A principios de este mes, un esqueleto de aluminio curvado de 12 metros de largo esperaba en la fábrica de Hermeus en Atlanta. Era el prototipo de un dron llamado Quarterhorse. Nunca volará. En su lugar, está previsto que se someta a pruebas en tierra a partir de septiembre. El director ejecutivo de Hermeus, AJ Piplica, y sus cofundadores creen que es el primer paso en un largo camino hacia un objetivo audaz: construir un avión capaz de transportar 20 pasajeros a velocidad hipersónica, cinco veces más rápido que el sonido, o 6.195 kilómetros por hora. Imagínese viajar de Nueva York a París en 90 minutos. Toda una mejora respecto a las siete horas y media de un vuelo comercial actual.
Han pasado 20 años desde el último vuelo del Concorde, el innovador pero rentable avión supersónico. Hasta ahora, ninguna empresas emergente que ha intentado traer de vuelta los viajes supersónicos ha despegado. Piplica reconoce que Hermeus se enfrenta a retos técnicos aún más difíciles al construir un avión de pasajeros que pueda volar durante largos periodos de tiempo con el intenso calor y la extraña dinámica que se crea cuanto más se asciende por encima de la velocidad del sonido. Pero dice que ése no es el mayor problema. «Los retos empresariales son en realidad los realmente difíciles», dice Piplica, de 35 años, a Forbes. «No vas a recaudar miles de millones de dólares para desarrollar un avión de pasajeros».
La solución de Piplica: probar la tecnología en gran medida con el dinero del Pentágono desarrollando drones hipersónicos más pequeños, aprovechando la urgencia de Washington por alcanzar a Rusia y China en el campo de los misiles hipersónicos maniobrables.
Quarterhorse pretende servir de banco de pruebas reutilizable para someter materiales y equipos a condiciones de alta velocidad. Hermeus obtuvo un contrato de 30 millones de dólares de las Fuerzas Aéreas estadounidenses que se destinarán a la construcción y vuelo de tres versiones de la aeronave. El primer vuelo está previsto para 2024, y Piplica afirma que espera que el coste total de desarrollo sea inferior a 100 millones de dólares.
Un segundo avión no tripulado más grande, Darkhorse, que Hermeus espera empezar a probar en vuelo en 2026, también está previsto que se utilice como vehículo de pruebas, así como para la vigilancia y el ataque de largo alcance.
Si funciona, para cuando Hermeus llegue a construir Halcyon, su planeado avión de pasajeros, Piplica afirma que habrán construido sucesivamente entre seis y diez prototipos de Quarterhorse y Darkhorse y encontrado soluciones a muchas de las incógnitas técnicas del vuelo a alta velocidad. Después de todo, dice Piplica, los humanos sólo tienen unos 30 minutos de experiencia por encima de Mach 4 con los llamados aviones de respiración aérea, que utilizan el oxígeno que les rodea para la combustión del combustible en lugar de llevarlo a bordo como hacen los cohetes, lo que deja menos espacio para la carga útil, como los pasajeros. Cuando finalicen todas las pruebas, Piplica espera disponer de una flota de drones hipersónicos que obtengan sólidos ingresos realizando misiones del Departamento de Defensa.
En ese momento, dice, Hermeus «habrá construido una base financiera lo suficientemente sólida como para invertir realmente en hacer la transición a Halcyon sin una cantidad ridícula de capital privado».
Sobre la base de ese plan de negocio, Hermeus ha recaudado 119 millones de dólares, con una ronda B completada en marzo de 2022 a una valoración de 400 millones de dólares. Los ambiciosos objetivos de la empresa le valieron este año un puesto en la lista de Forbes de las 25 empresas respaldadas por capital riesgo que creemos que tienen más probabilidades de alcanzar una valoración de 1.000 millones de dólares.
Ciencia extraña
El objetivo de Hermeus de tener aviones en servicio a mediados de la década de 2030 es una tarea increíblemente difícil, dicen los expertos a Forbes.
El reto no es alcanzar velocidades hipersónicas; los misiles y los vehículos espaciales lo hacen regularmente. La dificultad estriba en construir algo que pueda mantener esas velocidades y tensiones y ser reutilizable, afirma Luca Maddalena, investigador de hipersónica de la Universidad de Texas en Arlington.
