Revoluția supersonică: ce-am avut, ce-am pierdut și ce urmează26 min read

Un zbor de la Londra la New York durează în jur de opt ore, dar a existat o vreme în care aceeași distanță o puteai parcurge în doar trei. De ce nu se mai poate zbura mai repede decât sunetul?

Pentru început, dă-mi voie să te plictisesc cu niște cifre și definiții. În aviație e folosită o unitate de măsură a vitezei în raport cu viteza sunetului, numită Mach,// Mach number, nasa.gov // de care poate ai aflat din filmele Top Gun. Practic, orice obiect ce se deplasează cu 1.235 km/h are exact viteza sunetului, adică Mach 1.

Obiectele mai lente decât Mach 1 sunt numite subsonice, cum sunt avioanele de linie, a căror viteză de croazieră e situată undeva între 800 și 900 km/h, adică între Mach 0,64 și Mach 0,72. Obiectele mai rapide decât viteza sunetului sunt numite supersonice, dacă au viteza de până la Mach 5, adică 6.174 km/h sau hipersonice, dacă sunt mai rapide decât Mach 5. De exemplu, Stația Spațială Internațională orbitează în jurul Pământului la Mach 25.

PA Images via Getty Images

Concorde: între lux, viteză și tragedie

La începutul anilor ’60, după numai jumătate de secol de la primul zbor comercial,// „The story of the world’s first airline”, iata.org // aviația comercială era în plină expansiune, iar ideea unui avion de pasageri care să depășească viteza sunetului părea următorul pas logic. Guvernele Marii Britanii și Franței au format un parteneriat, iar companiile lor naționale, British Airways și Air France, au colaborat pentru a dezvolta primul avion comercial supersonic. Numele ales a fost Concorde, termen francez ce înseamnă „acord”.

Dezvoltarea aeronavei a durat mai mulți ani, iar în 1969, primul prototip a efectuat un zbor de test// „Concorde: The story of supersonic passenger flight”, nms.ac.uk // din Toulouse, Franța. Patru ani mai târziu, un Concorde a traversat pentru prima oară Oceanul Atlantic în doar trei ore și 33 de minute, o performanță uluitoare pentru acea vreme. Entuziasmul de a zbura supersonic era imens, iar mari companii aeriene, precum Pan Am, Continental, American Airlines, Japan Airlines, Lufthansa sau Qantas și-au exprimat interesul// „Revisiting the luxury and glamour of Concorde”, cnn.com // pentru achiziția unor unități.

Visul supersonic a fost rapid afectat de realitățile economice ale vremii. Criza petrolului din 1973 a dus la creșterea abruptă a prețului combustibilului, iar multe dintre comenzile inițiale au fost anulate. În total, au fost construite doar 20 de avioane Concorde, dintre care 14 destinate zborurilor comerciale, împărțite egal între cei doi operatori. Doar British Airways și Air France au operat aeronavele, deși pentru o scurtă perioadă Concorde a fost folosit și de Singapore Airlines și Braniff International Airways, în regim de leasing.

Zborurile comerciale au început în 1976, iar rutele principale legau Londra și Paris de New York și Washington D.C. Grație unui design revoluționar, Concorde putea atinge o viteză de Mach 2,04, de două ori mai rapid decât sunetul, și zbura la o altitudine de 18 km, mult mai sus decât avioanele subsonice. De la acea înălțime, pasagerii puteau distinge curbura Pământului.

Deși gândit inițial ca un avion revoluționar pentru transportul de masă, Concorde a devenit rapid un simbol al exclusivității. Putea transporta doar o sută de pasageri în cabina sa îngustă, un număr mic comparativ cu un Boeing 747, care în aceeași perioadă ducea la bord până la de cinci ori mai multe persoane. La sfârșitul anilor ’90, un bilet dus-întors pentru un zbor transatlantic la bordul Concorde putea costa, ajustat la inflație, echivalentul a aproximativ 20.000 de dolari în prezent.

