X-59: Η προσπάθεια της NASA να κατασκευάσει ένα «ήσυχο» υπερηχητικό αεροπλάνο

Αν έχετε ακούσει πρόσφατα ένα υπερηχητικό κρότο, πιθανότατα θα το θυμόσαστε.              Ο δυνατός κρότος που μοιάζει με έκρηξη, προκαλείται από ένα αεροπλάνο που σπάει το  φράγμα της ταχύτητας του ήχου και μπορεί να είναι τρομακτικός, ικανός ακόμη και να ραγίσει παράθυρα.  Το τελευταίο επιβατικό υπερηχητικό αεροσκάφος ήταν το Concorde, το οποίο πέταξε για τελευταία φορά το 2003. Το εν λόγω αεροπλάνο περιοριζόταν σε υποηχητικές ταχύτητες όταν πετούσε πάνω από την ξηρά ή κοντά σε ακτογραμμές, και οι ισχύοντες διεθνείς κανονισμοί εξακολουθούν να περιορίζουν την ταχύτητα εμπορικών μεταφορών πάνω από την ξηρά κάτω από την ταχύτητα του ήχου, για να αποφευχθεί η ενόχληση από τις ηχητικές εκρήξεις σε κατοικημένες περιοχές. Τώρα, η NASA εργάζεται για να αλλάξει τους κανόνες, περιορίζοντας τον κρότο- έκρηξη, ανοίγοντας έτσι το δρόμο για μια νέα γενιά πιο αθόρυβων υπερηχητικών αεροσκαφών.

Η διαστημική υπηρεσία το κάνει μέσω ενός προγράμματος που ονομάζεται Quesst από το “Quiet SuperSonic Technology” (Αθόρυβη υπερηχητική τεχνολογία) αποτέλεσμα δεκαετιών έρευνας και επικεντρώνεται γύρω από ένα νέο αεροσκάφος που ονομάζεται X-59.

Απόμακρη βροντή

Το X-59 είναι το τελευταίο από  μια σειρά πειραματικών αεροπλάνων που περιλαμβάνει το X-1, το οποίο το 1947 έγινε το πρώτο επανδρωμένο αεροσκάφος που ξεπέρασε την ταχύτητα του ήχου και το Χ-15, το οποίο εξακολουθεί να κατέχει το ρεκόρ της ταχύτερης  επανδρωμένης πτήσης, με ταχύτητα 6,7 Mαχ το από το 1967. Σχεδιασμένο και κατασκευασμένο από τη Lokheed Martin στο Παλμντέϊλ της Καλιφόρνια, στο πλαίσιο σύμβασης 247,5 εκατομμυρίων δολαρίων της NASA , το X-59 υποβάλλεται επί του παρόντος σε δοκιμές στο έδαφος, εν αναμονή μιας πρώτης πτήσης αργότερα το 2022.

«Θα είναι πολύ πιο αθόρυβο από το Concorde ή οποιοδήποτε άλλο υπερηχητικό αεροσκάφος που υπάρχει σήμερα», λέει ο Κρέγκ Νίκολ,  project manager του προγράμματος Quesst στη NASA. «Είναι εξαιρετικά μακρύ και λεπτό: Έχει μήκος σχεδόν 100 πόδια (30,5 μέτρα), αλλά έχει άνοιγμα φτερών μόνο περίπου 29 πόδια (8.8 μέτρα). Η μύτη είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτού του αεροσκάφους: είναι περίπου το ένα τρίτο του μήκους του».

Το λείο και στιλπνό σχήμα παίζει καθοριστικό ρόλο στο να κάνει το αεροσκάφος πολύ πιο ήσυχο όταν ταξιδεύει υπερηχητικά. Πώς όμως συμβαίνει μια υπερηχητική έκρηξη; Όταν ένα αεροσκάφος ταξιδεύει με υποηχητικές ταχύτητες, τα ηχητικά κύματα που δημιουργεί συνήθως μπορούν να ταξιδέψουν προς όλες τις κατευθύνσεις. Σε υπερηχητικές ταχύτητες, ωστόσο, το αεροσκάφος θα αφήσει πίσω του τον δικό του ήχο και τα ηχητικά κύματα θα συμπιεστούν και θα συνενωθούν σε ένα ενιαίο κρουστικό κύμα που ξεκινά από τη μύτη και καταλήγει στην ουρά.

