Công ty có máy bay lớn nhất thế giới hiện có máy bay tên lửa siêu thanh

Stratolaunch cuối cùng đã tìm ra công dụng của chiếc máy bay lớn nhất thế giới.

Máy bay tên lửa Talon-A2 của Stratolaunch bắn động cơ chính Hadley có lực đẩy 5.000 pound, đốt hỗn hợp nhiên liệu dầu hỏa và oxy lỏng.

Trong năm tháng qua, công ty đã hai lần phóng một phương tiện siêu thanh qua Thái Bình Dương, tăng tốc lên gấp hơn năm lần tốc độ âm thanh và hạ cánh tự động tại Căn cứ Không gian Vandenberg ở California. Stratolaunch đã sử dụng cùng một phương tiện cho cả hai chuyến bay.

Đây là lần đầu tiên có người ở Hoa Kỳ lái máy bay phản lực siêu thanh có thể tái sử dụng kể từ chuyến bay cuối cùng của X-15, máy bay phản lực biểu tượng đã mở ra kỷ nguyên mới về chuyến bay tốc độ cao và tầm cao cách đây 60 năm.

Stratolaunch đã công bố kết quả của hai chuyến bay thử nghiệm gần đây nhất vào thứ Hai. Vào tháng 12 và một lần nữa vào tháng 3, máy bay tên lửa Talon-A2 của Stratolaunch đã phóng từ bụng của một tàu sân bay khổng lồ trên Thái Bình Dương và bay vài trăm dặm đến Vandenberg, một sân bay vũ trụ quân sự cách Los Angeles khoảng 140 dặm về phía tây bắc. Tại đó, máy bay đã hạ cánh trên một đường băng bê tông mà NASA và Không quân từng cân nhắc cho các cuộc hạ cánh của Tàu con thoi.

Mach 5 hoặc phá sản

Zachary Krevor, chủ tịch kiêm giám đốc điều hành của Stratolaunch, đã nói chuyện với Ars vào chiều thứ Hai. Ông cho biết phương tiện thử nghiệm Talon cải thiện khả năng bị mất khi X-15 ngừng hoạt động bằng cách bay tự động. Giống như Talon-A, X-15 được thả ra từ một máy bay phản lực trên tàu sân bay và đốt cháy động cơ tên lửa để bay lên các tầng cao nhất của bầu khí quyển. Nhưng X-15 có một phi công điều khiển, trong khi Talon-A bay bằng chế độ lái tự động.

"Lý do chuyến bay tự động quan trọng là vì các hệ thống siêu thanh hiện đang đẩy mạnh khả năng điều khiển, vượt xa khả năng của cơ thể con người", Krevor cho biết. "Do đó, việc có thể thực hiện các chuyến bay với bệ thử siêu thanh tự động, có thể tái sử dụng đảm bảo rằng các chuyến bay này đang khám phá toàn bộ khả năng đại diện cho những gì đang diễn ra trong quá trình phát triển hệ thống siêu thanh hiện nay".

Máy bay Talon-A của Stratolaunch nhỏ hơn một chút so với xe buýt trường học, hoặc chỉ bằng một nửa kích thước của X-15.

Xe Talon-A2 của Stratolaunch hạ cánh tại Căn cứ Không gian Vandenberg, California.

Stratolaunch đã thực hiện hai chuyến bay thử nghiệm Talon-A gần đây theo hợp đồng với Leidos, một nhà thầu quốc phòng được Lầu Năm Góc chọn để quản lý chương trình Giường thử nghiệm siêu thanh năng lực tiên tiến đa dịch vụ (MACH-TB) cho Trung tâm quản lý nguồn lực thử nghiệm và Trung tâm tác chiến mặt nước hải quân của Bộ Quốc phòng.

"Việc chứng minh khả năng tái sử dụng các phương tiện thử nghiệm siêu thanh có thể phục hồi hoàn toàn là một cột mốc quan trọng đối với MACH-TB", George Rumford, giám đốc Trung tâm quản lý tài nguyên thử nghiệm, cho biết trong một tuyên bố. "Những bài học rút ra từ chiến dịch thử nghiệm này sẽ giúp chúng tôi giảm thời gian quay vòng phương tiện từ nhiều tháng xuống còn vài tuần".

Krevor cho biết Talon-A đã thực hiện nhiều thí nghiệm trong mỗi nhiệm vụ nhưng không cung cấp bất kỳ thông tin chi tiết nào về bản chất của tải trọng, viện dẫn lý do độc quyền và thỏa thuận với khách hàng.

