WASHINGTON – Als Joe Laurienti 2015 das Raumfahrtantriebsunternehmen Ursa Major gründete, hatte er nicht damit gerechnet, dass der erste Auftrag aus einem Hyperschallprogramm des Pentagons kommen würde.

Es war ein entscheidendes Jahr für die kommerzielle Raumfahrtindustrie, da private Geldgeber in Rekordzahl zu Raumfahrt-Startups strömten. Gleichzeitig drängte der Kongress das Verteidigungsministerium, es abzuschaffen Abhängigkeit von in Russland hergestellten Raketentriebwerken und in im Inland hergestellte Raumfahrtsysteme investieren.

In dieser Schnittstelle zwischen kommerziellen Investitionen und nationalem Sicherheitsbedürfnis sah Laurienti eine Chance. Der Luft- und Raumfahrtingenieur, der an Antriebssystemen für SpaceX und Blue Origin gearbeitet hatte, beschloss, ein Unternehmen zu gründen, das sich auf den Bau von Motoren für Trägerraketen mithilfe fortschrittlicher Fertigungstechniken konzentriert.

Aber der erste Deal von Ursa Major betraf nicht eine Weltraumrakete.

Der Auftrag des Air Force Research Laboratory aus dem Jahr 2017 sah die Lieferung des Hadley-Flüssigkeitsraketentriebwerks des Unternehmens für das Labor vor X-60A, ein Hyperschall-Testfahrzeug. Es stellt sich heraus, dass dieselben Flüssigkeitsantriebssysteme, die Raketen Manövrierfähigkeit und Tiefendrosselfähigkeit verleihen, auch für Hyperschall-Flugziele und Flugtests nützlich sind.

Der Vertrag, sagte Laurienti, erweiterte seine Vision für Ursa Major.

„Hyperschallgeräte sind uns in den Schoß gefallen“, sagte er in einem Interview mit C4ISRNET. „Das zwang uns schon ziemlich früh dazu, ein einziges Triebwerk mit doppeltem Verwendungszweck zu entwickeln, das sowohl für den Weltraum als auch für Hyperschall eingesetzt werden konnte.“

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Das Fachwissen von Ursa Major bleibt im Raketenantrieb, aber es entwickelt derzeit ein Portfolio von Triebwerken, die für Missionen des Verteidigungsministeriums und für kommerzielle Zwecke eingesetzt werden können und eine Reihe von luftgestützten, Weltraum- und Hyperschallanwendungen unterstützen. Im Mai erteilte das Labor der Luftwaffe dem Unternehmen den Auftrag, zwei seiner Triebwerke weiterzuentwickeln und zu testen – Arroway für den Weltraum und Draper für Hyperschallstarts.

Der Einstieg von Ursa Major in den Hyperschallmarkt des US-Verteidigungsministeriums ist zwar nicht typisch, aber es ist eines von vielen kommerziellen und nicht-traditionellen Unternehmen, die in einem Bereich Fuß fassen wollen, der von Verteidigungsunternehmen wie Lockheed Martin, Northrop Grumman und anderen dominiert wird RTX (früher bekannt als Raytheon Technologies).

Was ihnen möglicherweise an Erfahrung mit großen Verteidigungsprogrammen fehlt, machen diese Start-ups durch spezialisiertes Fachwissen, privates Kapital und neuartige Ansätze zur Entwicklung und Produktion von Hardware und Software wett. Einige, wie Ursa Major, bieten flexible Subsysteme und Komponenten mit doppeltem Verwendungszweck an, die in die Hyperschallbemühungen des Verteidigungsministeriums integriert werden könnten, die sich hauptsächlich auf die Entwicklung und Erprobung von Hochgeschwindigkeitswaffen und die Verteidigung gegen ähnliche Systeme konzentrieren, die Gegner, einschließlich China und Russland bauen.

Andere betreten Neuland und entwickeln Hyperschallflugzeuge, die eines Tages den Weg für militärische und kommerzielle Hochgeschwindigkeitsflugzeuge ebnen könnten Transportwesen.

