WASHINGTON — Cuando Joe Laurienti fundó la empresa de propulsión espacial Ursa Major en 2015, no esperaba que su primer contrato vendría de un programa hipersónico del Pentágono.

Fue un año fundamental para la industria espacial comercial, ya que los financiadores privados acudieron en masa a las nuevas empresas espaciales en cantidades récord. Al mismo tiempo, el Congreso presionaba al Departamento de Defensa para que eliminara su dependencia de los motores de cohetes de fabricación rusa e invertir en sistemas de lanzamiento espacial de producción nacional.

En esa intersección de inversión comercial y necesidad de seguridad nacional, Laurienti vio una oportunidad. El ingeniero aeroespacial, que había trabajado en sistemas de propulsión para SpaceX y Blue Origin, decidió iniciar una empresa centrada en la construcción de motores para vehículos de lanzamiento espacial utilizando técnicas de fabricación avanzadas.

Pero el primer trato de Ursa Major no fue por un lanzador espacial.

El contrato de 2017 del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea fue para suministrar el motor de cohete líquido Hadley de la compañía para el laboratorio. X-60A, un vehículo de prueba hipersónico. Resulta que los mismos sistemas de propulsión líquida que brindan maniobrabilidad y capacidades de aceleración profunda para los cohetes también son útiles para la orientación aérea hipersónica y las pruebas de vuelo.

El contrato, dijo Laurienti, amplió su visión de Ursa Major.

“La hipersónica cayó en nuestro regazo”, dijo a C4ISRNET en una entrevista. "Eso, bastante pronto, nos obligó a diseñar un motor único de uso dual que podría funcionar para el espacio o hipersónico".

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La experiencia de Ursa Major permanece en la propulsión de cohetes, pero ahora está desarrollando una cartera de motores que se pueden usar para el Departamento de Defensa y misiones comerciales, así como para admitir una variedad de aplicaciones hipersónicas, espaciales y lanzadas desde el aire. En mayo, el laboratorio de la Fuerza Aérea otorgó a la compañía un contrato para continuar desarrollando y probando dos de sus motores: Arroway para el espacio y Draper para lanzamientos hipersónicos.

Si bien el camino de Ursa Major hacia el mercado hipersónico del Departamento de Defensa no es típico, es una de las muchas empresas comerciales y no tradicionales que buscan incursionar en un campo dominado por contratistas de defensa como Lockheed Martin, Northrop Grumman y RTX (anteriormente conocido como Raytheon Technologies).

Lo que les puede faltar en experiencia con los principales programas de defensa, estas nuevas empresas lo compensan con experiencia especializada, capital privado y enfoques novedosos para desarrollar y producir hardware y software. Algunos, como Ursa Major, ofrecen subsistemas y componentes flexibles de doble uso que podrían integrarse en los esfuerzos hipersónicos del Departamento de Defensa, que se centran en gran medida en desarrollar y probar armas de alta velocidad y defenderse contra sistemas similares que los adversarios, incluyendo China y Rusia, están construyendo.

Otros están entrando en un nuevo territorio, desarrollando aviones hipersónicos que algún día podrían allanar el camino para aviones militares y comerciales de alta velocidad. transporte.

Mientras el Pentágono busca comenzar a desplegar armas hipersónicas En los próximos años y contempla un futuro que podría incluir aviones que viajen y maniobren a velocidades Mach 5 o superiores, invertir en estas empresas podría ayudar a garantizar que el departamento tenga una base industrial sólida y diversa en la que pueda confiar.

“Últimamente, nuestra voz en el Departamento de Defensa ha sido: ¿Cómo se usa lo que hemos construido, si no el producto final, toda la tecnología subyacente y el conjunto de capacidades, para los mercados adyacentes?” dijo Laurenti. “Creo que el Departamento de Defensa [está] profundizando aún más en las capacidades de estas empresas, y en los próximos años será muy importante saber dónde pueden extraer esos hilos”.