"Chúng tôi không thể tiết lộ bản chất của những tải trọng đó ngoài việc nói đến những vật liệu, thiết bị, cảm biến, v.v. thông thường", ông nói. "Khách hàng rất vui mừng với khả năng thu hồi tải trọng ngay sau khi hạ cánh".

Stratolaunch đã hoàn thành chuyến bay có động cơ đầu tiên của một phương tiện Talon-A vào năm ngoái khi máy bay tên lửa phóng lên qua Thái Bình Dương và bắn động cơ Hadley nhiên liệu lỏng của nó —do Ursa Major sản xuất — trong khoảng 200 giây. Phương tiện Talon-A1 tăng tốc đến gần tốc độ siêu thanh, sau đó rơi xuống biển theo kế hoạch và không được thu hồi.

Sự kiện này mở đường cho chuyến bay đầu tiên của Talon-A2 vào tháng 12.

Các quan chức quân sự trước đây đã tuyên bố rằng họ thiết lập chương trình MACH-TB để cho phép thử nghiệm bay thường xuyên hơn các công nghệ vũ khí siêu thanh, bao gồm thông tin liên lạc, dẫn đường, dẫn hướng, cảm biến và đầu dò. Stratolaunch đặt mục tiêu thực hiện các chuyến bay hàng tháng của máy bay tên lửa Talon-A vào cuối năm và cuối cùng muốn tăng lên các chuyến bay hàng tuần.

"Những chuyến bay này đang tạo tiền đề để tăng nhịp độ thử nghiệm bay siêu thanh tại quốc gia này", Krevor cho biết. "Khả năng có một kiến ​​trúc bay siêu thanh có thể tái sử dụng hoàn toàn cho phép nhịp độ bay rất cao cùng với khả năng phản ứng cao. Bộ Quốc phòng có thể gọi Stratolaunch nếu có chương trình ưu tiên và chúng tôi có thể thực hiện chuyến bay siêu thanh vào tuần tới, giả sử tất cả các công nghệ và tải trọng khác đều sẵn sàng".

Các quan chức Lầu Năm Góc vào năm 2022 đã đặt mục tiêu tăng năng lực thử nghiệm siêu thanh của Hoa Kỳ từ 12 lên 50 lần thử nghiệm bay mỗi năm. Krevor tin rằng Stratolaunch sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc biến điều đó thành hiện thực.

Bắt kịp

Vậy tại sao thử nghiệm bay siêu thanh lại quan trọng?

Lầu Năm Góc muốn thu hẹp khoảng cách công nghệ mà họ coi là với Trung Quốc, quốc gia mà các quan chức Hoa Kỳ thừa nhận đã trở thành quốc gia dẫn đầu thế giới về phát triển tên lửa siêu thanh. Vũ khí siêu thanh khó phát hiện, theo dõi và tiêu diệt hơn tên lửa thông thường đối với các hệ thống phòng không. Không giống như tên lửa đạn đạo, vũ khí siêu thanh bay ở tầng khí quyển cao nhất, tăng cường khả năng cơ động và khả năng tránh né máy bay đánh chặn.

Chuyến bay siêu thanh là một môi trường khắc nghiệt. Nhiệt độ bên ngoài phương tiện Talon-A có thể lên tới 2.000° Fahrenheit (1.100° Celsius) khi máy bay lướt qua các phân tử không khí, Krevor cho biết. Ông từ chối tiết lộ thời gian, tốc độ tối đa và độ cao tối đa của các chuyến bay thử nghiệm vào tháng 12 và tháng 3 nhưng cho biết máy bay tên lửa đã thực hiện một loạt các thao tác "G cao" trên hành trình từ vị trí thả xuống Vandenberg.

Talon-A2 được treo bên dưới máy bay vận tải của Stratolaunch.

Các kỹ sư biết ít hơn về các điều kiện của chế độ bay siêu thanh (vượt quá Mach 5) so với các chuyến bay siêu thanh tốc độ thấp hoặc du hành vũ trụ. Các phương tiện duy nhất thường xuyên bay ở tốc độ siêu thanh là tên lửa, tên lửa đẩy và tàu vũ trụ quay trở lại bầu khí quyển. Chúng chỉ dành một thời gian ngắn bay trong môi trường siêu thanh khi chúng chuyển tiếp vào và ra khỏi không gian.

