Статьи В каком состоянии находятся четыре технологии, о которых мечтает человечество?

В каком состоянии находятся четыре технологии, о которых мечтает человечество?

Некогда читать?

Сохраните ссылку в соцсеть

Никаких реактивных ранцев. Никаких летающих машин. Где же будущее, которое нам пообещали?

Статья Эндрю Залески

 

Вы скорее найдете реактивные ранцы и летающие машины на страницах фантастических книг, а не в вашем гараже. Еще в 1924 году PopSci предсказал, что через двадцать лет произведут первый автомобиль передвигающийся по воздуху.

Такой оптимистичный прогноз был не беспричинным — исследователи пробивали путь к этому революционному способу передвижения почти столетие. Началась эта история в 1870-х годах. Круиз контроль появился в 1950-е. Первый прототип летающего автомобиля был представлен в это же десятилетие. А в 90-х лаборатория Белла продемонстрировала прототипы реактивного ранца. Именно эта модель будущего стала основой ожиданий.

Но будет ли это безопасно? Надежно? Доступно? Вот несколько примеров, как люди пытаются воплотить мечты в жизнь.

Летающие машины

Почему до сих пор нет?

В каком состоянии находятся четыре технологии, о которых мечтает человечество?

Смысл создания летающих машин — избегание пробок. Вместо простаивания на земле, мы поднимаемся вверх. Это означает, что двигатель автомобиля должен быть достаточно мощным для того, чтобы взлетать. Но при этом он должен быть безопасным и тихим, чтобы можно было посадить машину на улицах.

Несмотря на то, что многие стартапы занимаются разработкой машин для полетов, еще никому не удалось найти золотую середину между автомобилем и самолетом.

Компания Opener из Силиконовой долины выпустила одноместный аппарат, который взлетает с помощью восьми роторных двигателей, но у него нет колес. Поэтому это скорее личный вертолет. Terrafugia, стартап из Бостона, создал Transition, двухместное транспортное средство с выдвигающимися крыльями. С развернутыми крыльями он может пролететь до 400 миль на высоте 9000 футов. Но здесь есть одна загвоздка: чтобы подняться в воздух, ему нужна взлетно-посадочная полоса.

Но даже если технические компании объединят усилия, то бюрократия заставляет нас спустится с небес на землю. Национальное управление безопасностью движения на трассах и Федеральное управление гражданской авиации США должны дать свое добро на полеты подобных транспортных средств. Майкл Хиршберг из инженерного консорциума Vertical Flight сказал, что до получения первого разрешения нам придется ждать как минимум десятилетие. Terrafugia ближе всего к тому, чтобы закончить сбор бумажек, а Opener получил разрешение на полеты только в Канаде.

Концепции и прототипы

Возможно, у нас пока нет летающих автомобилей для массового производства, но работа над этим ведется уже несколько десятилетий.

1949: Несмотря на то, что предшественник агентства гражданской авиации сертифицировал Aerocar Молта Тейлора, он так и не был выпущен. И причины были — ведь водитель должен был прикрепить к машине пропеллер и 15-футовые крылья перед полетом.

2000: M400 Skycar Пола Моллера

2000 года. Одноместная машина работала с помощью ротора и могла бы «взлететь с вашего заднего двора». Но в магазинах она до сих пор не приземлялась.

2018: Мультироторный Uber Air взлетает и приземляется вертикально. Компания планирует развернуть парки воздушных такси в Лос-Анджелесе и Далласе в 2020 году, но транспортные средства будут ограничены определенными зонами, разрешенными для их запуска.

Статья по теме:

Перспективные технологии

1. Лучшие батареи

Летающие автомобили должны работать на электричестве, чтобы их двигатель не шумел во время полетов. Но лучшие на сегодняшний день батареи, такие как литий-ионные аккумуляторы, имеют всего 2 процента от плотности энергии топлива. Большинство стартапов добавляют больше батарей, но это увеличивает вес аппарата, что усложняет процесс полета. Подтолкнуть развитие летающих автомобилей сможет использование твердотельных батарей. Твердые частицы могут переносить более высокие температуры, что крайне полезно, ведь при нагревании батареи расходуют больше энергии. Проблема в том, что еще никто не создал элементы, которые могли бы дольше удерживать заряд.

