На чем мы будем передвигаться в XXI веке: 5 видов транспорта ближайшего будущего

1. Воздушный электротранспорт

К вечным задачам прогресса средств передвижения человека — быть быстрее, дальше, дешевле — в текущем столетии добавилась еще одна: экологичнее. Главные надежды на ее решение связаны с электрической тягой, которая должна заменить двигатели внутреннего сгорания на ископаемом топливе. Но и этого мало, ведь наступает эпоха мегаполисов (в ООН говорят: 68% землян будут жить в городах), и нужно еще разгрузить дороги, чтобы избавиться от пробок. NASA, а также Boeing, Airbus, Embraer, Honda, Toyota, Hyundai и другие компании уже готовят ответ на эти вызовы — пассажирские дроны вертикального взлета и посадки (eVTOL).

Подпись: Двухместный полностью электрический пассажирский дрон VoloCity от германской компании Volocopter призван заменить привычные такси в крупных городах уже к концу нынешнего десятилетия. Источник: Volocopter

В основе технологии давно освоенные электрические моторы, которые преобразуют электроэнергию в механическое движение лопастей и пропеллеров. Революцию же в воздухе совершили электрохимики и их литий-ионные батареи. Теперь энергии литий-ионной батареи достаточно для поднятия в воздух машины с пассажиром. На один килограмм массы литий-ионной батареи приходится энергия мощностью 250−300 ватт-часов. Это не так много, как в авиакеросине обычных самолетов (12 000 ватт-часов на килограмм топлива), но уже позволяет преодолевать на небольших воздушных аппаратах до 200 км — вполне достаточно для городского такси, которые дроны вполне способны заменить. Такси, кстати, выбрасывают на 50% больше углекислого газа, чем частные авто, и участвуют в создании пробок: именно такси, по мнению экспертов, виноваты в снижении средней скорости движения в крупных городах. Пассажирским дронам типа eVTOL не нужны дороги и даже пространство для разгона — они могут подниматься и садиться с места. Цены на поездки ожидаются демократичные: в Москве, к примеру, прогнозируют 200 рублей за километр. Доступность расценок объясняется внедрением еще одной транспортной технологии — автопилота.

2. Беспилотники в небе и на суше

Автопилоты в воздухе давно не новость, поэтому большинство аэротакси проектируются только с пассажирскими местами. Результат — экономия грузоподъемности, а также обнуление расходов на водителя. Поэтому беспилотными в XXI веке станут и наземные виды транспорта: грузовики будут ездить без остановок на отдых водителей, перевозки станут безопаснее без человеческого фактора, провоцирующего 57% аварий, исчезнут расходы на топливо. Углеродно нейтральными эти авто сделают все те же аккумуляторы.

Производитель грузовиков Volvo Trucks еще в 2019 году представил прототип беспилотного электрического седельного тягача Vera и объявил о программе его испытаний на маршруте между контейнерным портом Гётеборга и местным логистическим центром. Источник: Volvo Trucks

Правда, в отличие от самолетов, наземные авто передвигаются в хаотичной и насыщенной среде. Поддерживать связь с ней беспилотному авто помогут разнообразные датчики: лидары (лазеры, замеряющие расстояние по скорости отражения их луча), радары (принцип тот же, только рассчитывается скорость радиоволн), камеры с распознаванием объектов и движения, спутниковая навигация. Вся информация поступает и обрабатывается компьютером со специальным программным обеспечением, который играет роль водителя.

Над беспилотными легковыми, грузовыми и пассажирскими машинами работают как IT-гиганты (Google, Apple, Baidu, «Яндекс»), так и автопроизводители с долгой историей (BMW, Mercedes-Benz, Ford, Nissan и др.). Илон Маск обещает, что уже к концу 2022 года Tesla выпустит обновление для своих авто, которое сделает их полностью самоуправляемыми (стоить оно будет $15 000). А КамАЗ в этом году представил первый карьерный самосвал на автопилоте — «Юпитер».

Беспилотники уже катаются по нашим дорогам: испытания проводятся во многих городах мира, в том числе и в Москве. Но к ним еще не готово законодательство, что сдерживает более широкое применение автопилотов на земле. А вот маглевам юридические проблемы не грозят — они уже перевозят пассажиров.

