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]).
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]; 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] 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], 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] 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].
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.
Так же можно проследить историю любой новой технологии. Носки, например, никак нельзя было изобрести до того, как революция в области материалов превратила растительные волокна в мягкое сырье, а благодаря революции в области орудий труда заостренные обломки костей животных не стали иглами для шитья. Безусловно, это прогресс, но по природе своей он был линейным. Потребовались тысячелетия, чтобы произошел переход от первых шагов в чулочно-носочном деле к следующему эпохальному новшеству – одомашниванию животных (и тогда мы начали применять овечью шерсть). Потребовалось еще несколько тысяч лет, чтобы электричество масштабировало чулочно-носочное производство до фабричного, промышленного уровня.
Однако размытое, как при быстрой перемотке, ускорение, которое мы наблюдаем сегодня – ответ на вопрос «Почему именно сейчас?», – результат конвергенции десятка различных технологий. Это прогресс невиданных в истории темпов. И для нас это проблема.
Человеческий мозг эволюционировал в среде, которая характеризовалась локальностью и линейностью. Локальностью в том смысле, что все, с чем соприкасались наши предки, отстояло от них не более чем на расстояние однодневного перехода. А линейность среды выражалась в том, что перемены происходили крайне медленно. И жизнь вашего прапрапрапрадедушки в целом мало чем отличалась от жизни его праправнука. А сегодня мы живем в мире глобальном и экспоненциальном. Если что-то случается по другую сторону планеты, мы узнаём об этом через секунды (а наши компьютеры «услышат» новость миллисекунды спустя). Экспоненциальность нашего мира выражается в стремительных темпах прогресса. Какие там межпоколенческие различия? Сегодня революция может случиться через считаные месяцы. И все же наш мозг – а по большому счету его аппаратные средства за две последние сотни тысяч лет толком не модернизировались – не предназначался для таких, как сегодня, масштабов или темпов.
Если нам еще кое-как удается уследить за прогрессом отдельной новации, то перед лицом конвергентных новаций мы теряемся. И вот в чем дело: в «Законе ускоряющейся отдачи»[29] Рэй Курцвейл произвел математические расчеты и определил, что за следующее столетие мы переживем технологические перемены такого же масштаба, на какой в прошлом у человечества ушло 20 тыс. лет. Это как если пройти весь путь прогресса от зарождения сельского хозяйства до интернета, причем дважды и в пределах одного века. Технологические прорывы, которые вызовут парадигмальные сдвиги, зададут принципиально новые правила игры и не оставят камня на камне от реалий мира сегодняшнего, – например, бюджетный воздушный райдшеринг, – уже не будут происходить от случая к случаю. Они станут сыпаться на нас постоянно.