2. Больше мощности

Для летающих автомобилей наиболее подходящий вариант — вертикальный взлет и посадка. Но если использовать один мотор или двигатель, то поднятие машины с пассажирами в воздух потребует большой затраты энергии. Для гибридных машин от Nexus или Bell Aerosystems была выбрана схема подъема, включающая в себя четыре роторных двигателя. Такая схема позволяет распределять нагрузку и помогает стабилизировать машину. Воздушное такси, которое планирует запустить Uber будет взлетать таким же образом, после чего полет будет проходить за счет выправленных крыльев.

Hyperloop (вакуумный поезд)

Почему до сих пор нет?

В каком состоянии находятся четыре технологии, о которых мечтает человечество?

 

Капсулы Hyperloop должны были передвигаться со скоростью близкой к скорости света по магнитным рельсам в подземных пневмотунелях. В 2013 году Илон Маск описал проект следующим образом: «Нечто среднее между „Конкордом“, рельсотроном и столом для аэрохоккея.»

 

Маск предположил, что его амбициозная идея будет иметь лучший шанс на успех, если над ним будут работать несколько групп. Поэтому он сделал проект открытым. Для простоты работы версии необходимого оборудования были выпущены несколько раньше. Принцип работы заключается в том, что электродвигатели отправят капсулы вниз по алюминиевым направляющим, магниты обеспечат левитацию, а вакуумные насосы будут отсасывать весь воздух из туннелей Hyperloop, создавая атмосферу, в которой не будет трения.

Статья по теме:

Самым большим испытанием станет прокладывание туннелей, хотя здесь все упирается в финансирование, а не в технические аспекты. Boring Company, предприятие Маска, которое он задействует в этих работах, оценивает каждую милю туннеля в 1 миллиард долларов. Но это может быть и заниженная цифра. Не стоит забывать, что во время строительства линии Second Avenue в метро Нью-Йорка стоимость мили туннеля равнялась 2,5 миллиардам долларов.

Проект Hyerloop имел и фальстарт. Boring Company недавно отказалось от планов строительства туннеля в западном Лос-Анджелесе, чтобы не разбираться с юридическими проблемами. Но до сих пор многие компании сохраняют оптимизм.

Hyperloop Transportation Technologies начнут бурить в Китае и ОАЭ в этом году, а управляющий компании, Дирк Алборн, уже называет сроки запуска. Восторженность — это хорошо, но ведь мы еще не видели ни одного тестового запуска, не забывайте про это.

Концепции и прототипы

Мечте о сверхзвуковом транспорте, который бы двигался по подземному туннелю, уже больше 150 лет.

1870: Изобретатель Альфред Эли Бич получил патент на свою технологию Pneumatic Transit, которая основывалась на работе больших вентиляторов на противоположных концах заглубленных вакуумных трубок. Ученый тайно построил демонстрационный туннель в Нью-Йорке.

1970: Tracked Hovercraft должен был сократить время пути от Лондона до Эдинбурга до 90 минут. Колеблющиеся магнитные поля позволили бы этому поезду мчаться со скоростью 100 миль в час и даже выше.

2010: Поезд Vectorr Макса Шлингера движется вдоль магнитных путей, питаемых давлением от вакуумных насосов. Его модель размера 1:6 расположена под его виноградниками в Напе, Калифорния.

Перспективные технологии

1. Левитация

Капсулы Hyperloop будут парить над путями. Это будет возможно, благодаря технологии схожей с технологией Inductrack. Вместо того чтобы использовать два набора отталкивающих магнитов для подъема капсулы, установка размещает одну группу на дне поезда под прямым углом. Эта матрица называется решеткой Хальбаха. В рельсы помещают проволочные катушки. На малых скоростях моторы скользят по дорожке. На скорости около 45 миль в час электромагнитное поле между автомобилем и катушками формируется, что приводит к подъему поезда.

