Hogy áll most a sci-fik által beígért repülő autó?

A repülő autó már nem puszta fantazmagória: 2019 közepére több mint 1 milliárd dollárt fektettek be legalább 25 különböző repülőautó-vállalatba. A járművek változatos formát öltenek: vannak hatalmas forgólapátokra szerelt motorbiciklik, emberi léptékűre felnagyított quadkopter drónok, és miniatűr űrkompok is. Larry Page, az Alphabet – a Google anyavállalatának – alapítója és vezérigazgatója az elsők között ismerte fel az ebben rejlő potenciált, és személyesen finanszírozott három vállalatot is: a Zee Aerót, az Openert és a Kitty Hawkot. A versenyben részt vesznek régi motorosok is, mint a Boeing, az Airbus, az Embraer és a Bell Helicopter. A történelem során először túljutottunk azon a ponton, amikor a repülő autókról csak mint lehetőségről beszélünk.

Boeing

És akkor ott van még az Uber, amely egyenesen a városi mobilitást újítaná meg ilyen járművekkel. "A célunk az, hogy egy egészen újfajta közlekedési módot mutassunk be a világnak, nevezetesen a városi légi közlekedést. Az Uber célja, hogy 2020-ban demonstráljuk a repülési képességet, 2023-ra pedig Dallasban és Los Angelesben már teljeskörűen elérhetők legyenek a légi telejárművek. Végül oda szeretnénk eljutni, hogy az autótulajdonlás és -használat gazdaságilag irracionális legyen” - vázolta a nagyratörő terveket néhány éve Jeff Holden, az Uber akkori termékigazgatója.

No de mennyire irracionális mindez?

Lássuk a számokat! Ma az autótulajdonlás járulékos költsége – vagyis nem a vásárlási ára, hanem az autóval járó minden kiadás (üzemanyag, szervizelés, biztosítás, parkolás stb.) – 59 cent utasmérföldenként. Ezzel szemben a helikopter 1 mérföldet körülbelül 8,93 dollárért tesz meg. Holden szerint az Uber Air 2020-as indulásához a mérföldenkénti árat 5,73 dollárra kell lecsökkenteni, majd mielőbb 1,84 dollárra leszorítani. A piacot azonban az Uber hosszú távú célja boríthatja fel: 44 cent per mérföld – vagyis olcsóbb lenne, mint amennyibe az autóhasználat kerül.

Ráadásul igen nagy távokkal számolhatnánk. Az Uber főképp az „elektromos, függőleges fel- és leszállásra képes járművek” – röviden eVTOL (electric vertical take-off and landing vehicle) – iránt érdeklődik. Számos vállalat folytat eVTOL-fejlesztéseket, de az Ubernek egészen konkrét szükségletei vannak. Ahhoz, hogy egy eVTOL megfeleljen a légi telejárművek kívánalmainak, képesnek kell lennie a pilóta mellett még négy utas szállítására több mint 240 kilométer per óra sebességgel, három egybefüggő órán át. Míg az Uber a legrövidebb repülési távnak 40 kilométert képzel el (például Malibu és Los Angeles központja között), ezek a követelmények lehetővé teszik, hogy egyetlen úttal eljussunk San Diego északi feléből San Francisco déli részére.

Uber

Az Ubernek már öt partnere van, akik elkötelezték magukat a fenti specifikációknak megfelelő eVTOL járművek leszállítása mellett. Ám ezek a járművek önmagukban még nem teszik irracionálissá az autó tulajdonlást. Az Uber társult az Egyesült Államok Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatalával (NASA) és a Szövetségi Légügyi Hivatallal (FAA) is, hogy kifejlesszék a flottájuk koordinálására szolgáló légi közlekedési irányítórendszert. Építészeket és ingatlanfejlesztőket is bevontak, hogy tervezzenek egy sor légikikötőt, ahol az utasok ki- és beszállhatnak. Az Uber-kész légikikötőben biztosítani kell, hogy a járműveket 7–15 perc alatt fel lehessen tölteni, továbbá óránként ezer fel- és leszállást kell lebonyolítaniuk (ez négyezer utast jelent), és a kikötő nem foglalhat el 3 holdnál, azaz 110 × 110 méternél nagyobb területet – ez ugyanis elég kicsi ahhoz, hogy elférjen a régi parkolóházak vagy a felhőkarcolók tetején.

Uber

Ha ez mind megvalósul, nagyjából 2027-re épp olyan könnyen rendelhetünk légi telejárművet, mint ma egy Ubert. A városi légi közlekedés 2030-ra már kézenfekvő megoldás lehet, ha A pontból B-be akarunk eljutni.

Miért pont most?

Az Uber eVTOL-jainak három fő területen kell megfelelniük: a biztonság, a zaj és az ár tekintetében. A helikopterek, amelyek jelenleg a legjobban hasonlítanak a repülő autókra, nyolcvan éve vannak használatban, de messze nem teljesítenek jól e három területen. Nem csupán hangosak és drágák, de szokásuk lezuhanni is. Akkor a Bell, az Uber, az Airbus, a Boeing és az Embraer – hogy csak néhányat említsünk – miért pont most dobja piacra a légitaxikat?

A válasz a konvergencia. A helikopterek hangosak és veszélyesek, mert egyetlen óriási rotort használnak a felemelkedéshez. Sajnos ez az egyetlen rotor csúcssebességnél pontosan azt a fülsiketítő frekvenciát bocsátja ki, amellyel bárkit azonnal az őrületbe lehetne kergetni. Ráadásul veszélyes is, mert ha a rotor meghibásodik, akkor a gravitáció veszi át az irányítást.

