ΚΟΣΜΟΣ

Ποιο θα είναι το επόμενο Concorde;

poio-tha-einai-to-epomeno-concorde-2058009

«Θα καίμε λιγότερα καύσιμα και θα πετάμε έξι φορές πιο γρήγορα από οποιονδήποτε άλλο». Αυτό τουλάχιστον ισχυρίζεται ο Ρίτσαρντ Λαγκ, CEO της βρετανικής εταιρείας HyperMach, η οποία αυτήν τη στιγμή κατασκευάζει ένα αεροσκάφος που ισορροπεί ανάμεσα στην πραγματικότητα και την επιστημονική φαντασία. Σκεφτείτε μια καμπίνα 32 θέσεων, ένα πολυτελές σαλόνι με πολυθρόνες και καναπέδες – οι επιβάτες του βέβαια ούτε που θα προλαβαίνουν να βολευτούν, καθώς τα ταξίδια θα διαρκούν ελάχιστα: η διαδρομή από το Λονδίνο στη Νέα Υόρκη θα ολοκληρώνεται σε περίπου μία ώρα. Πώς είναι δυνατόν κάτι τέτοιο; Πολύ απλά το SonicStar θα πετάει πλησιάζοντας τα 5.000 χλμ./ώρα – τέσσερις φορές την ταχύτητα του ήχου. Θα είναι έτοιμο σε δέκα χρόνια από σήμερα και θα έχει κοστίσει συνολικά ένα δισ. δολάρια. Η τιμή του εισιτηρίου για μια τέτοια πτήση δεν είναι ακόμα γνωστή ούτε κατά προσέγγιση, αλλά ο κ. Λαγκ λέει ότι «όλο αυτό το αντιμετωπίζουμε ως το νέο βασίλειο του ταξιδιού για άτομα με μεγάλη οικονομική επιφάνεια». 

Δεν πρόκειται για κάποιον ρομαντικό οραματιστή της αεροναυπηγικής. Το πρότζεκτ της HyperMach μπορεί να διαφοροποιείται κάπως με όσα υπόσχεται, ωστόσο βρίσκεται στην ίδια κατεύθυνση με πολλές άλλες εταιρείες παγκοσμίως: το όνειρο της υπερηχητικής πτήσης έχει αρχίσει να ξαναζωντανεύει και μια νέα γενιά υπερσύγχρονων αεροσκαφών ετοιμάζεται σιγά-σιγά να γεμίσει το κενό που άφησε το βραχύβιο ρωσικό Tupolev Tu-144 και, κυρίως, το θρυλικό Concorde που προσγειώθηκε οριστικά πριν από έντεκα χρόνια. Οικονομικά ασύμφορο, εξαιρετικά θορυβώδες και στιγματισμένο από το τραγικό δυστύχημα του 2000, το αγγλογαλλικό αεροσκάφος έμοιαζε να κλείνει οριστικά το κεφάλαιο των υπερηχητικών πτήσεων. Το δέλεαρ όμως αποδεικνύεται πολύ μεγάλο. 

«Υπάρχει μια ξεκάθαρη απαίτηση για ταχύτητα και νιώθουμε ότι βρισκόμαστε κοντά στο να την ικανοποιήσουμε», λέει ο Μπράιαν Μπάρεντς, αντιπρόεδρος της Aerion, που αυτοπροσδιορίζεται ως η «εταιρεία που θα φτάσει πρώτη» – η εταιρεία του δισεκατομμυριούχου Ρόμπερτ Μπας. Το δικό της αεροσκάφος, το AS2, σε συνεργασία με τη NASA και την Airbus, θα είναι έτοιμο το 2021, θα μεταφέρει 12 άτομα και θα πετάει με 1.599 χλμ./ώρα, διανύοντας την απόσταση από το Λονδίνο στη Νέα Υόρκη σε κάτι παραπάνω από τρεις ώρες. Αντίστοιχο θα είναι και το Spike S-512 της βοστωνέζικης εταιρείας Spike Aerospace (2.204 χλμ./ώρα και 18 επιβάτες) με την ιδιαιτερότητα ότι δεν θα έχει… παράθυρα. Μια κάπως φουτουριστική οθόνη θα καλύπτει κατά μήκος τα πλαϊνά του αεροπλάνου, προβάλλοντας είτε ό,τι φαίνεται απέξω είτε κάποια ταινία. Οι δοκιμαστικές πτήσεις αναμένεται να ξεκινήσουν το 2018.