Όταν αυτό το εξαιρετικά συμπιεσμένο κρουστικό κύμα συναντά ένα ανθρώπινο αυτί, παράγει ένα δυνατό κρότο ο οποίος δεν συμβαίνει όταν το αεροπλάνο σπάσει το ηχητικό φράγμα, αλλά είναι μάλλον ένα συνεχές εφέ που μπορεί να ακουστεί από οποιονδήποτε σε μια περιοχή σε σχήμα κώνου κάτω από το αεροπλάνο γιά όσο αυτό  υπερβαίνει την ταχύτητα του ήχου. Το σχήμα του X-59 έχει σχεδιαστεί για να εμποδίζει τα κρουστικά κύματα να συγχωνεύονται μεταξύ τους. Αντίθετα, απλώνονται, με τη βοήθεια στρατηγικά τοποθετημένων αεροδυναμικών επιφανειών.

Ο μοναδικός κινητήρας βρίσκεται επίσης στην κορυφή και όχι στο κάτω μέρος του αεροπλάνου, που εμποδίζει τα κρουστικά κύματα να φτάσουν στο έδαφος. Ως αποτέλεσμα, η NASA πιστεύει ότι το X-59 θα παράγει μόλις 75 ντεσιμπέλ ήχου όταν ταξιδεύει με υπερηχητικές ταχύτητες, σε σύγκριση με τα 105 ντεσιμπέλ του Concorde.

«Αυτό σημαίνει ότι αυτό το αεροσκάφος μπορεί να ακούγεται σαν μια μακρινή βροντή στον ορίζοντα ή σαν κάποιος που κλείνει μια πόρτα αυτοκινήτου στη γωνία», λέει ο Nίκολ. «Μπορεί ακόμη και ο κόσμος να μην ακούει καθόλου την έκρηξη, και αν την ακούσει σίγουρα δεν θα τρομάξει, γιατί θα είναι χαμηλή και απλωμένη, και όχι τόσο δυνατή».

Αλλαγή κανονισμών

Το κρίσιμο μέρος του προγράμματος θα ξεκινήσει το 2024, όταν θα πραγματοποιηθεί μια σειρά δοκιμαστικών πτήσεων σε περισσότερες από έξι οικιστικές κοινότητες σε όλες τις ΗΠΑ, επιλεγμένες για να προσφέρουν ένα διαφορετικό μείγμα γεωγραφικών και ατμοσφαιρικών συνθηκών: «Αυτό θα είναι ένα διασκεδαστικό μέρος του προγράμματος, γιατί θα ασχοληθούμε με το κοινό και θα δημιουργήσουμε κατά κάποιο τρόπο την επιστήμη των πολιτών», λέει ο Nίκολ.

Το σχέδιο θυμίζει ένα πείραμα που διεξήγαγε η Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Αεροπορίας (FAA) το 1964, όταν υπερηχητικά μαχητικά αεροσκάφη πετούσαν επανειλημμένα πάνω από την Οκλαχόμα Σίτι για να δοκιμάσουν την επίδραση των ηχητικών εκρήξεων στο κοινό.

Δεν πήγε καλά, με το 20% των ανθρώπων να αντιδρούν στις εκρήξεις και το 4% να υποβάλλει καταγγελίες και αξιώσεις ζημιών. “Δεν θέλουμε να το επαναλάβουμε, φυσικά, γι’ αυτό θα δοκιμάσουμε πρώτα αυτό το αεροσκάφος σε περιορισμένη εμβέλεια, μετρώντας όλες τις εκρήξεις ήχου”, λέει ο Nίκολ. “Μόνο όταν είμαστε ικανοποιημένοι με την απόδοση, θα βγούμε στις κοινότητες και θα συνεχίσουμε να ελέγχουμε προσεκτικά το επίπεδο των ηχητικών εκρήξεων.”