Während das Pentagon mit dem Einsatz von Hyperschallwaffen beginnen will In den nächsten Jahren und eine Zukunft voraussieht, in der Flugzeuge mit Geschwindigkeiten von Mach 5 oder höher fliegen und manövrieren könnten, könnten Investitionen in diese Unternehmen dazu beitragen, dass die Abteilung über eine starke, vielfältige industrielle Basis verfügt, auf die sie sich verlassen kann.

„Unsere Stimme im Verteidigungsministerium war in letzter Zeit: Wie nutzen Sie das, was wir entwickelt haben – wenn nicht das Endprodukt, alle zugrunde liegenden Technologien und Fähigkeiten – für angrenzende Märkte?“ Sagte Laurenti. „Ich denke, dass das Verteidigungsministerium sich noch einen Schritt weiter mit den Fähigkeiten dieser Unternehmen befasst, und in den nächsten Jahren wird es wirklich wichtig sein, wo sie diese Fäden ziehen können.“

Privatinvestitionen anziehen

Demnach investierten Risikokapitalgeber im vergangenen Jahr mindestens 356 Millionen US-Dollar in US-Startups, die Hyperschallsysteme und -technologie entwickeln Analyseunternehmen PitchBook. Allerdings ist diese Zahl – von 78 Millionen US-Dollar im Jahr 2020 auf 111 Millionen US-Dollar im Jahr 2021 – aufgrund der unangekündigten Finanzierung wahrscheinlich sogar noch höher.

Die Beschaffung privater Mittel ist für jedes Startup von entscheidender Bedeutung, insbesondere aber für diejenigen, die bahnbrechende Fähigkeiten in Bereichen wie Hyperschall entwickeln, wo extreme Hitze und komplexe Aerodynamik erhebliche technologische Herausforderungen darstellen. Um frühzeitig das Kapital zu gewinnen, das für den Aufbau von Systemen benötigt wird, die in dieser Umgebung funktionieren, ist es wichtig, die Nachfrage nachzuweisen.

Während die meisten Unternehmen, die Hyperschallflugzeuge entwickeln oder unterstützende Technologien entwickeln, langfristige kommerzielle Ambitionen haben, existiert dieser Markt noch nicht. Laut Zach Shore, Vizepräsident für Wachstum beim Start-up-Unternehmen Hermeus, ist das Verteidigungsministerium aufgrund seines Interesses an Hyperschallraketen und der Dringlichkeit, mit dem Einsatz von Waffen zu beginnen, ein natürlicher erster Kunde.

DoD-Partnerschaften waren für das in Georgia ansässige Unternehmen wichtig, da sie dazu beitrugen, das Interesse von Investoren zu wecken und Zugang zu Testeinrichtungen zu ermöglichen.

Hermeus wurde 2018 gegründet und sicherte sich im Jahr 1.5 einen Auftrag über 2020 Millionen US-Dollar von AFWERX, dem Innovationsarm der Air Force, und a Folgevertrag über 60 Millionen US-Dollar im Jahr 2021 um die Entwicklung seines wiederverwendbaren Hyperschallflugzeugs mit dem Namen Quarterhorse abzuschließen.

Das Unternehmen wird das Fahrzeug zur Validierung nutzen Chimera-Turbinen-Kombimotor, das auf dem J85-Turbojet-System von General Electric basiert, das den T-38-Jet-Trainer der Air Force antreibt.

Im Jahr 2019 sammelte Hermeus 100 Millionen US-Dollar an privatem Kapital, um die Entwicklung von Quarterhorse abzuschließen und die Arbeit an einem zweiten Fahrzeug zu finanzieren – einem unbemannten Hyperschallflugzeug namens Darkhorse. Beide Bemühungen werden in die Arbeit an Halcyon, dem kommerziellen Passagierflugzeug des Unternehmens, einfließen.

„Man braucht einen Zwischenmarkt, auf dem man Einnahmen generieren und die Technologie validieren kann“, sagte Shore gegenüber C4ISRNET. „Das Verteidigungsministerium macht das. Es ist der Schritt dazwischen.“

Zachary Krevor, CEO des in Kalifornien ansässigen Unternehmens Stratolaunch, sagte, die Zusammenarbeit des Unternehmens mit dem Verteidigungsministerium habe dazu beigetragen, Investoren zu zeigen, dass eine Nachfrage nach Hyperschallsystemen bestehe.