La fricción con el aire crea progresivamente más calor a medida que un avión acelera. Para adaptarse, el avión espía SR-71 Blackbird, que estableció el récord del avión tripulado de respiración aérea más rápido a Mach 3,3 en 1976, tenía secciones de ala de aleación de titanio onduladas para permitir que se dilataran al calentarse la piel. Tenía fugas de combustible en la pista porque los depósitos sólo se sellaban cuando el metal se hinchaba en vuelo.
Un avión se vuelve supersónico cuando supera la velocidad del sonido (denominado Mach 1), pero no hay una velocidad específica a la que comience el territorio hipersónico. Se define por su dinámica peculiar. Al aumentar la velocidad por encima de Mach 5, el calor empieza a provocar reacciones químicas en el aire que rodea al vehículo. El oxígeno y el nitrógeno se dividen en átomos individuales y pueden reaccionar con la piel del avión.
El avión ya no vuela en el aire que lo rodeaba en la pista. «Es una mezcla de gases diferentes», dice Maddalena, «y lo más probable es que sea diferente en cada punto del vehículo» debido a las variaciones de temperatura y presión. A mayor velocidad, parte del gas puede convertirse en plasma. Predecir cómo se comportará un avión requiere combinar la química y la mecánica cuántica con la aerodinámica. A los científicos aún les queda mucho trabajo por hacer.
Un requisito clave para que un avión hipersónico sea viable será su durabilidad. «No puede llegar con la mitad de vida útil que un vehículo subsónico actual», afirma Mary Jo Long-Davis, jefa del Proyecto de Tecnología Hipersónica de la NASA. «Eso no cerrará el modelo de negocio».
Piplica admite libremente que no hay forma de predecir una vida útil o un programa de mantenimiento para Halcyon. «Los datos no existen», afirma. Hermeus pretende conseguir la información a través de Quarterhorse y Darkhorse, y puede que tenga una oportunidad debido al actual afán del gobierno estadounidense por desarrollar armas hipersónicas.
El arma elegida
El Congreso concedió al Pentágono 5.800 millones de dólares en el año fiscal 2023 para unos 70 programas hipersónicos, frente a los menos de 500 millones de 2016. Pero el progreso ha sido lento, en parte debido a un número insuficiente de túneles de viento capaces de simular las condiciones hipersónicas y a la lentitud de las pruebas de vuelo. Muchos programas sólo consiguen realizar un par de ensayos de vuelo al año.
Esa es una de las razones por las que Hermeus puede estar dando en el clavo al proponerse construir primero aviones no tripulados que puedan utilizarse para probar componentes en vuelo.
Otros también están persiguiendo la oportunidad. Stratolaunch, anteriormente financiada por el difunto multimillonario de Microsoft Paul Allen, está desarrollando un vehículo de pruebas hipersónico autónomo propulsado por cohetes que se lanzará al aire desde su avión Roc, el más grande del mundo. Esta primavera, la Unidad de Innovación de Defensa adjudicó contratos a la empresa australiana Hypersonix y al laboratorio espacial y de cohetes Fenix de California para desarrollar bancos de pruebas hipersónicos.
Piplica y sus cofundadores –el director de tecnología Glenn Case, el director de operaciones Skyler Shuford y el director de producto Mike Smayda– tienen todos experiencia en la industria espacial y trabajaron juntos en Generation Orbit, que estaba desarrollando un cohete líquido lanzado desde el aire para pruebas de vuelo hipersónico. Creen que pueden contener los costes imitando a las empresas espaciales en la construcción de una serie de aeronaves que vayan superando progresivamente los problemas del vuelo hipersónico.
Por ejemplo, Quarterhorse sólo volará por encima de Mach 3 durante unos minutos, por lo que Hermeus no tendrá que resolver los problemas de gestión del calor de un dron hipersónico de vuelo más largo, por no hablar de los necesarios para mantener con vida a los pasajeros. Quarterhorse probará el sistema de propulsión por aire, que está diseñado para ser relativamente asequible.
