Когда мы начнем летать на автомобилях в городе?

Революции в передвижении людей происходят на стыке фантазий и новых технологий.

Двигатели внутреннего сгорания плюс конвейер — и по планете ездят более 1,2 млрд автомобилей. Винтовые двигатели и желание летать — и за год самолеты перевозят почти 5 млрд пассажиров. Сегодня бизнес-гиганты — Siemens, Toyota, Airbus и Uber — мечтают о рынке летающих автомобилей. Сама идея уже не нова, но до сих пор ни в Москве, ни в Нью-Йорке никто на машинах не летает. «Хайтек» разобрался, почему это происходит, и скоро ли это изменится, пишет «Хайтек».

«Сердце» летающих машин

Для создания современных смартфонов потребовалось уместить в одном маленьком корпусе большой сенсорный экран, память и «сердце» — мощный энергоэффективный процессор.

«Сердце» будущего летающего автомобиля — его двигатель, причем электрический. Это позволит снизить уровень шума, что критично важно в условиях города. Все же неприятно, когда за окном летают вертолеты.

Электродвигатели для самолетов разрабатывает компания Siemens. В 2017 году на испытаниях прототипа Extra 330LE был установлен рекорд скорости — 340 км/ч. Вместе с Airbus Siemens создаст гибридные пассажирские самолеты для перелетов на короткие расстояния.

Электросамолеты смогут курсировать между городами или, например, аэропортом и городом. Но внутри мегаполиса к подобному транспорту есть важное требование: высокая маневренность, в том числе способность взлетать вертикально. А это значит, что летающими авто — будут мультикоптеры или конвертопланы.

Мультикоптеры — летательные аппараты с тремя и более несущими винтами. Одним из первых вертолетов был мультикоптер — квадрокоптер русско-американского изобретателя Георгия Ботезата, построенный в 1922 году на деньги Вооружённых сил США. Аппарат взлетал и зависал в воздухе на высоте нескольких метров, а также мог поднять на 4 метра груз весом около полутонны.

Конвертоплан — аппарат, имеющий поворотные движители (устройство, преобразующее энергию двигателя в перемещение транспортного средства, например, колесо или крыло — «Хайтек») — чаще винтовые, которые на взлете и при посадке работают как подъемные, а на высоте меняют положение и выполняют роль тянущих. Это смесь мультикоптера и самолета.

Двигатели, способные поднять транспортное средство с одним-двумя пассажирами на борту и достаточно тихие для города, уже есть. Airbus в феврале 2018 года успешно протестировала аппарат Alpha One, который компания хочет вывести на рынок аэротакси под брендом Vahana к 2020 году. Модель шириной 6,1 метра, длиной 5,6 метра и высотой 2,8 метра весит 744 килограмма. Она перевозит одного пассажира. В будущем такой беспилотный конвертоплан люди будут вызывать с помощью приложения на смартфоне.

Еще один проект от Airbus получил название Pop.Up. Это модульный аппарат с пассажиром в специальной «капсуле». Ее можно присоединить к шасси для движения по дороге или к модулю-квадрокоптеру для полета.

Если Pop.Up пока является концептом, то разработка американской Workhorse — коптер SureFly — уже был успешно протестирован. К 2020 году стартап намерен конкурировать с воздушным такси Uber. Бензиновый генератор коптера мощностью 200 лошадиных сил питает несколько электромоторов. Аппарат сможет нести до 180 килограммов груза на расстояние 112 километров.

Китайский мультикоптер EHANG 184 Autonomous Aerial Vehicle не просто отрывается от земли, но и спокойно летает. Это уже доказали разработчики в серии тестовых полетов. Аппарат работает на разной высоте — до 300 метров, в разных погодных условиях — даже в тумане и при мощных порывах ветра, а на его борту могут находиться два человека — один из которых является пилотом. Но в будущем аппарат станет беспилотным.

Если даже простым немецким братьям-изобретателям The Real Life Guys удалось из подручных средств сделать летающую ванну, то что уж говорить о крупных корпорациях, которые могут спокойно вкладывать сотни миллионов долларов в R&D (R&D — research and development — исследование и разработка, — «Хайтек»).

Где взять энергию для взлета

В 1988 году в США продавался мобильный телефон Radio Shack CT-200, который можно было «просто переносить из машины в машину или брать с собой». Смартфон с подобным аккумулятором был бы не очень удобен. Новым устройствам понадобились батареи, способные выдерживать работу мощных процессоров и огромных экранов. Важно было соблюсти баланс между высокой емкостью и низкой стоимостью производства, чтобы результат стал доступен для широких масс.