Prețul biletului era reflectat de experiența exclusivistă. Deși interiorul avionului nu era cel mai confortabil, din cauza lipsei de spațiu, Concorde compensa prin servicii de lux. Pasagerii beneficiau de acces la lounge-uri private în aeroporturi, unde puteau consuma șampanie și preparate rafinate, iar la bord erau serviți cu meniuri gourmet pe veselă și tacâmuri de designer. Trecerea de la zbor subsonic la supersonic era afișată în cabină în timp real. Concorde a devenit rapid alegerea preferată a afaceriștilor, vedetelor și liderilor politici care traversau frecvent Atlanticul.

Costurile enorme de funcționare au condus însă Concorde către un sfârșit lent dar sigur. Deși cele două companii aeriene au înregistrat profituri de pe urma zborurilor, pe termen lung aeronavele s-au dovedit neprofitabile. Pe lângă asta, problema zgomotului produs în timpul zborului afecta locuitorii din jurul aeroporturilor.

În 2000 a avut loc singurul accident fatal ce a implicat un Concorde,// „Air France flight 4590”, britannica.com // după ce o aeronavă care a decolat din Paris cu destinația New York s-a prăbușit la câteva secunde după decolare peste un hotel din apropierea aeroportului. Au murit toți cei 109 pasageri, dar și patru persoane de la sol. Cauza principală a fost o bucată de metal căzută pe pistă de la un alt avion, care a perforat un rezervor de combustibil al Concorde-ului, însă unele slăbiciuni structurale ale avionului au jucat și ele un rol.

Imediat după, toate aeronavele Concorde au fost oprite din a mai efectua zboruri. După un program de îmbunătățiri de siguranță, serviciul a fost reluat în noiembrie 2001, într-o perioadă când încrederea în zborul comercial suferise o scădere semnificativă// „Assessing the impact of the September 11 terrorist attacks on U.S. airline demand”, pmc.ncbi.nlm.nih.gov // după atacurile teroriste din 11 septembrie. Ultimele aeronave Concorde au fost retrase complet din funcționare în 2003, după aproape trei decenii de la începerea zborurilor comerciale. În total, peste 2,5 milioane de pasageri au zburat la bordul aeronavelor Concorde.

Bettmann / Getty Images

Concurența de după Cortina de Fier

În plin Război Rece, Uniunea Sovietică dezvolta în paralel varianta sa de avion comercial supersonic, numit Tupolev Tu-144. Aeronava avea un aspect similar echivalentului său britanico-francez și putea atinge o viteză puțin mai mare, de Mach 2,15. 

Sovieticii au fost puțin mai rapizi – primul zbor de prototip al unui Tu-144 a avut loc în 1968, cu două luni înaintea Concorde, în timp ce zborurile comerciale au început în 1977. Astfel, avionul sovietic a fost oficial prima aeronavă comercială ce a depășit viteza sunetului.

Au fost construite 14 unități destinate zborurilor comerciale, care au operat pe o rută între Moscova și Almatî, fosta capitală a Kazahstanului. Totuși, Tu-144 a avut o carieră extrem de scurtă în aviația comercială, fiind retras din serviciu după doar opt luni, din cauza problemelor tehnice, a autonomiei limitate și a două prăbușiri fatale.

După dezbinarea Uniunii Sovietice, în anii ’90, câteva avioane Tu-144 au fost folosite de către NASA// The Tu-144LL: A Supersonic Flying Laboratory”, nasa.gov // în scop de cercetare a zborului supersonic.

Provocările zborului supersonic

Concorde și Tu-144 au fost singurele iterații de avioane comerciale supersonice care au înregistrat un oarecare succes. De două decenii încoace, nicio aeronavă de pasageri nu a mai atins viteze supersonice, dar noi proiecte încearcă să readucă această tehnologie în aviația comercială.