„Es gibt einem viel mehr Glaubwürdigkeit, wenn man in die Welt der Anleger einsteigt“, sagte er. „Es gibt eine echte Nachfrage, und das zeigt sich auch in der Vertragsunterzeichnung.“

Will Roper, ein ehemaliger Akquisitionsmanager der Luftwaffe, der jetzt im Vorstand von Ursa Major und Hermeus sitzt, sagte, der Erfolg dieser Unternehmen habe auch Auswirkungen auf das Pentagon. Ein robuster kommerzieller Hyperschallmarkt, erklärte er, könnte dazu beitragen, die zukünftige Entwicklung und Produktion von Verteidigungsgütern erschwinglicher zu machen.

„Wenn es [das Verteidigungsministerium] das falsch macht, gibt es keine Garantie dafür, dass es eine weitere Welle von Deep-Tech-Unternehmen geben wird, die sich auf die Verteidigung konzentrieren“, sagte Roper in einem Interview mit C4ISRNET.

Verteidigungsmöglichkeiten

Das Pentagon hat Anzeichen dafür gezeigt, dass es den Wert einer Partnerschaft mit Unternehmen erkennt, deren Fähigkeiten bei kurzfristigen Anforderungen wie Tests, Materialien und Subsystemtechnologie helfen könnten.

Der Technologiebeschleuniger des Ministeriums, die Defence Innovation Unit, arbeitet daran, Verkehrsflugzeuge, Nutzlasten und unterstützende Technologie zu nutzen, um dem Verteidigungsministerium mehr Möglichkeiten zum Testen von Hochgeschwindigkeitssystemen zu bieten. Durch seine HyCAT-Bemühungen – was für Hyperschall- und Flugtestfähigkeiten mit hoher Trittfrequenz steht – DIU hat Aufträge an Rocket Lab und Fenix ​​Space für die Bereitstellung von Startfähigkeiten sowie an das in Australien ansässige Unternehmen Hypersonix für die Bereitstellung eines Testfahrzeugs vergeben.

Während der zweiten Phase des HyCAT-Programms plant DIU, Nutzlasten und andere Technologien auszuwählen, die in die Testfahrzeuge integriert werden sollen, darunter alternative Navigation, fortschrittliche Kommunikationssysteme und kostengünstige Materialien.

Oberstleutnant Nicholas Estep, DIU-Programmmanager für HyCAT, sagte, eines der Ziele des Programms sei es, der Abteilung dabei zu helfen, die nationale sicherheitstechnische Basis für Hyperschall durch die Einbindung kommerzieller Unternehmen zu erweitern.

„Das sind Anbieter, die nicht die bevorzugten Partner sind, die in der Vergangenheit Hyperschallwaffentests durchgeführt haben“, sagte er in einem Interview mit C4ISRNET. „Wir fördern die Innovationsbasis.“

Das Test Resource Management Center des Pentagon und die Marine leiten ein Programm namens Multi-Service-Hyperschallprüfstand mit erweiterten Funktionenoder MACH-TB, bei dem sie mit traditionellen und nichttraditionellen Unternehmen zusammenarbeiten, um Hyperschalltechnologien zu demonstrieren und zu validieren.

Eines der Unternehmen ist Stratolaunch, das 2011 gegründet wurde Zusammenarbeit mit dem Pentagon an MACH-TB. Sein Talon-A-Prüfstand, der im Herbst seinen ersten Hyperschallflug durchführen soll, soll Regierungs- und Gewerbekunden ein wiederverwendbares, erschwingliches System zum Testen und Validieren von Hochgeschwindigkeitskomponenten und anderen Technologien bieten.

Die Nutzung kommerziell verfügbarer Technologie für Hyperschallanwendungen, sagte Krevor, sei eine Idee, von der er gesehen habe, dass das „Verteidigungsministerium wirklich mit der Erforschung beginnt“.

„Wenn wir damit beginnen können, Technologien, die in anderen Flugumgebungen oder anderen Umgebungen im Allgemeinen funktionieren, in die Hyperschallumgebung zu verlagern, können wir die typischen Entwicklungszeitpläne für ein Hyperschallsystem wirklich verkürzen“, fügte er hinzu.

