Pendekatan 'Uang Pribadi' Unit Inovasi Pertahanan Bertujuan Menghasilkan Pesawat Uji Hipersonik yang Dapat Digunakan Kembali Secara Cepat

Kecepatan yang sangat tinggi pada suhu yang sangat tinggi bukanlah satu-satunya hal yang membuat penelitian hipersonik menjadi sulit. Infrastruktur pengujian yang terlalu sedikit, mulai dari terowongan angin hingga pesawat uji terbang yang sebenarnya, menghambat penelitian. Unit Inovasi Pertahanan mempertaruhkan ide-ide sektor swasta dan modal sektor swasta dapat membuat segalanya terjadi lebih cepat.

Grafik Unit Inovasi Pertahanan (DIU) pada dasarnya adalah akselerator adopsi teknologi komersial internal Pentagon. Dikelola oleh campuran pakar sektor militer dan teknologi yang aktif, ia berusaha untuk mendapatkan solusi komersial di pintu, diskalakan, dan diterapkan pada masalah DoD.

Portofolio teknologi siber, otonomi, dan luar angkasa DIU telah berhasil bertransisi ke militer adalah bukti dari beberapa keberhasilan. Dibangun di atas janji keuntungan yang akan datang oleh perusahaan swasta non-tradisional, solusi ini muncul dan berkembang di luar lingkaran pertahanan dengan pemecahan masalah alternatif dan kecepatan yang tidak dapat ditandingi oleh pemerintah. Itulah yang DIU harapkan dapat dimanfaatkan untuk memajukan penyebaran hipersonik militer.

“Kami tahu bahwa uang pribadi digunakan untuk membangun transportasi hipersonik [komersial] untuk penumpang dan kargo,” kata Barry Kirkendall, direktur teknis DIU untuk ruang angkasa. “Lima atau sepuluh tahun yang lalu, bukan itu masalahnya, tetapi sekarang. Kami ingin memanfaatkan investasi swasta itu, perusahaan-perusahaan itu untuk Departemen Pertahanan.”

Oleh karena itu, DIU telah meluncurkan inisiatif yang disebut HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Ini mencari mitra komersial untuk mendemonstrasikan prototipe pesawat uji yang dapat terbang dan bermanuver lebih dari Mach 5, membawa dua muatan eksperimental, melakukan penerbangan "tahan lama", dan menangkap data kinerja dalam penerbangan. Kontraktor potensial perlu terbang dalam waktu 12 hingga 24 bulan.

Menurut standar penelitian hipersonik, ini adalah jendela yang pendek. Tetapi mengingat permintaan untuk pengujian hipersonik dan backlog yang dihadapi Amerika sekarang, itu harus dilakukan.

“Penelitian hipersonik pada awalnya memanfaatkan infrastruktur rudal [AS], rentang pengujian, pabrik, dan orang-orang desain,” Kirkendall mengamati. “Pekerjaan rudal tidak pernah melambat. Yang berubah adalah tempo [penelitian] meningkat dan akibatnya infrastruktur kami tidak bisa menanganinya. Jadi kami menemukan diri kami bersandar pada terowongan angin dan rentang uji yang hampir tidak tersedia. Kami tidak mampu membangun infrastruktur baru dan jangkauan baru, jadi kami mencari solusi lain.”

Infrastruktur uji nasional juga menua. SEBUAH melaporkan dikeluarkan tahun lalu oleh Kantor Akuntansi Pemerintah menunjukkan bahwa 14 dari 26 terowongan angin Departemen Pertahanan, NASA dan Energi yang mampu mendukung penelitian hipersonik dibangun pada 1970-an. Fasilitas terowongan angin sektor swasta baru sedang dibangun di Purdue University dan di tempat lain tetapi biayanya tinggi dan penyelesaiannya bertahun-tahun lagi.

Terlebih lagi, fasilitas uji darat dan laboratorium tidak dapat memberikan wawasan seperti yang dapat dilakukan oleh kendaraan hipersonik terbang yang sebenarnya dengan muatan yang dibuat khusus. Terowongan angin hipersonik berjalan pendek, yang terlama berlangsung dalam hitungan detik. Sensor dan instrumentasi yang dapat ditempatkan di terowongan atau pada artikel uji terbatas, umumnya memungkinkan untuk "snapshot" data daripada arus informasi yang lebih lama.

Pengujian penerbangan kecil yang telah dilakukan dengan rudal dan beberapa kendaraan hipersonik juga dibatasi oleh tantangan sensor, telemetri, dan jangkauan. Hanya beberapa kendaraan penerbangan hipersonik yang dapat digunakan kembali dengan interval panjang antar penerbangan. Mayoritas tercebur ke laut di mana pemulihan sulit untuk tidak mungkin.

Sebelum bergabung dengan DIU, Kirkendall menjalankan program efek senjata nuklir di Lawrence Livermore National Laboratory. Dia membandingkan ketidakmampuan yang jelas untuk menguji dan menggunakan perangkat peledak nuklir dengan tantangan hipersonik dan mengingatkan kita bahwa eksperimen di laboratorium atau simulasi pengaturan penerbangan tidak selalu "skala" secara akurat.

“Ada langkah perantara yang hilang. Kami membutuhkan terowongan angin, itu sangat penting. Kami membutuhkan uji terbang senjata dengan ketelitian penuh. Tapi ada celah di tengah; teknologi khusus pengujian yang tidak sepenuhnya terintegrasi yang dapat mengurangi risiko. Itu yang coba kami atasi.”