2. Реальный вибраниум

Постоянное движение на скорости света приведет к тому, что большинство металлов будет ломаться или деформироваться. Поэтому Hyperloop Transportation Technologies покрывает свои капсулы запатентованным композитом, который называется Vibranium. (Да, точно так же, как вымышленная руда, которая добывается на Ваканде в Черной Пантере.) Мало того, что соединение на основе углеродного волокна в 10 раз прочнее стали, оно легче примерно в пять раз. Так же для проверки целостности конструкции везде расположены датчики.

Реактивные рюкзаки

Почему до сих пор нет?

В каком состоянии находятся четыре технологии, о которых мечтает человечество?

В 1958 Popular Science предсказал, что «вековая мечта людей — летать как птицы…гораздо ближе к осуществлению, чем мы думаем». И уже через три десятилетия летчик-испытатель Уильям Суитор с помощью реактивного ранца завис над стадионом, где проходила церемония открытия Олимпиады 1984 года в Лос-Анджелесе. Тем не менее, наше предсказание несколько приукрасило реальность: момент славы Суитора длился всего 20 секунд, при этом машина работала не эффективно и весила 120 фунтов.

Реактивные ранцы со времен полета Суитора постепенно улучшаются. Его модель работала на сжатом пероксиде водорода в качестве топлива, в то время как современные ранцы работают на керосине или дизельном топливе. Это позволяет им летать в течение 10-20 минут. Но в других аспектах современные реактивные ранцы изменились не так сильно. Фактически являясь ракетами, ранцы очень шумные.

В каком состоянии находятся четыре технологии, о которых мечтает человечество?

Шум от машины Суитора держался на уровне 130 дБ, современная модель от Jetpack Aviation несколько тише, она шумит на уровне 120 дБ. Ранцы все так же крайне тяжелые. Управляющий компанией Jetpack Aviation, Дэвид Меймен в 2015 году облетел Статую Свободы на машине весом 85 фунтов. Вес уменьшается, но все же цифры пока большие. И если вы даже сможете выдержать вес устройства, то ваш кошелек может не потянуть его цену. Аппарат базовой сборки стоит около 250 000 долларов.

Концепции и прототипы

Поднять реактивный ранец в воздух — самая простая задача. Обеспечить его полет — гораздо сложнее.

1958: Армия США ввела в эксплуатацию проект Grasshopper — реактивный ранец от компании Thiokol Chemical Corporation из Юты. Устройство смогло продержаться в воздухе одну минуту, истратив на это пять баллонов азота.

1961: Пилот Харолбд Грэхэм смог подняться на высоту 112 футов, используя Small Rocket Lift Device от Bell Aerosystems. Топливо для этого устройства хранилось в готовых воздушных баллонах.

2009: Jetlev Flyer Раймонда Ли был первым водным ранцем, который поступил в продажу. 30-фунтовая машина была привязана через шланг к лодке, в которой размещался двигатель для перекачки воды. Именно это обеспечивало тягу.

Перспективные технологии

1. Электродистанционная система управления

Машины с крыльями управляются регулируемыми закрылками. В прошлом в подобных системах использовалось механическое оборудование, такое как шкивы и тросы. Но в рамках новой технологии ЭДСУ они заменяются на электрические переключатели и двигатели. Ранцы сейчас легче и проворнее, и пилотам больше не нужно дергать кабели, чтобы маневрировать. Хотите повернуть налево? Нажмите на рычаг или кнопку. Ранцы от Martin Aircraft используют именно эту технологию. «Когда я зависаю в воздухе, то могу почти полностью отказаться от управления», — говорит летчик-испытатель Пако Уйбаррета.

2. Миниатюрные двигатели

Для того, чтобы человек мог бы совершить полет дольше 20 секунд, нужно нечто более эффективное, чем сжатое топливо. Турбореактивные двигатели — это миниатюрные газовые или дизельные двигатели, которые создают тягу, сжимая воздух через турбину. Отношения их веса к мощности, позволяет делать ранцы меньше по размеру. Двигатели, входящие в состав устройств от Jetpack Aviation, весят 20 фунтов и генерируют 180 фунтов тяги — этого достаточно, чтобы поднять ранец в воздух. А дополнительный запас топлива позволит пилоту совершить полет.

Машины с автопилотом

Почему еще нет?

В каком состоянии находятся четыре технологии, о которых мечтает человечество?