Tatsächlich beginnt dieser Zug des Verteidigungsministeriums zu greifen, wenn auch in geringem Umfang. Nehmen wir Varda Space Industries, ein 2020 gegründetes in Kalifornien ansässiges Unternehmen für die Fertigung im Weltraum: Das Unternehmen plant den Start kleiner Satelliten, was es „Produktionsanlagen“ nennt die in der Lage sind, Komponenten im Orbit aufzubauen und sie in einer Kapsel zur Erde zurückzubringen.

Im Rahmen einer im vergangenen Januar geschlossenen strategischen Finanzierungserhöhungsvereinbarung gewährten die Luftwaffe, die NASA und mehrere Privatinvestoren Varda 60 Millionen US-Dollar, um zu untersuchen, ob die Kapseln, mit denen Produkte zur Erde zurückgebracht werden, auch als Testplattform für Hyperschallmaterialien und -komponenten dienen könnten.

Bryan Clark, Senior Fellow am Hudson Institute, sagte, Vardas Geschichte unterstreiche nicht nur das Potenzial, das in innovativen Unternehmen steckt, sondern auch die Flexibilität dieser Organisationen und ihr Interesse, sich an die Bedürfnisse unwahrscheinlicher Kunden anzupassen.

„Das ist ein Beispiel dafür, wie die kommerzielle Welt, die sich in eine Richtung bewegte, auf die Bemühungen des Verteidigungsministeriums im Hyperschallbereich umgelenkt werden konnte“, sagte Clark gegenüber C4ISRNET.

Das lange Stück

Trotz der kleineren Investitionen in Unternehmen wie Varda und Programme wie MACH-TB und HyCAT ist die umfassendere Vision des Verteidigungsministeriums für die Einbindung kommerzieller Fähigkeiten in seine Hyperschallprogramme unklar.

James Weber, der für den hochrangigen Ansatz des Pentagons bei der Entwicklung, dem Einsatz und der Integration von Hochgeschwindigkeitssystemen im gesamten Militärdienst verantwortlich ist, lehnte ein Interview mit C4ISRNET ab, und ein Sprecher weigerte sich, Fragen zum Engagement des Verteidigungsministeriums mit kommerziellen Firmen zu beantworten.

Clark stellte jedoch fest, dass viele Beschaffungsansätze des Ministeriums immer noch größere Verteidigungsprimärwerte bevorzugen und dass sein Anforderungsprozess, den er als „spezialisiert und ehrgeizig“ bezeichnete, dazu neigt, den High-End-Bedarf an Fähigkeiten zu betonen, dessen Realisierung Jahrzehnte dauern kann – ein Paradigma, das funktioniert nicht immer für nicht-traditionelle Unternehmen.

„Die Geschäftswelt ist nicht an einem 20- oder 10-jährigen [Forschungs- und Entwicklungsprogramm] interessiert. Sie würden lieber Wege finden, Technologien, die sie bereits entwickeln, für den Einsatz in militärischen Anwendungsfällen anzupassen“, sagte Clark. „Das ist für mich das große Problem. Das Verteidigungsministerium muss in der Lage sein, bei der Anforderungsentwicklung einen evolutionäreren Ansatz zu verfolgen, damit es kommerzielle Kapazitäten nutzen kann, anstatt gleich zu Beginn genau das zu bekommen, was es will.“

Roper, der auch im Defence Innovation Board des Pentagon sitzt, stellte fest, dass das Ministerium zwar Interesse an der Zusammenarbeit mit nicht-traditionellen Unternehmen gezeigt habe, seine Rhetorik jedoch nicht durch Finanzierung untermauert habe.