Atraer inversión privada

Los capitalistas de riesgo invirtieron al menos $ 356 millones el año pasado en nuevas empresas con sede en EE. UU. que desarrollan sistemas y tecnología hipersónicos, según empresa de análisis PitchBook. Sin embargo, esa cifra, superior a los $78 millones en 2020 y los $111 millones en 2021, probablemente sea aún mayor debido a la financiación no anunciada.

Obtener fondos privados es crucial para cualquier startup, pero particularmente para aquellos que desarrollan capacidades innovadoras en áreas como la hipersónica, donde el calor extremo y la aerodinámica compleja presentan importantes desafíos tecnológicos. Para atraer el capital inicial necesario para construir sistemas que operen en ese entorno, es importante demostrar la demanda.

Si bien la mayoría de las empresas que desarrollan aviones hipersónicos o tecnología de soporte tienen ambiciones comerciales a largo plazo, ese mercado aún no existe. Para esas empresas, el interés del Departamento de Defensa en la tecnología hipersónica y su urgencia por comenzar a desplegar armas lo convierten en un primer cliente natural, según Zach Shore, vicepresidente de crecimiento de la startup Hermeus.

Las asociaciones con el Departamento de Defensa han sido importantes para la empresa con sede en Georgia, ya que han ayudado a generar interés por parte de los inversores y han proporcionado acceso a las instalaciones de prueba.

Fundada en 2018, Hermeus obtuvo un contrato de $1.5 millones en 2020 de AFWERX, el brazo de innovación de la Fuerza Aérea, y un Acuerdo de seguimiento de $ 60 millones en 2021 para completar el desarrollo de su avión hipersónico reutilizable, denominado Quarterhorse.

La empresa utilizará el vehículo para validar su Motor de ciclo combinado basado en turbina Chimera, que se basa en el sistema de turborreactores J85 de General Electric, que alimenta el avión de entrenamiento T-38 de la Fuerza Aérea.

En 2019, Hermeus recaudó $ 100 millones en capital privado para completar el desarrollo de Quarterhorse y financiar el trabajo en un segundo vehículo: un avión hipersónico sin tripulación llamado Darkhorse. Ambos esfuerzos informarán el trabajo en Halcyon, el avión comercial de pasajeros de la compañía.

“Debe tener un mercado intermediario donde pueda generar ingresos y validar la tecnología”, dijo Shore a C4ISRNET. “El Departamento de Defensa hace eso. Es ese paso intermedio”.

Zachary Krevor, director ejecutivo de Stratolaunch, con sede en California, dijo que el trabajo de la empresa con el Departamento de Defensa ha ayudado a mostrar a los inversores que existe una demanda de sistemas hipersónicos.

“Te da mucha más credibilidad a medida que entras en el mundo de los inversores”, dijo. “Hay una demanda real, y se demuestra con la firma del contrato”.

Will Roper, un exejecutivo de adquisiciones de la Fuerza Aérea que ahora forma parte de los directorios de Ursa Major y Hermeus, dijo que el éxito de estas empresas también tiene implicaciones para el Pentágono. Explicó que un mercado hipersónico comercial sólido podría ayudar a que el desarrollo y la producción de defensa en el futuro sean más asequibles.

“Si [el Departamento de Defensa] se equivoca, no hay garantía de que habrá otra ola de empresas de tecnología profunda que se centren en la defensa”, dijo Roper a C4ISRNET en una entrevista.

Oportunidades de defensa

El Pentágono ha mostrado signos de que reconoce el valor de asociarse con empresas cuyas capacidades podrían ayudar con las necesidades a corto plazo, como pruebas, materiales y tecnología de subsistemas.

El acelerador tecnológico del departamento, la Unidad de Innovación de Defensa, está trabajando para aprovechar los aviones comerciales, las cargas útiles y la tecnología de apoyo para proporcionar más vías para que el Departamento de Defensa pruebe los sistemas de alta velocidad. A través de su esfuerzo HyCAT DIU, que significa capacidades de prueba aerotransportadas hipersónicas y de alta cadencia, ha otorgado contratos a Rocket Lab y Fenix ​​Space para proporcionar capacidades de lanzamiento, y a Hypersonix, con sede en Australia, para proporcionar un vehículo de prueba.

