um preço de passagem de cerca de € 6.000 (US$ 8.500) [fonte: Lichfield ].

Se for bem-sucedido, o Zehst transportará de 50 a 100 pessoas entre Paris e Tóquio em 2,5 horas (em comparação com as 11 atuais) usando três sistemas de propulsão. Dois turbofans impulsionarão o avião em uma subida íngreme para cerca de Mach 0,8, após o qual dois foguetes irão assumir o controle, acelerando o veículo para Mach 2,5 - rápido o suficiente para ramjets entrarem em ação e impulsionar o avião para cerca de Mach 4. destino, o avião deslizaria, com seus turbofans funcionando novamente, e pousaria sob força [fonte: Wall ].

O principal concorrente da Airbus, a Boeing, abandonou seu supersônico Sonic Cruiser para desenvolver o subsônico 787 Dreamliner , mas você nunca pode descartar a empresa completamente – principalmente devido aos seus contratos militares, que a mantêm firmemente no jogo de aeronaves de alta velocidade. Apesar de seu histórico de testes duvidosos, a tecnologia por trás do X-51A WaveRider da Boeing - que voa em sua própria onda de choque e quebrou Mach 5 várias vezes - pode formar a base para eventuais aplicações espaciais ou comerciais [fontes: Bartkewicz ; Boing ].

Enquanto isso, a empresa aeronáutica europeia HyperMach anunciou o SonicStar, um avião sem lança sônica projetado para voar duas vezes mais rápido que o Concorde. De acordo com a HyperMach, o SonicStar fará um cruzeiro a Mach 3,6 a uma altitude de 18.300 metros e transportará de 10 a 20 passageiros entre Nova York e Dubai em duas horas e 20 minutos. A empresa acredita que pode fazer o avião voar até junho de 2021 [fonte: Jones ].

Adotando uma abordagem suborbital, a empresa aeroespacial XCOR, com sede na Califórnia, está trabalhando no Lynx, uma aeronave comercial de dois lugares projetada para voos supersônicos de alta altitude. Se for bem-sucedido, o Lynx navegará a mais de 2.500 mph (4.000 km/h) a uma altitude de 62 milhas (100 quilômetros), depois descerá, minimizando o arrasto, atrito e turbulência atmosféricos problemáticos [fonte: Waldron ].

Considerando tudo, trocar o sonho hipersônico pelo voo hiperbólico pode fazer sentido prático.

O "Concordski"

Embora o Concorde governe os céus supersônicos na memória das pessoas, o Tupolev Tu-144, de fabricação soviética, foi o primeiro avião de transporte supersônico a entrar em serviço comercial. No entanto, o Concorde superou em muito seu concorrente soviético: em 1978, o Tu-144 interrompeu o serviço após 102 voos de passageiros, mortos pela falta de alcance do avião e inúmeras falhas técnicas. A NASA e a Rússia usaram mais tarde um Tu-144 modificado como laboratório voador para estudar voos supersônicos [fonte: NASA ].

The problem with fast flying is that disturbances can propagate only so fast through a fluid, including air. Approach or exceed that speed, and it's the difference between gliding through a pool of water and belly flopping from the high dive. Rather than fight such a brutal battle, some opt to avoid the atmosphere entirely and make space-skimming suborbital hops.

Space planes -- fully reusable spacecraft that fly in space or atmosphere -- and high-altitude commercial hoppers have resurged with the growth of the commercial spaceflight industry. Ideally, such craft could take off and land from runways but, for now at least, they remain pipe dreams. Just as subsonic, supersonic and hypersonic designs work best in their own flight regimes, atmospheric propulsion and control systems diverge from those that work well in space. With this in mind, most designs rely on a two-stage plan, being carried aloft by a "mother ship" airplane or rocket before kicking in their onboard flight systems.

Por exemplo, a empresa de Richard Branson, Virgin Galactic, planeja transportar passageiros para a borda do espaço (cerca de 62 milhas, ou 100 quilômetros) no SpaceShipTwo, um foguete planador de 18 metros para seis pessoas pendurado abaixo do avião. Véspera da Mãe-Virgem. Quando o porta-aviões de fuselagem dupla atingir 50.000 pés (15.240 metros), a SpaceShipTwo se separará, voará e deslizará em direção à Terra depois de desacelerar sua reentrada por meio de uma técnica especial de arrasto de "empenamento" [fonte: Chang ]. A empresa de Branson também celebrou um acordo de cooperação com a Sierra Nevada Space Systems, possivelmente para atuar como revendedora de reservas de voos espaciais a bordo de sua nave de passageiros planejada, Dream Chaser [fonte: Chang ].

