Czekają nas superszybkie podróże

Osiąganie prędkości kilkakrotnie przekraczającej prędkość dźwięku – co najmniej Mach 5 – marzy się głównie wojskowym, którzy chcieliby dysponować tak szybkimi rakietami, które byłyby w stanie zaskoczyć przeciwnika. Ale rekiny finansowe z londyńskiego city nie miałyby nic przeciw spotkaniu z kolegami z Wall Street w Nowym Jorku po godzinnej podróży superszybkim samolotem.

Zobacz grafikę: kosmiczny samolot Skylon

Wizja błyskawicznych podróży w powietrzu towarzyszy nam od czasu pionierów. Z czasem eksperymenty doprowadziły do przekraczania bariery dźwięku, potem przyszła kolej na samoloty powszechnego użytku.

Słynny Concorde, który od 10 lat jest już na emeryturze, trasę Londyn–Nowy Jork pokonywał w trzy i pół godziny.

Krótka kariera

Ale naddźwiękowa podróż lotnicza nadal pociąga pasażerów – nie mówiąc o pilotach i inżynierach. Z pomocą nowoczesnych materiałów i technologii kosmicznych i zaawansowanych symulacji komputerowych naukowcy usiłują rozwiązać problemy które nękały Concorde’a. Na razie bez wielkiego sukcesu. Pracowały nad nimi m.in. Boeing, Lockheed Martin i NASA. Rzecz w tym, że inżynierowie usiłują poprawić konstrukcję klasycznej maszyny naddźwiękowej, która chyba osiągnęła już kres swoich możliwości.

Okres fascynacji samolotami przekraczającymi prędkość dźwięku rozpoczął się 14 października 1947 r., gdy amerykański pilot wojskowy Charles Yeager w eksperymentalnym samolocie z napędem rakietowym X-1 został wypuszczony z komory bombowej superfortecy B-29 i pierwszy na świecie pokonał barierę dźwięku.

Ponaddźwiękowe samoloty były początkowo budowane przez wojsko. Ale konstrukcja maszyny bojowej i komercyjnego samolotu przewożącego pasażerów to zupełnie różne wyzwania. Zapewnienie akceptowalnych warunków podróży dla płacących za bilety pasażerów było jednym z wyzwań, znacznie przekraczającym wymagania konstrukcyjne dla samolotu wojskowego. Przez długie lata perspektywa lotów naddźwiękowych i superszybkich podróży pasażerskich pozostawała niespełnionym marzeniem. Ale to nie powstrzymało prób. Jedynymi udanymi były brytyjsko-francuska konstrukcja Concorde’a, i radziecki Tupolew Tu-144.

Wysokie koszty sprawiły, że Francuzi i Brytyjczycy musieli połączyć siły. W marcu 1969 r. elegancki samolot wzbił się w niebo po raz pierwszy. Concorde zaczął loty komercyjne w 1976 r. Zakończył latanie 27 lat później po tragicznym wypadku, pojawiających się obawach o bezpieczeństwo i rosnących lawinowo kosztach. Kariera Tu-144 trwała jeszcze krócej: od oblatania samolotu do wycofania z linii lotniczych minęło zaledwie dziesięć lat. Mimo najróżniejszych pomysłów dotychczas nie powstała żadna maszyna pasażerska, która byłaby w stanie latać równie szybko jak Concorde czy Tu-144.

W styczniu 1953 r. Associated Press opublikowała depeszę, w której przytaczała rozmowę dwóch dyrektorów towarzystw lotniczych. Jeden mówił do drugiego: „W ciągu najbliższych 50 lat nasze wnuki będą prawdopodobnie oglądać naddźwiękowe samoloty pasażerskie zabierające na pokład po 500 osób, za które będą płacili mniej niż dzisiejsi pasażerowie III klasy”.

Z tej wizji po 60 latach tylko liczba pasażerów się zgadza. Prędkość i cena biletów pozostały w sferze fantazji.