Có hai điều bạn nên biết về tên lửa siêu thanh. Đầu tiên, tên lửa đã bay với tốc độ siêu thanh kể từ năm 1949 , vì vậy khi các quan chức nói về tên lửa siêu thanh, họ đang ám chỉ đến các phương tiện hoạt động trong môi trường bay siêu thanh thay vì chỉ di chuyển qua đó.

Thứ hai, phương tiện siêu thanh có một vài biến thể. Một là phương tiện lướt, được tăng tốc bằng tên lửa thông thường đến tốc độ siêu thanh, sau đó tự lái đến đích hoặc mục tiêu bằng lực khí động học. Loại còn lại là tàu tuần dương có thể tự duy trì trong chuyến bay siêu thanh bằng cách sử dụng lực đẩy kỳ lạ, chẳng hạn như động cơ scramjet.

Quân đội gần đây đã thử nghiệm một vũ khí siêu thanh tầm trung , được Lục quân gọi là Dark Eagle và Hải quân gọi là Conventional Prompt Strike, sử dụng kiến ​​trúc xe lướt. Phiên bản của Lục quân có thể đi vào hoạt động vào cuối năm nay. Trong khi đó, Không quân đang nghiên cứu một tên lửa hành trình siêu thanh chạy bằng động cơ scramjet, nhưng có khả năng sẽ không sẵn sàng chiến đấu trong vài năm nữa.

Hai quan chức Lầu Năm Góc đã viết trong lời khai chuẩn bị trước Ủy ban Quân vụ Hạ viện vào năm ngoái rằng: "Phương tiện không chỉ phải hoạt động ở chế độ bay siêu thanh cực độ mà bất kỳ vũ khí siêu thanh nào cũng phải có giá cả phải chăng" và "được sản xuất với tốc độ cao".

"Mục tiêu của chúng tôi là cho phép cơ sở công nghiệp của quốc gia sản xuất các hệ thống siêu thanh với chi phí tương đương với các hệ thống vũ khí truyền thống và ở công suất cần thiết để đạt được lợi thế quyết định cho chiến binh trên chiến trường", các quan chức viết.

Vụ phóng thử vũ khí tấn công nhanh thông thường của Hải quân Hoa Kỳ diễn ra vào ngày 25 tháng 4 tại Cape Canaveral, Florida.

Lầu Năm Góc đã chi khoảng 12 tỷ đô la cho việc phát triển và thử nghiệm vũ khí siêu thanh kể từ năm 2018. Chưa có loại vũ khí nào đi vào hoạt động.

Tất cả các sáng kiến ​​này đều nhằm mục đích bắt kịp năng lực siêu thanh của Trung Quốc. Các quan chức Hoa Kỳ tin rằng vũ khí siêu thanh đầu tiên của Trung Quốc, sử dụng kiến ​​trúc phương tiện lướt, đã đi vào hoạt động vào năm 2019. Chính phủ Nga tuyên bố họ đã triển khai một vũ khí siêu thanh có tên Avangard cùng năm. Trung Quốc bắt đầu thử nghiệm tên lửa hành trình siêu thanh sử dụng động cơ scramjet vào năm 2018.

Mở đường

Sự nhấn mạnh của Lầu Năm Góc vào vũ khí siêu thanh là tương đối mới. Sau chuyến bay cuối cùng của X-15 vào năm 1968, chính phủ đã không có bất kỳ chương trình thử nghiệm bay siêu thanh lớn nào trong nhiều thập kỷ. NASA đã bay thử nghiệm phương tiện tự hành X-43 với tốc độ siêu thanh hai lần vào năm 2004 và Không quân đã trình diễn động cơ scramjet thở không khí ở tốc độ Mach 5.1 với máy bay X-51 Waverider vào năm 2013. Mặc dù một số chuyến bay thử nghiệm X-43 và X-51 đã thất bại, nhưng chúng đã cung cấp dữ liệu giai đoạn đầu về hệ thống đẩy siêu thanh có thể cung cấp năng lượng cho máy bay và tên lửa tốc độ cao.

Nhưng đây là những chương trình tốn kém do chính phủ dẫn đầu. Tổng cộng, chúng tốn gần 1 tỷ đô la vào năm 2025, với chỉ một số ít thử nghiệm bay để chứng minh. Quân đội hiện muốn dựa nhiều hơn vào ngành công nghiệp thương mại.