O Dream Chaser é um mini-ônibus reutilizável baseado no Bor-4, o extinto ônibus espacial da União Soviética. Ele será lançado através de um foguete Atlas V e pousará como um avião. A Sierra Nevada planeja contratar agências espaciais para transportar até sete astronautas e carga entre a Estação Espacial Internacional (ISS) e a Terra [fonte: Chang ]. Em agosto de 2012, o projeto recebeu US$ 212,5 milhões do programa Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap) da NASA para continuar o desenvolvimento [fonte: Sierra Nevada ].

Aviões espaciais podem precisar desses passageiros comerciais se não conseguirem acompanhar a concorrência por entregas espaciais. A Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) entregou carga à ISS em outubro de 2012 usando uma abordagem mais tradicional de foguete e cápsula. A Orbital Sciences Corp., que estava desenvolvendo um avião espacial até que o projeto perdeu o financiamento da NASA , adotou uma versão não reutilizável desse método para suas missões planejadas de abastecimento da ISS [fonte: Orbital ].

Voos suborbitais supersônicos, hipersônicos ou de salto alto podem ser a onda do futuro, mas só o tempo dirá se – ou quando – eles decolarão.

O mais rápido e o mais alto

Toda essa conversa de velocidade de ruptura no ar e altitude de roçar o espaço pode deixar você imaginando quão alto ou quão rápido já fomos.

Em novembro de 2012, o avião-foguete X-15 detém o recorde não oficial de velocidade do mundo, 4.520 mph (7.274 km/h, um hipersônico Mach 6,7), e o recorde não oficial de altitude, 354.200 pés (107.960 metros) [fontes: Darling ; Fletcher ; NASA ]. O X-15 foi o neto experimental do X-1 de Chuck Yeager, que primeiro quebrou a barreira do som a Mach 1,06 (702 mph, ou 1.130 km/h), e é ancestral do ônibus espacial e dos aviões espaciais modernos [fonte: Darling ].

Quanto aos aviões movidos a ar, Eldon W. Joersz estabeleceu o recorde de velocidade, 2.193,17 mph (3.529,56 km/h), em um Lockheed SR-71 Blackbird em 28 de julho de 1976 [fonte: FAI ]. Em 31 de agosto de 1977, o piloto soviético Alexandr Fedotov estabeleceu o recorde de altitude, subindo para 123.524 pés (37.650 metros) em seu MiG E-266M [fonte: FAI ].

Nota do autor: Você poderia ir de Nova York para Los Angeles em 12 minutos?

Cartas na mesa: não consigo imaginar um avião hipersônico que pudesse transportar passageiros suficientes para fazer um modelo de negócios que valesse a pena; nem posso conceber um que não assustasse os passageiros toda vez que voassem nele. No entanto, de alguma forma, a ideia de saltos suborbitais – especialmente lançados de uma nave-mãe de aeronaves – não me incomoda.

Talvez eu apenas pense que voar para o espaço, mesmo por alguns minutos, valeria a pena o risco. É uma pena que a Virgin Galactic não inclua uma classe técnica e provavelmente nunca incluirá; para essa vista, eu andaria em um bagageiro.

Espero estar errado, mas eu simplesmente não consigo ver o turismo espacial ou os "deslocamentos espaciais" como nada além de um playground para os ricos, se tanto. A tragédia disso é que, mesmo que eles decolem, os rostos de seus passageiros provavelmente permanecerão enterrados em seus BlackBerries durante todo o voo.

O que traz outro ponto: em nenhum momento da história tivemos menos necessidade de viajar e mais necessidade de conservar recursos. Vivemos em uma era de teletrabalho, teleconferência e reuniões virtuais, onde o "face time" está a um clique de distância. O nosso também é um momento de mudanças ambientais iminentes e aumento dos preços dos combustíveis. Sabiamente, projetistas de aviões como o Zehst se concentraram em tecnologias e combustíveis mais verdes, mas talvez esse dinheiro possa ser melhor gasto em outro lugar.

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