„Es gibt Schritte in die richtige Richtung; Sie haben einfach keinen großen Wert“, sagte er. „Wenn sich die Abteilung für Hyperschall interessiert – und sie redet sicherlich so, wie sie es tut –, dann muss sie mit den Start-ups, die daran arbeiten, darauf wetten.“

Roper ermutigt die Abteilung seit Jahren dazu enger mit Startups zusammenarbeiten. Mit Hyperschall, so sagte er, bestehe die Chance für einen „langfristigen“ Ansatz des Verteidigungsministeriums, der über kleine Anstrengungen zur Integration kommerzieller Fähigkeiten in bestehende Programme hinausgeht. Mit Blick auf zukünftige Bedürfnisse sollte das Pentagon mehr Test- und Prototyping-Standorte für „Deep-Tech“-Unternehmen bereitstellen, die Hyperschallflugzeuge und unterstützende Technologie validieren möchten, argumentierte er.

„Für mich ist dies eine Mission, die unbedingt gelingen muss, wenn die industrielle Basis wachsen soll“, sagte Roper in einem Interview. „Die Unternehmen, die in Bereichen wie Hyperschall arbeiten, stellen nicht nur großartige Teams zusammen, sondern überzeugen auch Privatinvestoren davon, dass es ein erfolgreiches Unternehmen gibt, das das Risiko dieser zunächst militärischen Technologien für eine spätere kommerzielle Nutzung verringern kann.“

Roper hat hier Erfahrung. Während seiner Zeit bei der Luftwaffe von 2018 bis 2021 Er setzte sich für ein Programm namens Agility Prime einZiel war es, dem jungen Markt für Elektroflugzeuge Glaubwürdigkeit zu verleihen, indem Test- und Zertifizierungsmöglichkeiten für aufstrebende Unternehmen geschaffen wurden.

Das Agility-Prime-Modell könne auf die Welt des Hyperschalls übertragen werden, sagte er. Und durch die Bereitstellung wertvoller Test- und Validierungsdaten für Startups sowie einen Weg zur Lufttüchtigkeitszertifizierung erhält das Verteidigungsministerium die Chance, technische Risiken zu reduzieren und eine aufstrebende industrielle Basis zu unterstützen, auf die es wahrscheinlich angewiesen sein wird, erklärte er.

„Es ist auch eine schöne Synergie, weil es dem Pentagon zeigt, dass sein Wert auf diesem Markt nicht nur im Geld liegt“, fügte Roper hinzu. „Der Schwerpunkt liegt viel stärker auf Erstprüfungen und Zertifizierungen.“

Da die Abteilung bestrebt sei, stärker mit neuen Marktteilnehmern auf dem Verteidigungsmarkt zusammenzuarbeiten, sei es laut Hermeus Shore wichtig, dass sich das Engagement über Meetings und kleine Verträge hinaus auf die Anerkennung und Wertschätzung von Innovationen und deren Integration in großem Maßstab bewege. Es kann auch bedeuten, dass Prozesse geändert werden müssen, um es Start-ups zu erleichtern, mit traditionelleren Verteidigungsunternehmen zu konkurrieren.

„In der Abteilung gibt es immer noch dieses inhärente Spannungsverhältnis zwischen Push und Pull in der Art und Weise, wie die Abteilung Technologie kauft, wie die Abteilung eine Idee entwickelt und wie die Abteilung über den Wettbewerb denkt“, sagte er. „Ich glaube nicht, dass die Abteilung bisher herausgefunden hat, wie sie sich dazu verpflichten kann, tatsächlich bärenstarke neue Technologie-Sets zu entwickeln und mit ihnen zu arbeiten.“

Laurienti von Ursa Major merkte an, dass es für das Verteidigungsministerium zwar einfacher sei, kommerzielle Kapazitäten im Weltraum zu nutzen, wo es einen bestehenden Markt gebe, dass dies jedoch innerhalb des Hyperschall-Portfolios einiges kreatives Denken seitens der Regierung erfordere.

„Ich bringe das Verteidigungsministerium nur dazu, sich klarzumachen: ‚Dieses Unternehmen verfügt über X-, Y- und Z-Fähigkeiten.‘ Lassen Sie uns diesen Faden ein wenig weiterziehen – das wird bahnbrechend für die Art und Weise sein, wie die Abteilung sehr schnell neue Fähigkeiten entwickelt“, sagte er.

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• Quelle: https://www.defensenews.com/industry/2023/08/07/the-pentagons-embrace-of-startups-could-fuel-hypersonic-tech/