Kể từ khi thành lập cách đây 14 năm, Stratolaunch đã chuyển hướng sứ mệnh của mình từ việc phóng vệ tinh trên không sang thử nghiệm siêu thanh. Stratolaunch là một trong những công ty phóng đầu tiên của Hoa Kỳ tận dụng mối quan tâm ngày càng tăng của quân đội Hoa Kỳ đối với công nghệ siêu thanh. Rocket Lab hiện đang phóng một phiên bản dưới quỹ đạo của bệ phóng vệ tinh Electron để thực hiện các thí nghiệm siêu thanh. ABL Space Systems, hiện được gọi là Long Wall, năm ngoái đã thông báo rằng họ sẽ hoàn toàn từ bỏ hoạt động phóng vệ tinh để tập trung vào thử nghiệm siêu thanh.

Chương trình MACH-TB của quân đội cung cấp nguồn doanh thu béo bở cho các công ty tên lửa này. Thông qua công ty con Dynetics, nhà thầu quốc phòng Leidos quản lý giai đoạn đầu tiên của chương trình MACH-TB, nhằm mục đích phát triển và trình diễn các phương tiện thử nghiệm siêu thanh thương mại.

Vào tháng 1, Lầu Năm Góc đã trao hợp đồng trị giá gần 1,5 tỷ đô la cho Kratos Defense & Security Solutions cho MACH-TB 2.0, hợp đồng này sẽ chuyển chương trình từ các cuộc trình diễn bay sang các dịch vụ thử nghiệm siêu thanh. Stratolaunch và Rocket Lab sẽ khởi động các thử nghiệm siêu thanh theo MACH-TB 2.0, trong khi một loạt các tổ chức chính phủ, thương mại và học thuật sẽ phát triển các vật liệu và công nghệ để thử nghiệm.

Quilty Space, một công ty nghiên cứu ngành công nghiệp vũ trụ, ước tính thị trường thử nghiệm vũ trụ siêu thanh có giá trị từ 6 đến 7 tỷ đô la.

Hình minh họa này từ Văn phòng Trách nhiệm Giải trình của Chính phủ so sánh quỹ đạo của tên lửa đạn đạo với quỹ đạo của phương tiện lướt siêu thanh và tên lửa hành trình siêu thanh.

Stratolaunch đã mất một thời gian dài để tìm được chỗ đứng của mình. Có một thời gian, Stratolaunch đã hợp tác với SpaceX để sử dụng phiên bản phóng từ trên không của tên lửa Falcon 9 để đưa vệ tinh lên quỹ đạo. Khi mối quan hệ hợp tác đó đổ vỡ, Stratolaunch đã hợp tác với Orbital Sciences, hiện là một phần của Northrop Grumman, để thiết kế một tên lửa phóng từ trên không.

Người sáng lập Stratolaunch, tỷ phú Microsoft Paul Allen, đã qua đời vào năm 2018, khiến tương lai của công ty trở nên bấp bênh. Stratolaunch đã bay chiếc máy bay chở khách khổng lồ của mình, có tên là Roc , lần đầu tiên vào tháng 4 năm 2019 nhưng đã ngừng hoạt động vào tháng sau. Cerberus Capital Management, một công ty cổ phần tư nhân, đã mua Stratolaunch từ những người thừa kế của Allen vào cuối năm đó và chuyển hướng sứ mệnh của công ty từ phóng vào không gian sang thử nghiệm bay siêu thanh.

Trong suốt thời gian đó, Stratolaunch vẫn tiếp tục bay  Roc , một máy bay thân đôi có sải cánh dài 385 feet (117 mét). Trong một thời gian, có vẻ như  Roc  có thể chia sẻ số phận với thuyền bay "Spruce Goose" của Howard Hughes, giữ kỷ lục là máy bay có sải cánh rộng nhất, cho đến khi Roc (được chính thức đặt tên là Scaled Composites Model 351) cất cánh lần đầu tiên vào năm 2019. Spruce Goose chỉ bay một lần sau khi triển vọng kinh doanh của nó mờ nhạt sau Thế chiến II.

Hiện tại, cơn khát vũ khí siêu thanh của Lầu Năm Góc có vẻ sẽ tiếp tục nuôi dưỡng ngân khố của Stratolaunch trong một thời gian tới.

Công ty đang chế tạo máy bay tên lửa thứ hai, Talon-A3, dự kiến ​​đi vào hoạt động vào quý 4 năm nay. Máy bay sẽ được phóng từ máy bay vận tải Boeing 747 mà Stratolaunch mua lại từ Virgin Orbit sau khi công ty này phá sản vào năm 2023. Tầm bay xa hơn của 747 sẽ cho phép Stratolaunch tiến hành các cuộc thử nghiệm siêu thanh từ các địa điểm khác ngoài Bờ Tây.