Most képzeljük el, hogy az egyetlen főrotor helyett egy csomó kisebb rotort használunk – mintha a repülőgép szárnya alá egy sor kis légcsavart helyeznénk –, amelyek együttesen elég felhajtóerőt generálnak a repüléshez, de jóval kisebb zajt keltenek. Sőt képzeljük el, hogy ez a sokrotoros rendszer meghibásodni is csak elegánsan tud, és biztonságosan landol még akkor is, ha több rotor egyszerre mondja fel a szolgálatot. A dizájn része lehet egy egyedülálló, pár nélküli szárny is, amely akár 240 kilométer per órás sebességet is lehetővé tesz. Mind remek ötlet – csak az a bökkenő, hogy a rettenetes teljesítmény-súly arányok miatt a benzinüzemű motorok ebből semmit sem tesznek lehetővé.

Itt jön be a képbe az elosztott elektromos hajtás (distributed electric propulsion, DEP). Az utóbbi évtizedben a kereskedelmi és hadászati célú drónok iránti kereslet arra sarkallta a robotikai szakértőket, hogy új típusú elektromágneses motort képzeljenek el, amely könnyű, teljesen néma, és nehéz terheket is képes szállítani. A motor megtervezésénél a mérnökök a konvergáló technológiák hármasára támaszkodtak: először is a gépi tanulásban tapasztalt előrelépésre, amely lehetővé tette a végtelenül bonyolult repülésszimulációk elvégzését; aztán az anyagtudomány áttöréseire, amelyek révén repülésre alkalmas, könnyű és a biztonságért szavatoló, strapabíró alkatrészeket készíthetnek; végül az új gyártótechnológiákra – elsősorban a 3D nyomtatásra –, amelyekkel a motorok és rotorok bármilyen léptékben elkészíthetők.

Ám a DEP-rendszert repülésre bírni egészen más történet. A több tucat motor mikroszekundumos időközű vezérlése túlmutat az emberi pilóták képességein. A DEP-rendszereket számítógép vezérli. És mi biztosíthat ilyen szintű vezérlést? A konvergáló technológiák egy másik serege. Először is, a mesterséges intelligencia forradalma megadja nekünk azt a számítási és feldolgozási kapacitást, amellyel nagy mennyiségű adatot értelmezhetünk mikroszekundumok alatt, és ennek megfelelően valós időben kezelhetünk egy sereg elektromotort és légiirányítási felületet. Másodszor ahhoz, hogy ezt a sok adatot felvegyük, a pilóta szemét és fülét olyan szenzorokra kell cserélni, amelyek egyszerre több gigabit információt képesek feldolgozni. Ezek közé tartozik a műholdas globális helymeghatározás (GPS), a lézeralapú távérzékelő (LIDAR) és a radar, vagyis egy sor fejlett vizuális képalkotási eszköz – ezek közül több is az okostelefonok egy évtizede tartó, öldöklő versengésének terméke.

Végül akkumulátorokra is szükségünk lesz. Elég hosszú ideig kell bírniuk, hogy legyőzzék a távaggódást – vagyis az attól való félelmet, hogy feladatvégzés közben lemerülnek –, és elég energiát – vagy ahogy a mérnökök nevezik, teljesítménysűrűséget – hozzanak létre, amely felemeli a járművet a földről a pilótával és a négy utassal együtt. Ennek eléréséhez kilogrammonként minimum 350 kilowattórára van szükség. Egészen mostanáig ez elérhetetlen volt. Hála azonban a napenergia és az elektromos autók robbanásszerű fejlődésének, megnövekedett az igény a minőségibb energiatárolási rendszerekre, ami elhozta a nagyobb hatás fokú lítiumion-akkumulátorok következő generációját.

Hogy a repülő autók úri fényűzés helyett mindennapos valósággá váljanak, újabb hármas konvergenciának kell megvalósulnia. Először is a számítógépes tervezésnek és szimulációnak megfelelő színvonalat kell elérnie, hogy a kereskedelmi repüléshez szükséges szárnyprofilokat, szárnyakat és repülőgéptörzseket megtervezhessék. Az anyagtudománynak ugyanakkor létre kell hoznia olyan szénszálas vegyületeket és komplex fémötvözeteket, amelyek elég könnyűek ahhoz, hogy repüljenek, közben viszont strapabíróak is a biztonság érdekében. Végül a 3D nyomtatóknak elég gyorsaknak kell lenniük, hogy ezeket az új anyagokat használható alkatrészekké alakítsák, és így az összes korábbi repülőgépgyártási rekord megdőljön. Más szóval, el kell jutni pontosan oda, ahol most tartunk.

A fenti cikk Peter H. Diamandis jövőkutató és Steven Kotler tudományos író A jövő gyorsabban itt lesz, mint gondolnánk című könyvének szerkesztett részlete.

Miképpen formálják át az egymást erősítő technológiák napjaink vezető iparágait? Milyen változások várhatók a táplálkozás, a közigazgatás és a környezetvédelem területén? Peter H. Diamandis jövőkutató és Steven Kotler tudományos író megvizsgálják, hogyan befolyásolják az exponenciálisan gyorsuló technológiai fejlődés újabb hullámai hétköznapi életünket és társadalmunk működését. A könyvet megrendelheti itt kedvezménnyel.