Patrick Rodis nya idé för surfing är långt borta, snabbt och vitvarmt.

Rodi, en banbrytande flygingenjör som började på Rice Universitys Brown School of Engineering 2018, har designat ett högtflygande fordon som kallas "capsule waverider" som gör mer än att fånga en våg. Den överlever en eldig återkomst från yttre rymden innan den glider som en surfare på sin egen stötvåg.

Waverider är långt ifrån ett typiskt flygplan. Medan ett flygplan kan flyga cirka 600 miles i timmen, den hypersoniska waverider skulle vara minst 10 gånger snabbare, och vid sådana hastigheter beter luften som strömmar runt ett flygplan på ett sätt som skiljer sig fundamentalt från hur luft strömmar runt ett konventionellt flygplan.

"När du har hypersoniskt flöde, du genererar chockvågor, sa Rodi, en professor i praktiken vid Rices avdelning för maskinteknik. "Som designer, du kan välja formen på den geometrin så att stötvågen ligger precis längs fordonets framkant. Så den rider bokstavligen på sin egen chockvåg."

Rodi kom till Rice efter en 23-årig karriär på Lockheed Martin, där han arbetade på många avancerade program på det berömda Skunk Works i Palmdale, Kalifornien, samt på Orion rymdkapselprogrammet i Houston. Waveriders har länge varit en passion för Rodi, som Office of Naval Research har kallat "den mest produktiva waverider-teknikutvecklaren i det offentliga registret."

"Andra fordon har stötvågor, " sa han. "Men chockvågorna är separerade från fordonet, och högtrycksläckor runt det lilla gapet mellan stötvågen och själva kroppen."

Waverider-designen hindrar högtrycksluften från att läcka bort.

"Du förbrukar energi för att komprimera luften, och nu använder du högtrycksluften så effektivt som möjligt, " sa han. "Du tappar inte det lyftet. Du fångar det genom att forma geometrin, rider på vågen. Och det är väldigt effektivt. Det är det stora med waveriders. Lyft-till-drag-förhållandet är riktigt högt, som korrelerar linjärt med glidavstånd, eller intervall, måtten du letar efter."

Rodi var planerad att presentera kapselwaverider-designen förra månaden i Montreal vid American Institute of Aeronautics and Astronautics (AAIA) Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, som ställdes in på grund av coronaviruset.

"Detta är min sjätte nya klass av waverider-fordon, och det är vad som kallas ett boost-glide-fordon, vilket är en stor sak inom hypersonic nu för tiden, " han sa.

Boost-glide-fordon kan vara antingen långa eller korta och diskuteras ofta som en ny typ av leveranssystem för vapen som avfyras från ballistiska missiler.

Som traditionella stridsspetsar, boost-glide-fordon skulle lyftas ut i rymden på missiler. Men traditionella stridsspetsar manövrerar inte, vilket innebär att det är möjligt att se vart de är på väg bara några ögonblick efter att de har lanserats. Boost-gliders kan hindra försvarare genom att ändra riktning och flyga till oförutsägbara målplatser.

"När den först kommer in i atmosfären, det slår ganska djupt, och det blir verkligen, riktigt het, " sa Rodi. "Det är högtrycksladdning, hög uppvärmning. För återinträde vill du ha något som kan överleva den höga uppvärmningen. I grund och botten, du vill ha ett fordon som ser ut som en traditionell rymdkapsel. Som ett segelflygplan, du vill ha något som är väldigt effektivt, med ett högt lyft-till-drag-förhållande."

Capsule waverider-klassen balanserar dessa krav, han sa. På en sida, den har den rundade, trubbig form som påminner om en traditionell rymdkapsel värmesköld. På motsatt sida, det är en vingformad waverider glider.

Vapen var inte inspirationen för Rodis boost-glide waverider. Snarare, han föreställer sig dem som fordon för att landa människor och förnödenheter på Mars.

Medan den röda planetens atmosfär är tunn, rymdfarkoster behöver värmesköldar för att överleva inträde. Denna uppvärmning, planetens stenbeströdda yta och kommunikationsfördröjningen mellan jorden och Mars gör det mycket svårt att landa på Mars.

"Det är ett verkligt problem för NASA, " sa Rodi. "Detta koncept skulle tillåta dig att komma in som en kapsel, vända sig till en tveksam, glida runt, se över saker, hitta din landningsplats och sedan antingen lämna av utrustning med fallskärmar, glida in och sladda över Mars yta, eller hoppa upp och landa på fordonets bakdel. Det ger dig många alternativ."