Durante la segunda fase del programa HyCAT, DIU planea elegir cargas útiles y otra tecnología para integrar en los vehículos de prueba, incluida la navegación alternativa, sistemas de comunicación avanzados y materiales de bajo costo.

El teniente coronel Nicholas Estep, gerente de programa de DIU para HyCAT, dijo que uno de los objetivos del programa es ayudar al departamento a expandir la base industrial de seguridad nacional para hipersónicos mediante la participación de empresas comerciales.

“Estos son proveedores que no son los socios de referencia que han estado realizando pruebas de armas hipersónicas en el pasado”, dijo a C4ISRNET en una entrevista. “Estamos fomentando la base de la innovación”.

El Centro de Gestión de Recursos de Pruebas del Pentágono y la Marina están liderando un programa llamado Banco de pruebas hipersónico de capacidad avanzada multiservicio, o MACH-TB, en el que están trabajando con empresas tradicionales y no tradicionales para demostrar y validar tecnologías hipersónicas.

Stratolaunch, fundada en 2011, es una de las empresas trabajando con el Pentágono en MACH-TB. Su banco de pruebas Talon-A, programado para realizar su primer vuelo hipersónico este otoño, está diseñado para proporcionar un sistema reutilizable y asequible para que los clientes gubernamentales y comerciales prueben y validen componentes de alta velocidad y otras tecnologías.

Aprovechar la tecnología disponible comercialmente para aplicaciones hipersónicas, dijo Krevor, es una idea que ha visto que el "DoD realmente comienza a explorar".

“Si podemos comenzar a mover tecnologías que funcionan en otros entornos de vuelo u otros entornos en general y moverlas al entorno hipersónico, realmente podemos comenzar a acortar los plazos de desarrollo típicos para un sistema hipersónico”, agregó.

De hecho, esa atracción del Departamento de Defensa está comenzando a suceder, aunque a pequeña escala. Tomemos como ejemplo a Varda Space Industries, una empresa de fabricación en el espacio con sede en California fundada en 2020: la empresa planea lanzar pequeños satélites, que denomina “instalaciones de producción”, que son capaces de construir componentes en órbita y devolverlos a la Tierra en una cápsula.

A través de un acuerdo de aumento de fondos estratégicos emitido en enero pasado, la Fuerza Aérea, la NASA y varios inversores privados otorgaron a Varda 60 millones de dólares para estudiar si las cápsulas que utilizará para devolver productos a la Tierra también podrían servir como plataforma de prueba para materiales y componentes hipersónicos.

Bryan Clark, miembro principal del Instituto Hudson, dijo que la historia de Varda destaca no solo el potencial que se encuentra dentro de las empresas innovadoras, sino también la flexibilidad de estas organizaciones y su interés en adaptarse a las necesidades de clientes poco probables.

“Ese es un ejemplo de cómo el mundo comercial, que se movía en una dirección, ha podido reorientarse hacia los esfuerzos del DoD en hipersónicos”, dijo Clark a C4ISRNET.

el juego largo

A pesar de las inversiones más pequeñas en empresas como Varda y programas como MACH-TB y HyCAT, la visión más amplia del Departamento de Defensa para incorporar capacidades comerciales a sus programas hipersónicos no está clara.

James Weber, responsable del enfoque de alto nivel del Pentágono para desarrollar, implementar e integrar sistemas de alta velocidad en los servicios militares, rechazó una entrevista con C4ISRNET y un portavoz se negó a responder preguntas sobre el compromiso del Departamento de Defensa con empresas comerciales.

Sin embargo, Clark señaló que muchos de los enfoques de adquisición del departamento aún favorecen a los primos de defensa más grandes, y que su proceso de requisitos, al que llamó "especializado y aspiracional", tiende a enfatizar las necesidades de alto nivel para capacidades que pueden tardar décadas en materializarse, un paradigma que no siempre funciona para empresas no tradicionales.