Provocările sunt multe și greu de depășit, una din cele mai mari fiind a costurilor ridicate de producție și funcționare. Atât Concorde cât și Tu-144 foloseau niște motoare cu o tehnologie numită „postcombustie”. Într-un motor cu reacție obișnuit, combustibilul este ars pentru a genera tracțiune, însă într-un motor cu postcombustie, se injectează combustibil suplimentar în gazele de evacuare, lucru care crește puterea și viteza aeronavei, dar și consumul.

Un avion Concorde consuma 20 de tone de combustibil pe oră, de patru ori mai mult decât un avion Airbus A350 modern, care poate transporta 400 de pasageri. Din cauza acestui consum mamut, o mare parte din greutatea aeronavei era ocupată de combustibil.

Viteza mai mare înseamnă și o rezistență crescută a aerului, care încălzește semnificativ mai mult corpul aeronavei. Asta necesită materiale mai rezistente la stres termic și un zbor la înălțimi mari, unde atmosfera este mai rarefiată și frecarea mai scăzută. Dar ce crezi, și asta e o problemă. În caz de defecțiuni majore, riscul ca zborul să se transforme într-o catastrofă este mult mai ridicat la înălțimi mari.

În cazul unei depresurizări la altitudine de croazieră într-un avion de linie convențional, ai avea la dispoziție în jur de un minut pentru a-ți pune masca de oxigen înainte să îți pierzi cunoștința. Dacă aceeași defecțiune ar avea loc la înălțimea la care zbura un Concorde, ai avea mai puțin de zece secunde. În această situație, și timpul necesar echipajului pentru a coborî avionul la o altitudine unde aerul este respirabil ar fi mult mai mare.

Problema zgomotului e una la fel de importantă. Atunci când un avion se mișcă la viteze supersonice, creează un „boom sonic”. Acest efect se produce când aerul din fața aeronavei nu mai poate face față presiunii și creează unde de șoc. Ele se propagă spre sol sub forma unui zgomot puternic, similar unei explozii, care poate fi auzit la mare distanță.// Poți auzi aici cum sună unul produs de un avion de vânătoare, la altitudine mică, youtube.com // 

Boom-urile sonice sunt create constant de aeronavă atâta timp cât zboară supersonic, formând o „dâră” de șoc în urma sa, care poate fi auzită de la sol ca un tunet, chiar și la altitudini mari. Acestea pot surprinde populația și chiar provoca accidente, sparge ferestre sau avaria acoperișuri. O problemă semnificativă, având în vedere că majoritatea aeroporturilor din lume sunt situate în vecinătatea zonelor rezidențiale.

Pentru a le studia efectele, în anii ’60, autoritățile americane au desfășurat un experiment în Oklahoma City,// Supersonic aircraft and the sonic boom some jets make”, spikeaerospace.com // în care au produs zilnic câte șase boomuri sonice timp de șase luni, fără a informa cetățenii despre ce se întâmpla. Rezultatul a fost un număr de 15.000 de plângeri și un proces colectiv din partea locuitorilor.

Acesta era și motivul pentru care singura rută viabilă pentru Concorde era deasupra oceanului, unde boom-ul sonic nu afecta populația, iar avionul putea decola și ateriza din aeroporturi din Marea Britanie, Franța și coasta de est a Statelor Unite, limitând pe cât posibil timpul petrecut în zbor deasupra uscatului. Mai multe țări au interzis operarea Concorde// Which Countries Banned Concorde From Supersonic Flight?, simpleflying.com // în spațiul lor aerian, în special din cauza zgomotului puternic pe care îl producea.

Trebuie menționat și impactul climatic al avioanelor supersonice,// „Supersonic passenger aircraft may be returning – here’s what that would mean for the climate”, theconversation.com // pentru că viteza mare venea cu un preț: arderea intensă de combustibil, ceea ce făcea aceste aeronave mult mai poluante. În plus, un aspect care nu a fost încă suficient studiat se referă la dispersia gazelor de eșapament la altitudini atât de mari, cum erau cele la care operau Concorde și Tu-144. La aceste înălțimi, gazele se dispersează mai greu și reflectă mai multă lumină solară, ceea ce ar putea avea efecte semnificative în cazul în care avioanele supersonice ar deveni norma.