Литий в батареях начали пытаться использовать в 1912 году, но только в 1970 появились батареи без возможности перезарядки, а уже затем в 1991 году Sony выпустила первый Li-Ion (литий-ионный) аккумулятор. Аккумуляторы этого типа и сегодня используются во многих устройствах — смартфонах, планшетах и даже автомобилях Tesla

Использовать аккумуляторы в летательных аппаратах начали уже давно. Более того, самолет Solar Impulse даже летает без подзарядки благодаря солнечным панелям. Сооснователь этого проекта Андре Боршберг сейчас занимается электродвигателями для авиации в своём новом стартапе H55. В основу его работы ляжет создание силовой установки и принципиально нового источника энергии.

Серьезное ограничение на сегодня — недостаточная мощность и большой вес существующих аккумуляторов. Вице-президент Siemens Фрэнк Энтон отмечает: «Мы должны получить в 10 раз больше мощности от батареи той же массы. Это наше домашнее задание. И мы думаем, что справимся с этим».

Источниками энергии для аккумуляторов летающих автомобилей могут стать: бензиновый генератор, как в случае с коптером SureFly, водородные топливные элементы или сеть зарядных станций. Такие станции будут установлены на земле — уже существуют зарядки для электромобилей, а также на крышах, в специально отведенных для нового вида транспорта местах.

С водородными топливными элементами активно работает Toyota — у компании уже есть более пяти тысяч патентов. Автопроизводитель запустил тестирование тягачей, способных проехать без подзарядки 320 км с 36 тоннами груза. В 2017 компания представила минивэн Fine-Comfort Ride на водородном элементе, который питает четыре мотора — по одному на каждое колесо. Как утверждают в Toyota, концепт-кар может проехать 1000 км без дозаправки. General Motors в сотрудничестве с Honda разработала платформу SURUS на водородной топливной системе. Она будет способна проехать 643 километра без дозаправки

Будущее — это аэротакси без водителей

Автопилоты — маст-хэв для нового вида транспорта. Еще три года назад Илон Маск говорил, что людям вообще нужно запретить водить автомобили. Летающих версий это касается особенно

Автопилоты впервые появились в авиации. В 1912 году американский самолет Curtiss C-2 оснастили «гироскопическим стабилизирующим аппаратом» разработки Элмера Сперри. Самолет эффектно представили на выставке во Франции в 1914 году: оба пилота во время полета вышли на крылья самолета. В 1947 самолёт Douglas C-54 Skymaster пересек Атлантический океан на автопилоте. Аппаратура отвечала не только за стабилизацию в воздухе, но и за взлет и посадку. Автопилот также применяли в оружии, потому что в торпеды и ракеты нельзя поместить человека.

Развитие автономного наземного транспорта началось с дистанционного управления. В 1920-х годах советские изобретатели испытали его для копии французского танка Renault FT («Танк М» и «Рено русский») — сигнал передавали по кабелю. Модернизация этой системы привела к созданию танков, управляемых в диапазоне КВ и УКВ на расстоянии до километра. Немцы к началу Второй мировой войны разработали дистанционно управляемую бронемашину «Голиаф»: телетанкетку использовали для разведки и взрывных работ.

В 1960-е в Великобритании открыли линию лондонского метро Виктория с поездами, не требующими работы машинистов. За всё отвечала система Automatic Train Operation. Беспилотные поезда сейчас возят людей в Великобритании, США, Дании, ОАЭ и других странах. В России беспилотный поезд тестируют на Московском транспортном кольце (МЦК), но за компьютером пока вынужден следить человек в кабине.

В отличие от первых автопилотов, созданных для самолетов, поездов и вооружения, работавших с минимальным количеством препятствий на их пути, сейчас перед разработчиками автономных автомобилей встала другая задача — обеспечение безопасности всех участников дорожного движения в условиях различного трафика.

Автомобильные автопилоты выросли из первых систем круиз-контроля 1940-1950-х годов, поддерживающих скорость и направление движения. Сейчас это полноценные самоуправляемые авто от Google и других производителей. «Яндекс» успел испытать робомобиль зимой, когда разметки почти не видно. Летающие автомобили еще больше усложнят задачу разработчикам, добавив к управлению третье измерение — высоту.

Полная автоматизация автомобилей имеет несколько преимуществ. Во-первых, правила дорожного движения нельзя будет нарушить — они едины для всех авто, любые обновления будут происходить автоматически. Во-вторых, решения о маневрах будут приниматься более качественно посредством межмашинного «общения» (M2M). Это позволит сократить количество аварий до минимума.

Новый вид транспорта приведет к созданию новых услуг. Uber уже показала собственную версию аэротакси. Электрический летательный аппарат будут строить партнеры компании Bell Helicopters, Embraer и Pipistrel, а Uber выступит заказчиком и займется коммерциализацией проекта. Первая версия такси будет пилотируемой, но далее планируется переход к беспилотной модели.