Klucz do sukcesu

– Wymarzony transatlantycki lot w znacznie krótszym czasie niż obecnie nie nastąpi w najbliższej przyszłości – przekonuje prof. Karthik Duraisamy z amerykańskiego Uniwersytetu Stanforda. – Zanim coś takiego jak Concorde zobaczymy w przestworzach, będziemy musieli jeszcze długo poczekać – od 15 do 20 lat. I nawet wtedy prawdopodobnie nie zostaną rozwiązane wszystkie problemy, jakie nękały Concorde’a.

Chociaż brytyjsko-francuski samolot ustanowił wiele rekordów, nie zbliżył się do mitycznej jednej godziny pomiędzy Nowym Jorkiem i Londynem. Jego najszybszy przelot miał miejsce 7 lutego 1996 r., kiedy trasę z USA do Wielkiej Brytanii pokonał w 2 godziny i 52 minuty. Concorde trafił na listę rekordów dzięki tylnym wiatrom wiejącym z prędkością 280 km/h. Samolot osiągnął średnią prędkość od startu do lądowania 2011 km/h.

W 1974 r. dwóch oficerów amerykańskich Sił Powietrznych na pokładzie samolotu SR-71A Blackbird pokonało trasę z Nowego Jorku do Londynu w ciągu godziny i 54 minut. Ale zwiadowczy Blackbird osiągający prędkość Mach 3 to zupełnie inna kategoria niż Concorde.

Spełnienie marzeń o superszybkich lotach pasażerskich nadejdzie prawdopodobnie z zupełnie innej strony. Brytyjska firma Reaction Engines Limited (REL) z Culham w Oxfordshire pracuje nad konstrukcją samolotu Skylon. Choć głównym zadaniem tych maszyn mają być podróże w kosmos znacznie tańsze niż dotychczas, samoloty mogłyby służyć do szybkiej komunikacji międzykontynentalnej. Kluczem do sukcesu Skylona ma być unikalny silnik Sabre.

Niezwykłość tego napędu polega na tym, że w powietrzu działa jak silnik odrzutowy, kiedy powietrza jest coraz mniej (na wysokości ponad 26 km nad Ziemią), przełącza się na tryb pracy silnika rakietowego.

Choć pomysł takiego rozwiązania znany jest od lat 80., to rozwój technologii dopiero teraz pozwolił na jego praktyczne opracowanie. Silnik korzysta z ciekłego wodoru jako paliwa i ciekłego tlenu jako utleniacza.

Obecnie testowany jest kluczowy układ – wymiennik ciepła, który będzie schładzać powietrze wpadające do silnika. Przed sprężeniem i spaleniem wodoru powietrze musi być schłodzone do -140 st. C w ciągu 1/100 sekundy. Firma pracuje nad wymiennikiem ciepła.

Przy dużej prędkości, kilkakrotnie przewyższającej prędkość dźwięku, powietrze osiąga wysoką temperaturę na skutek wzrostu ciśnienia. Aby silnik działał jak należy, powietrze musi być schłodzone, układ ma być też zabezpieczony przed powstawaniem drobinek lodu. Mogłyby zatkać skomplikowany układ.

Zredukowany świat

Wiadomości z ostatniej chwili z firmy Reaction Engines pozwalają wierzyć, że dalsze prace rozwojowe nad tym silnikiem zostaną przyśpieszone. Firma otrzymała od rządu brytyjskiego 60 mln funtów i obietnicę dalszego wsparcia finansowego, aż do zbudowania działającego prototypu silnika Sabre.

Choć projekt Skylona cieszy się poparciem Brytyjskiej Agencji Kosmicznej, do dzisiaj 85 proc. funduszy na prace nad silnikiem pochodzi od prywatnych inwestorów. Na dokończenie prac firma potrzebuje jeszcze 250 mln funtów.