Τα αεροπλάνα των πλουσίων;

Τα προαναφερθέντα παραδείγματα αφορούν προσπάθειες συγκεκριμένου χαρακτήρα και εταιρείες που προσανατολίζονται στη δημιουργία υπερηχητικών business jet, διαχωρίζοντας την πολιτική τους από εκείνη του Concorde (που ήταν 100 θέσεων) και απευθυνόμενες κυρίως σε υψηλόβαθμα στελέχη, πολιτικά πρόσωπα, διπλωμάτες. Σε όσους δηλαδή έχουν και την οικονομική άνεση, αλλά και την ανάγκη για ένα τέτοιο ταξίδι. Δεν σκέφτονται όμως,όλες οι εταιρείες με τον ίδιο τρόπο. Το Next Generation Supersonic Transport, για παράδειγμα, που ετοιμάζεται από την Ιαπωνική Εταιρεία Διαστήματος (JAXA), σχεδιάζεται για να μεταφέρει 300 επιβάτες. Η λογική της JAXA είναι ότι ο αυξημένος αριθμός των θέσεων θα αφήνει περιθώρια ώστε το κόστος του εισιτηρίου να ισούται με το αντίστοιχο της σημερινής business class. Αυτό, άλλωστε, υπήρξε ένα μελανό σημείο στην πορεία του Concorde, τα εισιτήρια του οποίου κόστιζαν περίπου πέντε φορές περισσότερο από ενός συμβατικού αεροπλάνου. Και αυτό ήταν απόλυτα λογικό, καθώς χρειαζόταν τα ίδια καύσιμα με ένα αεροπλάνο που μπορούσε να μεταφέρει τουλάχιστον τριπλάσιο αριθμό επιβατών.   

Το μεγαλύτερο όμως ελάττωμα του Concorde ήταν ότι δεν έλυσε ποτέ το πρόβλημα του θορύβου των κρουστικών κυμάτων. Τη στιγμή που το υπερηχητικό αεροσκάφος σπάει το φράγμα του ήχου, ακούγεται μια «έκρηξη», σαν να διαπερνά έναν αόρατο γυάλινο τοίχο.

Γι’ αυτό και περιορίστηκε σε πτήσεις πάνω από τον Ατλαντικό, μακριά δηλαδή από κατοικημένες περιοχές. «Για να καταφέρουμε σημαντική μείωση στο θόρυβο της υπερηχητικής μεταφοράς, αναπτύξαμε ένα εντελώς καινούργιο είδος προωθητικού συστήματος», είπε ο Μάικλ Μπουονάνο της Lockheed Martin, μιας εταιρείας που ετοιμάζει το δικό της αεροσκάφος, χωρητικότητας 80 επιβατών, που θα είναι έτοιμο το 2025. Ο Μπουονάνο εξηγεί ότι λεπτομέρειες στη σχεδίαση (φτερά, μύτη, θέση κινητήρων κ.ά.) θα προκαλούν ένα θόρυβο που θα ακούγεται απλώς σαν «απομακρυσμένος γδούπος». Για το ίδιο ζήτημα η HyperMach πειραματίζεται με μια καινοτόμο ηλεκτρομαγνητική τεχνολογία.      