Одна из крупнейших авиастроительных корпораций Airbus купила платформу вертолетных перевозок Voom и сделала ее частью Airbus Helicopters. Ее планируется сделать основой для сервиса аэротакси. Летающий городской транспорт вроде квадрокоптеров для компании является стратегическим направлением.

Для того, чтобы управлять трафиком летающих аппаратов, перевозящих людей и груз, Airbus разрабатывает систему Altiscope — аналог системы управления воздушным движением.

Учиться на ошибках или запретить?

Эффективное законодательство для дронов и робомобилей, пока ещё находится в стадии разработки. Важной проблемой для законодателей является вопрос ответственности при авариях — с такими сложностями уже столкнулись робомобили.

Мнения на эту тему законодателей и производителей автомобилей разнятся. Немецкий исследовательский институт BASt при Министерстве транспорта после первой аварии со смертельным для водителя исходом признал функцию автопилота в Tesla Model S «значительной угрозой движению», хотя статистически безопасность такого авто выше. В США, где произошла авария, представители закона рассказали, что не будут из-за этой аварии останавливать прогресс. Напротив, разработчики должны учиться на ошибках. Чтобы понять, насколько сложны этические вопросы в вопросе автопилотов, в Массачусетском технологическом институте создали игру Moral Machine.

Чтобы беспилотные автомобили спокойно использовались везде, они должны достигнуть 5-го уровня автономности: когда со стороны человека не будут требоваться никакие действия, кроме старта и указания пункта назначения. Этому поможет российское бездорожье: разработчики из российской компании Cognitive Technologies обучают искусственный интеллект на реально плохих дорогах, которых в России много. Они учат машину распознавать дорожную ситуацию днём, ночью, в слякоть, предсказывать ситуацию по таким мелочам, как угол поворота колеса соседних авто и движения головы пешехода.

С беспилотными летательными аппаратами также не все просто. Например, в России нужно регистрировать беспилотные летательные аппараты, даже если речь идёт о квадрокоптере весом в 250 граммов. После этого владельцу нужно получить разрешение на использование воздушного пространства. Сейчас за эти процессы отвечает Росавиация. Но неясно, останется ли в ведении этой службы работа с городскими летающими такси, или же за этот вид транспорта будет отвечать, например, Госавтоинспекция.

В итоге для запуска летающих такси нужно решить все этические вопросы и «совместить» законы для дронов и автомобилей, создав абсолютно новую правовую базу, позволяющую разграничить ответственность водителя, сервиса и автопроизводителя.

Сколько будет стоит летающий автомобиль

Стартап из Словакии представил свой вариант летающего автомобиля — AeroMobil. Он может не только летать, но и ездить по дорогам. А для управления нужна спортивная летная лицензия. Стоимость такого летающего авто составит примерно $1,3-1,6 миллиона, а в продажу он поступит к 2020 году.

Нидерландская компания PAL-V уже принимает предзаказы на свой трехколесный «автомобиль», представляющий собой гибрид машины и вертолета. Ограниченная серия с эксклюзивным дизайном Liberty Pioneer обойдется «авто-авиа-любителю» в $599 тысяч, а стандартная модель Liberty Sport — всего в $399 тысяч. Обучение управлению машины входит в ее стоимость. Счастливчики получат свой инновационный вид транспорта в 2018 году.

Американская компания Terrafugia представила свой первый прототип летающего Transition еще 9 лет назад. За это время были проведены испытания (более 200 взлетов и посадок). В 2019 году Transition поступит в продажу. Ожидаемая цена — $329 тысяч. Желающие уже могут оформить себе предзаказ.

Когда взлетим?

Airbus планирует запустить летающее такси Vahana к 2020 году. Uber даёт более пессимистичный прогноз — свой гибрид самолета и вертолета компания хочет запустить в качестве аэротакси в 2023 году. Американская Airspace Experience Technologies поставила цель к 2026 году «развернуть флот из 2500 летательных аппаратов в 50 крупных городах».

Основатель российской компании Hoversurf Александр Атаманов, разработчик летающего мотоцикла, в 2016 году предсказывал появление летающих такси к 2018 году, но отмечал, что к этому будет не готово законодательство. И этот прогноз сбылся: летающие такси физически уже есть, причем вполне удачные версии — электрический аппарат от Ehang совершил уже более тысячи тестовых полетов с людьми на борту. Но сервисы на основе таких летательных аппаратов не удаётся запустить именно из-за необходимости доработки законов.

Ясно одно: главным барьером создания нового рынка уже являются не технологии — этот барьер преодолеть, кажется, удалось — а законодательство.