В начале 2018 года казалось, что машины с автопилотом вот-вот появятся на наших дорогах. Затем одна из машин Uber задавила женщину в Темпе, штат Аризона. Инцидент вызвал у людей беспокойство, а также подчеркнул большой недостаток этой технологии: компьютер пока не может надежно распознавать опасности. Даже блики могут испортить восприятие автомобиля.

Автономные системы опираются на целый набор технологий. GPS сообщает машине лучший маршрут, а датчики — радар, лидар и камеры — сообщают о препятствиях. Компьютер, оснащенный ИИ, обрабатывает эти входные данные для принятия быстрых решений: нажать на тормоза — если на дороге человек, или ехать дальше — если на дороге лежит лист.

Транспортные средства должны тренироваться в течение сотен тысяч часов, чтобы изучить каждую опасность в любых погодных условиях. Автопроизводители могут уменьшить это время, отправив прототипы на дорогу. Так к вопросу подходил и Uber. Но после аварии в 2018 году они заморозили испытания этого типа. Сейчас намечены более консервативные испытания в Питтсбурге. Автомобили будут ездить только днем, в ясную погоду и со скоростью ниже 25 миль в час. Пока Uber перезагружает свой проект, Waymo — продукт Google — может выиграть гонку: они проводят испытания в 25 городах и в декабре прошлого года запустили службу робо-такси в Фениксе.

Тем не менее, испытания, которые будут проводится в любое время и в любых условиях, откладываются на десятилетия. «Для автомобиля, который должен уметь ездить со скоростью 65 миль в час в дождь и снег, это будет долгое время», — говорит Хуэй Пэн, директор по испытаниям автономных транспортных средств в Университете Мичигана. Генеральный директор Waymo недавно сделал более мрачный прогноз: этот запрет может остановить работу над подобными проектами.

Концепции и прототипы

Роботы были частью процесса вождения уже больше полувека, но они все еще не готовы ездить по дорогам автономно.

1958: Инженеры измеряют степень автономности от нуля (полное управление человеком) до пяти (полный автопилот). Первым шагом стало появление круиз контроля в автомобилях Chrysler в середине 50-х. Человек смог отрывать ноги от педалей.

1989: Автоматизация достигла второго уровня. Машины научились смотреть на мир и различать основные опасности. ­ Сенсоры и бортовой компьютер, установленные на ALVINN от Carnegie Mellon, модернизированной машине скорой помощи, позволяли ей перемещаться по кампусу самостоятельно.

2007: Чтобы достигнуть третьего уровня и выше, машины должны научиться самостоятельно (или с минимальной помощью) составлять маршруты следования. Boss от Carnegie Mellon смог разработать маршрут длиной в 55 миль по дорогам, на которых установлены светофоры и движутся другие транспортные средства.

Перспективные технологии

1. Более дешевые датчики

Электронное зрение позволяет получить полную картину происходящего на дороге. Но совокупная стоимость камер высокого разрешения, радаров, лидаров и других датчиков составляет около 75 000 долларов. Инженеры по оптике работают над менее дорогими версиями оборудования. Waymo, например, утверждает, что он сделал вращающийся лидар, который будет устанавливаться на крыше, всего за 7500 долларов. Автомобильные компании держат в секрете свои разработки, но, поскольку инженеры продолжают работу, можно предположить, что стоимость будет снижаться и дальше.

2. Мобильный интеллект станет более развитым

Автомобили с автопилотом анализируют данные, полученные с датчиков, благодаря ИИ и так называемым, нейронным сетям. Система, копирующая нейронные связи мозга человека, должна идентифицировать каждую комбинацию погоды и освещения, а затем — в течение миллисекунд — принять решение о дальнейших действиях (отклониться, тормозить или ехать вперед). Программисты обучают сети вождению с 80-х годов. Но тогда они делали это, используя старые чипы с минимальным быстродействием. Сегодня, отчасти благодаря видеоиграм, графические процессоры достаточно быстры, чтобы считывать информацию с дороги.

ИсточникMedium
Источникpopsci
Анастасия Савченко
Анастасия Савченко
Редактор, переводчик, сценарист. "Я многое умею. И уверенна, что могу научится делать гораздо больше."