“El mundo comercial no está interesado en un programa [de investigación y desarrollo] de 20 o 10 años. Preferirían encontrar formas de adaptar las tecnologías que ya están desarrollando para aplicarlas a casos de uso militar”, dijo Clark. “Ese, para mí, es el gran problema. El Departamento de Defensa debe poder tener un enfoque más evolutivo para el desarrollo de requisitos para que pueda aprovechar la capacidad comercial en lugar de obtener exactamente lo que quiere al principio”.

Roper, quien también forma parte de la Junta de Innovación de Defensa del Pentágono, señaló que si bien el departamento ha mostrado interés en trabajar con empresas no tradicionales, no ha respaldado su retórica con financiamiento.

“Hay pasos en la dirección correcta; simplemente no tienen un gran valor”, dijo. “Si al departamento le importa la hipersónica, y ciertamente habla [como] lo hace, entonces debe apostar por ella con las nuevas empresas que están trabajando en ella”.

Roper ha animado durante años al departamento a trabajar más de cerca con las startups. Con hipersónicos, dijo, hay una oportunidad para un enfoque de "larga duración" del Departamento de Defensa que va más allá de los pequeños esfuerzos para integrar las capacidades comerciales dentro de los programas existentes. Con miras a las necesidades futuras, el Pentágono debería proporcionar más lugares de prueba y creación de prototipos para las empresas de "tecnología profunda" que buscan validar aviones hipersónicos y tecnología de apoyo, argumentó.

“Para mí, esta es una misión imprescindible si la base industrial va a crecer”, dijo Roper en una entrevista. “Las empresas que están trabajando en áreas como la hipersónica, además de reunir grandes equipos, también están convenciendo a los inversores privados de que existe una empresa exitosa que puede reducir el riesgo de estas tecnologías inicialmente militares para un uso comercial eventual”.

Roper tiene experiencia aquí. Durante su tiempo con la Fuerza Aérea de 2018 a 2021, defendió un programa llamado Agility Prime, que tenía como objetivo brindar credibilidad al incipiente mercado de aviones eléctricos mediante la creación de oportunidades de prueba y certificación para empresas emergentes.

El modelo Agility Prime podría traducirse al mundo de la hipersónica, dijo. Y al proporcionar a las nuevas empresas datos valiosos de prueba y validación, así como un camino hacia la certificación de aeronavegabilidad, el Departamento de Defensa tiene la oportunidad de reducir el riesgo técnico y respaldar una base industrial floreciente de la que probablemente dependerá, explicó.

“También es una buena sinergia porque le enseña al Pentágono que su valor en este mercado no es solo el dinero”, agregó Roper. “Tiene mucho más peso hacia las pruebas iniciales y la certificación”.

A medida que el departamento busca trabajar más con los nuevos participantes en el mercado de la defensa, Shore de Hermeus dijo que es importante que el compromiso vaya más allá de las reuniones y los pequeños contratos para reconocer y valorar la innovación e integrarla a escala. También puede significar cambiar los procesos para que sea más fácil para las nuevas empresas competir con los contratistas de defensa más tradicionales.

“Todavía existe esta tensión inherente en el departamento, de tira y afloja en la forma en que el departamento compra tecnología, la forma en que el departamento origina una idea y la forma en que el departamento piensa acerca de la competencia”, dijo. “No creo que el departamento haya descubierto aún cómo comprometerse a abrazar los nuevos conjuntos de tecnología y trabajar con ellos”.

Laurienti de Ursa Major señaló que si bien es más fácil para el Departamento de Defensa aprovechar las capacidades comerciales en el espacio, donde existe un mercado existente, hacerlo dentro de la cartera hipersónica requiere un pensamiento creativo por parte del gobierno.

“Simplemente lograr que el Departamento de Defensa entienda: 'Esta empresa tiene capacidades X, Y y Z. Tiremos un poco de ese hilo, eso cambiará las reglas del juego en cuanto a cómo el departamento desarrolla nuevas capacidades muy rápidamente”, dijo.

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