Будущее быстрее, чем вы думаете - Стивен Котлер

Однако мы забежали вперед. Все, что вам предстоит прочесть в этой книге, как раз и посвящено этим могущественным силам и их быстрому революционному воздействию на устоявшийся порядок вещей. Но прежде чем углубиться в эту захватывающую тему, изучим конвергенцию под более удобной и простой лупой и вернемся к нашему вопросу о летающих автомобилях: почему они «выстрелили» именно сейчас?

В поисках ответа вникнем в три базовых требования, которым должны удовлетворять eVTOL, чтобы попасть в парк компании Uber: безопасность, шум и цена. Ближе всего к концепции аэромобиля подошли вертолеты, существующие уже 80 лет – с тех пор, как Игорь Сикорский в 1939 г. построил первую в миру подобную машину. И все же вертолеты и рядом не лежали с требованиями Uber. Помимо дороговизны и производимого ими адского шума, они имеют дурную привычку падать на землю. Тогда почему и Bell, и Uber, и Airbus, и Embraer – на этом список далеко не исчерпывается – вздумали сегодня выводить на рынок летающие авто?

И снова ответим одним словом: конвергенция.

Вертолеты так шумны и опасны, потому что оснащены одним-единственным гигантским несущим винтом, за счет которого и осуществляется подъем. Окружная скорость несущего винта производит ту правильную частоту вращения, которая порождает настырный «дыр-дыр-дыр», сводящий с ума всякого, у кого есть слух. А опасны вертолеты, потому что если несущий винт забарахлит, гравитация, сами понимаете, тут же сделает свое черное дело.

А теперь представьте, что вместо одного главного несущего винта поверх корпуса летательный аппарат оснащен некоторым количеством винтов поменьше – как если вдоль нижней плоскости крыла разместить ряд маленьких вентиляторов, – и все вместе они создают достаточную подъемную силу, но при этом куда меньше шума. А теперь представьте, что эта мультироторная конструкция вдруг выйдет из строя. И ничего – она мягко приземлится, даже если у нее разом откажет пара роторов. Добавьте к этой конструкции крыло, позволяющее развивать скорость 240 км в час и больше. Все это, конечно, замечательные идеи. Жаль только, что бензиновые двигатели из-за колоссального показателя их весовой удельной мощности ничего подобного добиться не позволяют.

Представляем вам понятие распределенной электрической тяги (distributed electric propulsion, DEP [23 - Moore M. Distributed Electric Propulsion Aircraft // Nasa Langley Research Center // aero. larc. nasa. gov/files/2012/11/Distributed-Electric-Propulsion-Aircraft. pdf (http: //aero. larc. nasa. gov/files/2012/11/Distributed-Electric-Propulsion-Aircraft. pdf). ]).

Вспыхнувший в последнее десятилетие спрос на коммерческие и военные дроны побудил робототехников (а дроны – те же роботы, только летающие) придумать электромагнитный двигатель нового типа: предельно легкий, практически бесшумный и способный перемещать тяжелые грузы. При его проектировании конструкторы опирались на триаду конвергентных технологий: во-первых, прогресс в машинном обучении позволил им проводить сложнейшее имитационное моделирование полетов [24 - Имитировались воздушные потоки в полете. Прим. науч. ред. ]; во-вторых, прорывные достижения в материаловедении позволили создать компоненты достаточно легкие, но при этом достаточно долговечные, что придает им как применимость в конструировании летательных аппаратов, так и надежность; и, наконец, в-третьих, новые производственные технологии – а именно 3D-печать – позволили производить как двигатели, так и несущие винты любого размера. И, кстати, о производительности: КПД этих электродвигателей – 95 % [25 - Строго говоря, КПД этих двигателей находится в диапазоне от 90 до 98 %; конкретную разбивку и сопоставления с бензиновым двигателем см. : Nice K. , Strickland J. Gasoline and Battery Power Efficiency // How Stuff Works // auto. howstuffworks. com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell4. htm (http: //auto. howstuffworks. com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell4. htm). ] по сравнению с 28 % у бензинового двигателя. Каково?