Μόλις το X-59 πετάξει πάνω από τις επιλεγμένες περιοχές, η NASA θα συνεργαστεί με τις κοινότητες στο έδαφος για να μετρήσει την απόκρισή τους στον θόρυβο. Ο στόχος είναι να επιβεβαιωθεί η θεωρία ότι μια έκρηξη της τάξης των 75 ντεσιμπέλ θα είναι αποδεκτή.

Τα δεδομένα που θα συγκεντρωθούν με αυτόν τον τρόπο θα παρουσιαστούν στη συνέχεια στον Διεθνή Οργανισμό Πολιτικής Αεροπορίας (ICAO), ο οποίος είναι υπεύθυνος για τους κανονισμούς θορύβου των αεροσκαφών, για να τον πείσει να τα επικαιροποιήσει σε μια διεθνή συνάντηση που έχει προγραμματιστεί για το 2028.

Μια νέα γενιά

Η NASA πιστεύει ότι μια αλλαγή στους κανονισμούς θα άνοιγε τους ουρανούς σε  μια νέα γενιά υπερηχητικών αεροσκαφών, που θα επέτρεπε να πετούν πάνω από διαδρομές που δεν επιτρέπονται τώρα, όπως από Νέα Υόρκη προς Λος Άντζελες, και θα μειώσει το χρόνο πτήσης περίπου στο μισό.

Δεν ξέρουμε, ωστόσο, πώς θα μοιάζουν αυτά τα αεροσκάφη και ποιος θα τα κατασκευάσει, γιατί το X-59 δεν είναι πρωτότυπο αλλά απλώς ένα σκάφος επίδειξης τεχνολογίας.

“Οποιοσδήποτε μελλοντικός σχεδιασμός ενός εμπορικού αεροσκάφους χαμηλής έκρηξης για υπερηχητική πτήση σίγουρα θα είναι διαφορετικός από αυτό, αν και ορισμένα από τα σχεδιαστικά στοιχεία θα μπορούσαν να μεταφραστούν απευθείας”, λέει ο Nίκολ, δείχνοντας την εκτεταμένη του μύτη, ορισμένα από τα συστήματα ελέγχου πτήσης και το μοναδικό σύστημα εξωτερικής όρασης του X-59, το οποίο παρέχει στον πιλότο οθόνες υψηλής ευκρίνειας που δείχνουν τι είναι μπροστά, απόντος ενός πραγματικού μπροστινού παραθύρου προς τα εμπρός λόγω της αεροδυναμικού σχεδιασμού μύτης του αεροσκάφους.

Αρκετές εταιρείες αναπτύσσουν επί του παρόντος υπερηχητικά επιβατικά αεροσκάφη και σχεδιάζουν να τα πετάξουν μέσα σε μια δεκαετία ή λιγότερο, συμπεριλαμβανομένων των Ηermeus, Boom και Spike.

Ωστόσο, είναι αμφίβολο ότι κάποιος από αυτούς θα μπορέσει να εκμεταλλευτεί τα ευρήματα του προγράμματος Quesst, το οποίο πιθανότατα θα ενημερώσει την επόμενη γενιά υπερηχητικών αεροσκαφών.

Ο Nίκολ πιστεύει ότι τέτοια αεροσκάφη, με την ικανότητα να πετούν οπουδήποτε, θα κάνουν πιο προσβάσιμα τα υπερηχητικά ταξίδια, υπογραμμίζοντας την έντονη διαφορά με την πολυτέλεια του Concorde: «Αν κοιτάξετε πίσω 100 χρόνια, πολλές από τις προηγμένες τεχνολογίες κίνησης, συμπεριλαμβανομένων των σιδηροδρόμων και των αεροπλάνων, ξεκίνησαν ως εμπειρίες ιδιαίτερης αξίας αλλά καθώς η τεχνολογία προχωρούσε και το κόστος μειώθηκε, έγιναν διαθέσιμες στο ευρύ κοινό», λέει.

“Ένας από τους μακροπρόθεσμους στόχους είναι να γίνει διαθέσιμη αυτή η μορφή ταξιδιού υψηλής ταχύτητας να γίνει διαθέσιμη ως ευρέως διαδεδομένη εφαρμογή και δεν υπάρχει πραγματικά κανένας λόγος να μην μπορεί αυτό να συμβεί.”

Πηγή: CNN Travel