Permintaan informasi HyCAT DIU (RFI), menyerukan “kemampuan yang menarik” termasuk:

• Penerbangan minimum tiga menit dalam lingkungan uji hipersonik yang relevan dengan kondisi penerbangan yang hampir konstan, dengan tekanan dinamis setidaknya 1,000 pon per kaki persegi.
• Mampu disertifikasi untuk beroperasi di AS atau rentang uji penerbangan sekutu di bawah peraturan keselamatan uji penerbangan yang ada.
• Total kapasitas muatan eksperimental minimal 20 pon dengan akomodasi untuk muatan daya listrik.

Ada sejumlah perusahaan sektor swasta yang bertujuan mengembangkan pesawat penumpang dan kargo komersial hipersonik di masa depan yang kabur. Mungkin yang paling terkenal adalah Hermeus, sebuah firma berbasis di Atlanta yang pernah saya liput sebelumnya yang telah memanfaatkan dana AFWERX Angkatan Udara AS untuk mengembangkan kendaraan uji penerbangan hipersonik pembawa muatan skala seperempat yang disebut “Kuda Perempat” dalam perjalanan untuk membuat pesawat hipersonik, diduga untuk penggunaan presiden.

“Artikel uji seperempat dan setengah itu adalah sesuatu yang dapat membantu Departemen Pertahanan,” tegas Kirkendall. “Kami tidak membutuhkan pesawat penumpang hipersonik yang sepenuhnya matang untuk menguji hipersonik.”

Quarterhorse memiliki keunggulan karena berada di puncak penerbangan yang sebenarnya dan dapat digunakan kembali. Elemen terakhir ini sangat penting, kata Kirkendall, bukan hanya untuk pertimbangan biaya. “Dapat digunakan kembali adalah kunci untuk meningkatkan irama tes dan memahami apa yang baru saja terjadi dalam sebuah tes.”

Dengan memahami "apa yang baru saja terjadi" dalam sebuah tes, Kirkendall menyinggung semacam pendekatan forensik untuk penelitian hipersonik. Memeriksa kendaraan uji terbang dan muatannya pasca-penerbangan dapat menghindari beberapa pengumpulan data dan batas telemetri yang terkait dengan pengujian hipersonik.

Perlu ditunjukkan bahwa DIU tidak hanya meminta prototipe pesawat uji hipersonik. Ini juga mencari sistem perekaman dan pengukuran penerbangan yang lebih baik termasuk teknologi metrologi berbasis atmosfer dan luar angkasa. DIU telah membawa beberapa kemampuan ke dalam flip, pemberian Aerostar Technical Solutions Raven Aerostar stratospheric balon kontrak untuk komunikasi dan sensor payload integrasi tahun lalu. Kirkendall dan lainnya di DIU juga menekankan bekerja dengan aset DoD yang ada seperti Global Hawk drone yang digunakan kembali oleh Angkatan Udara untuk pengumpulan data jangkauan hipersonik.

“Kami pikir kami akan melihat banyak pendekatan inovatif untuk mendapatkan data dari kendaraan uji hipersonik yang belum kami pikirkan apakah berbasis luar angkasa, berbasis balon, atau yang lainnya,” kata Mayor Ryan Weed (USAF), direktur Portofolio ruang angkasa DIU. Ide-ide inovatif tersebut diharapkan juga datang dari perusahaan internasional.

DIU sengaja membuka HyCAT kepada perusahaan asing untuk mempercepat penelitian lebih lanjut. “Kami ingin orang-orang itu melamar,” Kirkendall menegaskan. Dia meramalkan penawaran dari perusahaan dari aliansi "Five Eyes" (Australia, Kanada, Selandia Baru, Inggris & AS) ditambah Jerman, Prancis, dan Jepang.

Dari mana pun tanggapan berasal, mereka akan membutuhkan pemeriksaan menyeluruh. DIU melakukan uji tuntas sebagai hal rutin tetapi sifat kabur dari industri pesawat hipersonik non-pertahanan – yang seperti UAM dan sektor transportasi udara supersonik belum menghasilkan produk yang dapat dipasarkan – mungkin memerlukan upaya ekstra.

Kirkendall dan Major Reed (pilot uji USAF) keduanya ahli di bidangnya masing-masing dan menekankan bahwa DIU mempertahankan persyaratan tinggi untuk penilaian kelayakan teknis. “Di DIU bukan hanya kelayakan teknis,” tambah Reed. “Ini juga kesehatan perusahaan [mitra]. Bisakah perusahaan itu memberikan teknologi yang mereka miliki?”

Mengingat aliran uang pribadi yang berlebihan ke perusahaan serupa di ruang UAM, pengembang pesawat hipersonik potensial mungkin memang memiliki neraca yang lebih sehat daripada potensi pengembangan produk. Tetapi pendekatan multi-segi DIU untuk menilai kandidat HyCAT harus memisahkan gulma dari sekam, kata direkturnya.

Major Reed menunjukkan bahwa mereka melakukannya dengan cara yang disengaja untuk tidak "menghalangi kemajuan perusahaan menuju produk mereka sendiri" Dia berpendapat bahwa satu-satunya cara agar HyCAT sukses adalah berfokus pada solusi yang pertahanannya bukan aplikasi utama.

Berbicara tentang aplikasi, kontraktor yang tertarik memiliki waktu hingga Jumat ini untuk membuat penawaran mereka untuk HyCAT. Ketika saya berbicara dengan Kirkendall dan Reed minggu lalu, mereka hanya menerima beberapa proposal. “Anda tidak pernah melihat apa pun yang berubah sampai menit terakhir yang pahit,” Kirkendall meyakinkan. DIU mengharapkan tanggapan “beberapa lusin”.

Jika mereka datang dalam jumlah, uang pribadi di belakang mereka dapat membayar lelucon lama tentang hipersonik menjadi "senjata masa depan" selama 60 tahun terakhir.