Tanto Quarterhorse como Darkhorse serán propulsados desde el despegue por un motor de caza comercial que impulsará la aeronave hasta cerca de Mach 3, velocidad suficiente para encender un estatorreactor (ramjets), que no tiene piezas móviles y depende del movimiento hacia delante para comprimir el aire necesario para quemar el combustible de forma eficiente. Los ramjets llevan décadas en desarrollo y son una tecnología relativamente madura, afirma Piplica.
El año pasado, la empresa demostró que el sistema de propulsión, denominado Chimera, podía hacer la transición a un ramjet en un túnel de viento de alta velocidad.
Está previsto que Darkhorse sea aproximadamente un 50% más largo que Quarterhorse y capaz de un alcance a Mach 5 de más de 1.609 kiómetros. Con los avances en radar amenazando con anular las propiedades furtivas de aviones estadounidenses como el caza F-35, Piplica sostiene que la velocidad de Darkhorse dará a las Fuerzas Aéreas la capacidad de seguir operando en el espacio aéreo de adversarios como China, que cuentan con defensas aéreas avanzadas.
Otras empresas emergentes de aviones hipersónicos de pasajeros aspiran a ir aún más rápido que Hermeus, con una tecnología más exótica.
Venus Aerospace, con sede en Houston, está trabajando para perfeccionar un motor cohete de detonación rotativa, con el que planea propulsar un avión de 12 pasajeros que pueda volar a Mach 9 al borde del espacio. Inversores como la rama de capital riesgo de Airbus le han aportado 48 millones de dólares, según PitchBook.
La startup suiza Destinus planea un avión alimentado por hidrógeno diseñado para volar a Mach 15. Cuenta con 39 millones de dólares de financiación, según PitchBook.
El coste de la velocidad
Cuanto mayor es el número Mach, más materiales exóticos se necesitan y mayores son los costes de mantenimiento, afirma Long-Davis, de la NASA. También aumentan con la velocidad los costes del combustible y probablemente el precio de los billetes, según un puñado de estudios que la NASA ha financiado en los últimos cuatro años sobre la economía del transporte aéreo de alta velocidad. Están cargados de suposiciones, pero los estudios sugieren que el mayor potencial de mercado lo tienen los aviones que navegan en la gama relativamente tranquila de Mach 2 a Mach 3, con 20 a 30 pasajeros.
Según un estudio de SpaceWorks, un avión teórico de Mach 5 con capacidad para 20 pasajeros y 6.400 kilómetros de autonomía podría tener unos precios de billete superiores a los 10.000 dólares.
Piplica afirma que el rango de velocidades para el que se optimizará Chimera –Mach 3 a 5– da flexibilidad a Hermeus. Incluso si Mach 1 a 2 tiene más potencial para el servicio de pasajeros, Piplica argumenta que las empresas emergentes de aviones supersónicos se enfrentan a la desventaja de tener menos atractivo para los militares y ninguna perspectiva de vender productos intermedios para financiar su camino hacia el objetivo final, como Hermeus espera hacer con sus aviones no tripulados previstos.
Pero el Pentágono es famoso por experimentar con nuevas tecnologías y luego cambiar de rumbo. Tras el fuerte aumento del gasto en el desarrollo de armas hipersónicas en la Administración Trump, los críticos se preguntan si merecerán la pena. Podrían ser un tercio más caras que los misiles balísticos del mismo alcance y menos capaces de sobrevivir, según concluyó la Oficina Presupuestaria del Congreso en un informe de enero.
Ya está resultando bastante difícil construir un vehículo hipersónico maniobrable con una misión unidireccional para que explote, así que hablar de transporte hipersónico a estas alturas es un «cuento de Ray Bradbury», dice Richard Aboulafia, de AeroDynamic Advisory, refiriéndose al autor de ciencia ficción. «La idea de que una pequeña startup pueda mover la aguja en un camino que dura un siglo es un poco extraña».
Maddalena dice que es bueno que startups como Hermeus atraigan la atención y el capital con diseños de aviones apasionantes, pero lejos de los focos, otras empresas y académicos trabajan en silencio en componentes básicos que permitirán el vuelo hipersónico. «No es que el éxito de nuestro programa hipersónico dependa exclusivamente de unas pocas startups».