Longo tempo depois de o lendário SR-71 Blackbird ter definido a fasquia da espionagem rápida a grande altitude, os engenheiros preparam um sucessor que troca o querosene estrondoso por hidrogénio líquido arrefecido e aponta a velocidades que parecem quase irreais.
Uma corrida hipersónica com um novo favorito
Entre Washington, Pequim e Moscovo, as armas hipersónicas dominam briefings e orçamentos. Veículos planadores, ogivas manobráveis e mísseis exóticos costumam roubar as manchetes. No entanto, uma pequena start-up australiana, a Hypersonix, está a tentar algo diferente: uma aeronave reutilizável movida por um motor scramjet alimentado a hidrogénio.
O objetivo é simples de enunciar e difícil de alcançar: voo sustentado entre Mach 5 e Mach 10 e além, sem emissões de carbono provenientes do motor.
A Hypersonix quer uma aeronave hipersónica reutilizável que ultrapasse mísseis, transporte cargas úteis e funcione com hidrogénio verde em vez de combustível de aviação.
Esta abordagem coloca a empresa num espaço raro. A maioria dos projetos hipersónicos atuais são armas de uso único que queimam combustíveis tóxicos e acabam como detritos. A Hypersonix está a pressionar por algo mais próximo de um programa de aeronave do que de um programa de mísseis.
Do Blackbird ao Spartan: um novo tipo de motor
O SR‑71 Blackbird, retirado de serviço no final da década de 1990, podia atingir cerca de Mach 3,2. A sua pele de titânio e os complexos motores turbo-ramjet ainda impressionam engenheiros aeroespaciais. O novo concorrente pretende mais do triplo dessa velocidade.
O scramjet Spartan impresso em 3D
A tecnologia central da Hypersonix é um motor scramjet conhecido como Spartan. Um scramjet é um motor “respirador de ar” que comprime o ar de entrada a velocidade hipersónica, mistura-o com combustível e queima-o enquanto o escoamento se mantém supersónico.
Ao contrário de um jato convencional, não existem pás de compressor móveis a rodar na frente. É apenas a forma do motor que faz o trabalho de compressão, usando a velocidade pura e entradas cuidadosamente esculpidas.
O Spartan foi concebido para uma faixa de velocidades de cerca de Mach 5 até aproximadamente Mach 12, usando hidrogénio como combustível e recorrendo fortemente a ligas de alta temperatura impressas em 3D.
O motor é construído com fabrico aditivo, o que permite aos engenheiros imprimir canais de arrefecimento intrincados e estruturas reforçadas dentro do metal. Isso é vital para sobreviver a condições em que as temperaturas de superfície podem subir acima de 1.800 °C.
- Tipo de motor: scramjet alimentado a hidrogénio
- Faixa de velocidades: aproximadamente Mach 5–Mach 12
- Construção: ligas de alta temperatura impressas em 3D e compósitos avançados
- Combustível: hidrogénio líquido, idealmente produzido como hidrogénio verde
DART AE: prova de que o voo hipersónico limpo funciona
Para mostrar que isto é mais do que uma apresentação, a Hypersonix está a preparar um demonstrador chamado DART AE. O veículo tem cerca de 3,5 metros de comprimento e foi concebido para testar um perfil completo de voo hipersónico, incluindo desempenho do motor, cargas térmicas e guiamento a velocidades extremas.
O DART AE está previsto ser lançado a partir da Wallops Flight Facility da NASA, na costa leste dos EUA. Um foguetão impulsionador irá primeiro levá-lo à velocidade e altitude necessárias para acender o scramjet. Só então o Spartan poderá assumir e acelerar para o regime hipersónico.
Se o DART AE voar como planeado, será uma das primeiras aeronaves de testes hipersónicos a operar com o chamado hidrogénio verde, produzido com eletricidade renovável em vez de gás fóssil.
Militar, espaço e viagens ultra-rápidas na mesma plataforma
Mercado triplo: guerra, órbita e viagens de negócios
A Hypersonix gosta de descrever um “mercado triplo” para a sua tecnologia, combinando usos militares, espaciais e civis na mesma plataforma básica.
O projeto Delta Velos da empresa é uma aeronave hipersónica reutilizável conceptual que poderia transportar cerca de 50 kg de carga útil para a órbita baixa da Terra. A aeronave descolaria num foguetão impulsionador, acenderia o scramjet a velocidade hipersónica e, depois, libertaria um pequeno satélite ou carga útil de investigação.
Para além da órbita, os clientes de defesa estão a observar de perto três funções principais:
- Reconhecimento de alta velocidade: um sucessor do Blackbird, capaz de entrar rapidamente em espaço aéreo defendido, recolher dados e sair antes de os intercetores reagirem.
- Plataforma de testes hipersónicos: uma plataforma reutilizável para ensaiar novos sensores, materiais e armas a alta velocidade sem disparar um míssil de cada vez.
- Logística rápida: mover componentes críticos ou equipamento através de continentes em poucas horas.
A aviação comercial surge em segundo plano nestes planos. Se a tecnologia provar ser segura, já há operadores a sonhar com Nova Iorque–Tóquio em menos de duas horas ou Sydney–Los Angeles em menos de três.
A Mach 10, uma viagem transpacífica que hoje demora meio dia poderia encolher para a duração de uma longa reunião de negócios.