Но полеты на DEP, распределенной электрической тяге, – совсем другой коленкор. Регулировать действие дюжины двигателей каждые несколько микросекунд выше человеческих возможностей. DEP-системы снабжены электродистанционным управлением; проще говоря, ими управляет компьютер. А что обеспечивает подобный уровень контроля? Правильно, еще один рой слетевшихся в одну точку конвергентных технологий.

Во-первых, благодаря революции в области искусственного интеллекта мы получили огромные возможности, способные анализировать колоссальные массивы данных, за какие-то микросекунды понимать их смысл и в реальном времени управлять множеством электродвигателей летательного аппарата и, соответственно, устройствами и механизмами самолета. Во-вторых, для усвоения огромного массива данных глаза и уши пилота следует заменить сенсорами, которые способны одновременно и мгновенно обрабатывать гигабайты информации. А для этого необходимы GPS (глобальная система навигации), лидар [26 - LIDAR (Light Detection and Ranging) – обнаружение и определение дальности с помощью света, технология получения и обработки информации об удаленных объектах с помощью оптических систем, которые используют явления поглощения и рассеяния света в оптически прозрачных средах. Прим. перев. ], радар, продвинутые видеокамеры и великое множество акселерометров (датчиков ускорения). Многое из перечисленного – плоды десятилетия смартфонных войн.

Наконец, нужны аккумуляторы. Они должны быть достаточно емкими, чтобы пересилить у людей боязнь дальних поездок – или страх, что во время перелета аппарат разрядится, – и с достаточной мощью, или «плотностью мощности», как говорят инженеры, чтобы оторвать от земли аппарат вместе с пилотом и четырьмя пассажирами. Для такого взлета [27 - Интервью Холдена, Nice K. , Strickland J. Gasoline and Battery Power Efficiency // How Stuff Works // auto. howstuffworks. com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell4. htm (http: //auto. howstuffworks. com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell4. htm). ] на каждый килограмм веса требуется как минимум 350 кВт? ч электроэнергии. Это до недавних пор было недостижимо. Но тут очень вовремя подоспел взрывной прогресс в таких сферах, как солнечная энергия и электромобили, обостривший потребность в усовершенствованных системах аккумулирования энергии. И родилось следующее поколение литий-ионных аккумуляторов, увеличивающих радиус передвижения электромобилей, а в качестве приятного бонуса – достаточная мощность, чтобы поднять в воздух аэромобиль.

Итак, с двумя переменными в уравнении воздушного райдшеринга – надежностью и шумом – мы разобрались; остается третья – цена, и тут нужны еще несколько инноваций. Плюс еще вопрос упирается в производство достаточного для программы Uber числа eVTOL. Производителю, чтобы удовлетворить ненасытный спрос Uber, да еще и по приемлемой цене, придется выпускать летательные аппараты опережающими по сравнению со временами Второй мировой войны темпами, а тогда за два года удалось произвести рекордное число тяжелых бомбардировщиков B-24 Liberator – 18 тыс. единиц; на самом пике темп производства составлял один самолет за 63 минуты. Пока этот рекорд никем не побит [28 - Staff at Henry Ford. Willow Run Bomber Plant // thehenryford. org/collections-and-research/digital-collections/expert-sets/101765/ (http: //thehenryford. org/collections-and-research/digital-collections/expert-sets/101765/). ].

Но чтобы такое стало возможно – а именно это и необходимо, чтобы сервис аэротакси из доступной только элите роскоши стал обыденностью, – нам потребуется еще одна триада конвергентных технологий. Для начала системы автоматизированного проектирования и имитационного моделирования должны стать достаточно изощренными, чтобы можно было проектировать аэродинамические поверхности, крылья и фюзеляжи для коммерческих аэромобилей. Наука о материалах должна представить композитные материалы, а также сложные сплавы, достаточно легкие, чтобы их можно было применять в летательных аппаратах, и достаточно прочные, долговечные, надежные в эксплуатации. Наконец, 3D-печать должна стать порасторопнее и побыстрее превращать новые материалы в годные для производства компоненты, чтобы побить все предыдущие рекорды в авиастроении. Иными словами, требуется именно то, к чему мы сейчас пришли.