Boom Supersonic

Renașterea din cenușă a Concorde

Există câteva companii care pregătesc a doua eră a aviației supersonice comerciale. Unele dintre ele au testat deja prototipuri și susțin că au găsit soluții la problemele cele mai presante, cu planuri de zbor pregătite chiar înainte de deceniul următor.

Boom e o companie americană care pare a fi vârful de lance al reînvierii zborului supersonic pentru pasageri. Modelul lor de aeronavă, numit Overture,// Mai multe detalii pe boomsupersonic.com // ar fi capabil să zboare la o viteză de croazieră de până la Mach 1,7. Se află încă în faza de producție, cu primul zbor de test programat pentru anul următor, dar dacă totul decurge conform planului, Overture ar putea începe operațiunile comerciale în 2029.

Avionul ar urma să transporte până la 80 de pasageri, iar compania susține că a obținut deja 130 de comenzi și precomenzi din partea companiilor aeriene globale. O notă personală e că mirajul comenzilor l-a avut și Concorde, deci nu aș fi prea entuziasmat încă.

Mai mult, aeronava nu va folosi motoare cu postcombustie și nici nu va zbura supersonic deasupra uscatului, evitând astfel problema boom-ului sonic. Boom susține că deja a identificat 600 de rute pe care ar putea zbura avioanele Overture, care vor folosi exclusiv combustibil SAF, adică produs din surse regenerabile, precum uleiuri uzate sau deșeuri organice. Astfel, Boom susține că avionul Overture va fi neutru din punct de vedere al amprentei de carbon.// „Boom Supersonic Aims for Net-Zero Carbon by 2025”, nbaa.org //

NASA, în parteneriat cu Lockheed Martin, a început anul acesta programul Quesst. Până în 2029, prototipul X-59 va efectua zboruri de test, iar scopul este să devolte soluții pentru înlocuirea efectului de boom sonic cu o variantă atenuată, numită „sonic thump,” deschizând astfel calea pentru viitoarele aeronave comerciale. În timpul proiectului vor avea loc și experimente pentru a vedea cum reacționează oamenii la acest tip de sunet.

Și alte companii au anunțat că lucrează la astfel de avioane, însă majoritatea sunt în faza de concept sau prototip. Compania americană Hermeus vrea să construiască primul avion comercial hipersonic, care ar reduce durata unui zbor între New York și Paris la doar 90 de minute. Iar Comac, producătorul de aeronave de stat al Chinei a anunțat recent planurile pentru un avion comercial supersonic cu o capacitate de 168 de persoane.

Nu pot să neg cât de cool mi s-ar părea să am ocazia să zbor măcar o dată cu un astfel de avion. Pe cât de imperfect a fost, Concorde a rămas în lumea aviației drept una dintre cele mai emblematice aeronave, mai ales datorită inovației la care au lucrat mii de oameni. Apropo, dacă vrei să le vezi, aproape toate avioanele Concorde sunt astăzi expuse// „Locations of Concorde Planes”, daftlogic.com // și pot fi vizitate de public.

Gândul la o potențială renaștere a aviației supersonice îmi trezește un sentiment similar cu misiunea Artemis a NASA, care va aduce oamenii înapoi pe Lună după mai bine de cinci decenii de pauză. Diferența va fi că la bordul unui avion supersonic te-ai putea afla și fără să fii astronaut.

Cu siguranță că dacă va fi, nu va fi ieftin la început și nici accesibil majorității lumii. Însă, în  măsura în care aceste tehnologii vor fi dezvoltate la scară largă, vor deveni sigure, nepoluante și nu vor rămâne doar un lux pentru cei bogați, poate merită să acordăm o nouă șansă unei povești care s-a stins prematur. Time will tell, cum se zice.