Porque é que o hidrogénio muda a equação
O hidrogénio oferece vantagens claras a velocidades hipersónicas. Tem um conteúdo energético muito elevado por quilograma e queima de forma limpa, produzindo sobretudo vapor de água.
Isso torna a gestão térmica mais fácil: o hidrogénio pode circular pelo motor e pela célula para absorver calor antes de ser queimado, funcionando como um refrigerante interno. Para uma fuselagem a assar sob a fricção hipersónica, esse circuito de arrefecimento pode ser a diferença entre sobreviver e falhar estruturalmente.
A dor de cabeça do armazenamento
A desvantagem vem da baixa densidade do hidrogénio. Para transportar combustível suficiente, a aeronave precisa de tanques muito grandes ou de hidrogénio armazenado como líquido super-frio a cerca de −253 °C.
Os tanques criogénicos têm de ser fortemente isolados, estruturalmente robustos e, ainda assim, leves o suficiente para voar. Qualquer ebulição (boil-off) ou fuga desperdiça combustível e pode criar riscos de segurança. Conceber uma fuselagem hipersónica elegante em torno de tanques volumosos e congelados é um quebra-cabeças de engenharia significativo.
Empresas como a H2 Clipper estão a trabalhar em logística de hidrogénio mais ampla: aeronaves de transporte de hidrogénio de longo alcance, grandes sistemas de armazenamento e até dirigíveis especializados. Para jatos hipersónicos, a esperança é que uma descida do custo do hidrogénio verde por volta de 2030 torne operações regulares economicamente realistas, em vez de um luxo de projeto científico.
| Ano | Marco visado |
|---|---|
| 2025 | Voos de teste do demonstrador hipersónico DART AE |
| 2027 | Fase de desenvolvimento do veículo reutilizável Delta Velos |
| 2030 | Queda projetada dos custos de produção de hidrogénio verde |
| 2035 | Potenciais primeiros testes de aeronaves hipersónicas tripuladas |
A física brutal do voo a Mach 10
Voar a dez vezes a velocidade do som significa combater tanto o calor como o próprio ar. A estas velocidades, o ar comporta-se mais como um fluido denso e quimicamente reativo do que como a brisa suave que os aviões comerciais conhecem.
A compressão intensa à frente da aeronave cria ondas de choque que embatem nas superfícies de controlo e nas entradas de ar. Por detrás desses choques, as moléculas separam-se e recombinam-se, gerando calor adicional e alterando a forma como o ar escoa à volta do veículo.
Para lidar com isto, os engenheiros recorrem a compósitos de matriz cerâmica, ligas de alta temperatura e revestimentos resistentes ao calor mais familiares de motores-foguete e turbinas a gás. A impressão 3D ajuda ao colocar resistência e arrefecimento exatamente onde as cargas são maiores.
O design hipersónico é um jogo de xadrez com a física: cada alteração de forma afeta, ao mesmo tempo, ondas de choque, aquecimento e sustentação.
O controlo a estas velocidades é outro desafio. As abas móveis tradicionais têm dificuldades num ar tão energético. Os designers experimentam pequenas flaps de corpo, jatos de controlo por reação e uma modelação subtil da célula para manter a estabilidade sem grandes peças móveis.
O que “hipersónico” e “scramjet” significam realmente
“Hipersónico” refere-se, normalmente, a velocidades acima de Mach 5, ou cinco vezes a velocidade local do som. Ao nível do mar isso é cerca de 6.000 km/h, embora o número exato varie com a altitude e a temperatura.
Um scramjet é um “ramjet de combustão supersónica” (supersonic combustion ramjet). Um ramjet normal abranda o ar de entrada para velocidade subsónica antes de queimar o combustível. Um scramjet mantém o escoamento supersónico ao longo de todo o motor. Isso permite voo a velocidades muito mais elevadas, mas o motor não funciona a baixa velocidade, razão pela qual é necessário um foguetão ou outro impulsionador para arrancar.
O que isto pode significar para futuros conflitos e para as viagens
Para os planeadores de defesa, uma aeronave hipersónica alimentada a hidrogénio é simultaneamente uma oportunidade e uma dor de cabeça. Promete reconhecimento quase intocável: um jato que atravessa espaço aéreo hostil em minutos, recolhe dados de radar e infravermelhos e desaparece no horizonte antes mesmo de os mísseis terminarem a subida.
Ao mesmo tempo, essa velocidade comprime a tomada de decisão. Os líderes podem ter apenas alguns minutos para responder a um veículo hipersónico não identificado que se aproxima do seu espaço aéreo, aumentando o risco de erro de cálculo se os dados dos sensores não forem claros.
Para a aviação civil, o quadro é mais misto. Tempos de voo mais curtos são atrativos, mas os preços dos bilhetes, as regras de ruído por sobrevoo e a aceitação pública de aeronaves a hidrogénio de alta velocidade continuam em aberto. Um uso inicial realista poderá ser em rotas de negócios ponto-a-ponto, com preço premium, sobre oceanos, onde os estrondos sónicos incomodam menos pessoas.
Um cenário mais concreto a curto prazo está no acesso ao espaço. Pequenos satélites estão em grande procura, e um primeiro estágio hipersónico reutilizável que não emita CO₂ poderia bater foguetes tradicionais em certas missões. Essa combinação de reconhecimento militar, serviços de lançamento verdes e carga ultra-rápida poderá ser onde o sucessor do Blackbird realmente encontra asas.
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