Πόσοι όμως είναι διατεθειμένοι να πληρώσουν περισσότερο για να γλιτώσουν κάποιες ώρες ταξιδιού; Είναι αρκετοί ώστε να αξίζει να περάσει στην παραγωγή η νέα γενιά υπερηχητικών; «Η δουλειά που κάναμε αποδεικνύει ότι είναι τεχνικά εφικτό, τώρα πρέπει ο κόσμος να αποφασίσει αν το θέλει», δήλωσε ο Αλαν Μποντ, διευθύνων σύμβουλος της βρετανικής εταιρείας Reaction Engines Limited, η οποία σχεδίασε το υπερηχητικό Α2 στο πλαίσιο του προγράμματος LAPCAT της Ευρωπαϊκής Ενωσης. Μοιάζει με το ιδανικό αεροσκάφος: χωρητικότητας 300 επιβατών, ευρύχωρο και πολυτελές, θα μπορεί να ταξιδεύει από τις Βρυξέλλες στο Σίδνεϊ μέσα σε 4 ώρες και 40 λεπτά, πετώντας σε υποηχητική ταχύτητα πάνω από το έδαφος αλλά φτάνοντας μέχρι και τα 6.400 χλμ./ώρα πάνω από το νερό. Αν ο κόσμος το θέλει, σύμφωνα με τη λογική του κ. Μποντ, θα μπορεί να το έχει το 2040. Τότε θα έχουν συμπληρωθεί 93 χρόνια από την πρώτη φορά που ο άνθρωπος έσπασε το φράγμα του ήχου: ήταν το 1947, όταν ο Τσακ Γιέγκερ πέταξε πάνω από την έρημο Μοχάβε με ένα πειραματικό αεροσκάφος της πολεμικής αεροπορίας των ΗΠΑ. Από τότε μέχρι σήμερα, η υπερηχητική πτήση αποτελεί άλλο ένα πεδίο στο οποίο ο άνθρωπος εξερευνά τα όριά του. Και σημαντικότερο από το αν και το πότε θα ολοκληρωθούν τα πρότζεκτ που βρίσκονται σήμερα σε εξέλιξη είναι αυτά τα όρια να συνεχίσουν να εξερευνούνται.

Η γνώμη ενός ειδικού

Ο Γεώργιος Λαμπέας, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών του Πανεπιστημίου Πατρών, μας λύνει μερικές απορίες για το παρελθόν και το μέλλον της υπερηχητικής πτήσης.

«Υπ' αριθμόν ένα εμπόδιο ο υπερηχητικός κρότος»

Πόσο διαφορετική είναι η κατασκευή ενός υπερηχητικού αεροσκάφους;

Για να αντιμετωπιστούν οι ιδιαίτερες συνθήκες πτήσης, τα υπερηχητικά αεροσκάφη έχουν τη χαρακτηριστική αεροδυναμική μορφή που εμπνέεται από τη φύση, σύμφωνα με τις αρχές του λεγόμενου βιονικού σχεδιασμού, δηλαδή τείνει να προσομοιάσει το σχήμα κάποιων πουλιών με μικρή μετωπική επιφάνεια, ραμφοειδή μύτη και αναλογίες που παρουσιάζουν ελάχιστη αεροδυναμική αντίσταση. Αναγκάζονται επίσης να πετούν περίπου στα 18 χλμ. από την επιφάνεια της θάλασσας έναντι των περίπου 11 χλμ. των υποηχητικών αεροσκαφών, διότι με την αύξηση του ύψους ο αέρας γίνεται αραιότερος και μειώνεται η αεροδυναμική αντίσταση του αεροσκάφους. Ωστόσο, στα ύψη αυτά η πίεση του αέρα είναι πολύ χαμηλή και η συμπίεση που απαιτείται στην άτρακτο ώστε να εξασφαλιστούν οι συνθήκες άνετης διαβίωσης εντός της είναι μεγαλύτερη από του κλασικού αεροσκάφους.

Η άτρακτος και οι πτέρυγες απαιτείται να αντέχουν πολύ υψηλότερα φορτία και θερμοκρασίες, χωρίς όμως να επιτρέπεται να έχουν μεγάλες διαστάσεις και πάχη, ώστε να διατηρούνται η αεροδυναμική αντίσταση και το βάρος σε επιτρεπτά χαμηλά επίπεδα. Γι’ αυτό απαιτείται ειδικός δομικός σχεδιασμός και προηγμένα υλικά. Τα υλικά καλούνται να αντέξουν καταπονήσεις σε θερμοκρασίες που κατά την πτήση μπορεί να φτάσουν μέχρι και 150° C στις εξωτερικές επιφάνειες. Το Εργαστήριο Τεχνολογίας και Αντοχής Υλικών του Πανεπιστημίου Πατρών διαθέτει τον κατάλληλο εξοπλισμό και έχει συμμετάσχει σε ευρωπαϊκά ερευνητικά προγράμματα συνεργασίας με αεροπορικές εταιρείες όπως η Airbus και η Dassault για την πιστοποίηση των νέων υλικών, κατάλληλων για τις δύσκολες συνθήκες λειτουργίας της υπερηχητικής πτήσης.

Τι ισχύει με την κατανάλωση καυσίμων και την ατμοσφαιρική ρύπανση;

Οι κινητήρες πρέπει να διαθέτουν πολύ υψηλότερη ισχύ σε σχέση με τα υποηχητικά αεροσκάφη. Και αυτό απαιτείται για να υπερνικηθεί η σημαντικά αυξημένη αεροδυναμική αντίσταση στην περιοχή πτήσης γύρω από την ταχύτητα του ήχου. Αν σκεφτεί κανείς ότι η κατανάλωση καυσίμου είναι ανάλογη του βάρους του αεροσκάφους (σύμφωνα με μελέτες, ένα κιλό βάρους ισοδυναμεί με περίπου ένα εκατομμύριο ευρώ κόστος καυσίμου για όλη τη διάρκεια ζωής του αεροσκάφους), καταλαβαίνει ότι στην εποχή μας, που το κόστος των αερομεταφορών είναι πρωταρχικός δείκτης για τη βιωσιμότητα των αεροπορικών εταιρειών, η πτήση αεροσκαφών με τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά του Concorde είναι αδύνατη. Επιπρόσθετα, μεγαλύτερη κατανάλωση καυσίμου συνεπάγεται και μεγαλύτερη ρύπανση. Με τους παγκόσμιους στόχους μείωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης των αεροσκαφών μέχρι το 2020 να είναι για τις μεν εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα στο 50%, ενώ για τα οξείδια του αζώτου στο 80% σε σχέση με τα επίπεδα του 2000, γίνεται σαφές ότι το παγκόσμιο περιβαλλοντικό πλαίσιο επιβάλλει ριζικές τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα της υπερηχητικής τεχνολογίας.

Αντιμετωπίζεται ο υπερηχητικός θόρυβος;

Ο κρότος τη στιγμή της διάσπασης του φράγματος του ήχου αντιμετωπιζόταν από το Concorde με άνοδο σε μεγάλο ύψος πτήσης και την απομάκρυνσή του από κατοικημένες περιοχές πριν από την αύξηση της ταχύτητάς του πάνω από αυτήν του ήχου. Αυτό όμως είχε το μειονέκτημα της πτήσης για πολλή ώρα σε υποηχητικές ταχύτητες στις οποίες τα υπερηχητικά αεροσκάφη παρουσιάζουν υποδεέστερη πτητική συμπεριφορά και μεγάλη κατανάλωση καυσίμου – άλλωστε, δεν είναι βελτιστοποιημένα γι’ αυτές τις συνθήκες.

Με την πρόοδο της τεχνολογίας της αεροδυναμικής προσομοίωσης καθώς και των δοκιμών αεροδυναμικής σήραγγας, οι επιστήμονες κατέληξαν σε μορφές και διαστάσεις ατράκτων, σχήμα και διαστάσεις των επιμέρους στοιχείων του αεροσκάφους, ακόμη και της θέσης και των χαρακτηριστικών των κινητήρων, των οποίων τα ηχητικά κύματα αλληλεπιδρούν με αποτέλεσμα να εξασθενούν περίπου στο μισό μέχρι να φτάσουν στο έδαφος. Συνυπολογίζοντας ότι βασικός στόχος της πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ενωσης στον τομέα των αερομεταφορών είναι η μείωση του αεροθορύβου μέχρι το 2020 στο μισό σε σχέση με τα δεδομένα του 2000, καταλαβαίνει κανείς ότι η ανάπτυξη του μελλοντικού υπερηχητικού αεροσκάφους δεν είναι δυνατή χωρίς σημαντική πρόοδο στον τομέα της μείωσης της επίδρασης του υπερηχητικού κρότου, που παραμένει ακόμη και σήμερα το υπ’ αριθμόν ένα τεχνολογικό εμπόδιο στην ανάπτυξη της υπερηχητικής πτήσης.