3. Магнитная левитация

Слово «маглев» — это калька с английского сокращения maglev, от magnetic levitation, то есть «магнитная левитация». Такое название получили поезда на магнитной подушке, которые левитируют над дорожным полотном и развивают скорость, сопоставимую с воздушным транспортом. Этим они и привлекательны: для движения маглевов не нужно ископаемое топливо, а их скорость потенциально позволяет отказаться от самолетов, которые производят 2,5% глобальных выбросов CO₂.

Пару лет назад в Китае уже испытали маглев, который достигает скорости 600 км/ч. Предполагается, что на этом поезде расстояние от Пекина до Шанхая (1 500 км) можно будет проехать за 3,5 часа. При этом путешествие самолетом (с учетом процедур оформления и досмотра) между этими городами длится 4,5 часа, а высоскоростным поездом — 5,5 часов. Источник: CRRC

Принцип работы легко представит тот, кто хотя бы раз играл в детстве с магнитами: разноименные полюса притягиваются, а одноименные — отталкиваются. Так же в маглевах: одна группа электромагнитов в «рельсах» отталкивает поезд, а другая — стабилизирует его. Меняя полярность магнитного поля, машинист ускоряет или замедляет движение состава. В итоге поезд двигается без трения о рельсы, встречая сопротивление только воздуха, что позволяет развивать огромную скорость.

Тем не менее технология пока не повсеместно не распространилась: в мире есть только три коммерческие линии (в КНР, Японии и Южной Корее). Дорого обходятся сами пути для маглевов (70% инвестиций), а за небогатую историю эксплуатации уже произошла одна крупная авария с человеческими жертвами в Германии. Впрочем, у маглевов с точки зрения скорости передвижения есть конкуренты: традиционный поезд тоже может достигать авиационных скоростей, если поместить его в вакуум, как предполагает концепция гиперпетли Илона Маска.

4. Гиперпетля

Гиперпетля (от англ. hyperloop) — это поезд на воздушной подушке, который движется в вакуумном тоннеле. Не встречая никакого сопротивления, состав в гиперпетле может лететь быстрее самолета (до 1000 км/ч). Название транспортному средству дал основатель Tesla Илон Маск, который предложил этот проект в 2012 году. По плану Маска, гиперпетля будет не очень энергозатратным транспортом, для электроснабжения которого хватит энергии солнечных батарей.

По проекту, из тоннеля гиперпетли будет откачиваться почти весь воздух (чтобы сохранялось давление на уровне 1/1000 от атмосферного, а остающиеся в трубе встречные воздушные массы будут закачиваться под поезд по ходу движения, образуя воздушную подушку. Толкать состав будет линейный электродвигатель, статор которого внедрен в рельс на полу тоннеля, а ротор — в сам поезд.

Говорим hyperloop — подразумеваем Илон Маск? Вовсе нет. Реализацией идеи (правда, пока на уровне прототипов и испытаний) занимается несколько компаний, в том числе Virgin Hyperloop. Источник: Virgin Hyperloop

Сам Илон Маск от реализации проекта на сегодняшний день отстранился, передав идею нескольким компаниям. Первые испытания гиперпетли с пассажирами состоялись в 2020 году: компания Virgin Hyperloop другого новатора Ричарда Брэнсона разогнала капсулу с двумя пассажирами до 172 км/ч, хотя скорость могла быть и выше, если бы испытательная гиперпетля была длиннее. Полкилометра капсула пролетела за 15 секунд. Впрочем, в феврале 2022 компания объявила, что далее сосредоточит усилия только на грузовых перевозках. Тем не менее, гиперпетля может стать альтернативой самолетам на междугородних перевозках, но для трансконтинентальных перемещений людей ученые готовят ракеты.

5. Cуборбитальные полеты

Еще один возможный транспорта будущего — ракеты, на которых сейчас летают только космонавты. Уже упомянутый Илон Маск и другие визионеры считают, что ракеты можно приспособить для пассажирских перевозок на дальние расстояния. С точки зрения экологии они не будут абсолютно безвредными (ракеты будут летать на смеси жидкого кислорода и метана), но создатели предлагают сделать углеродно нейтральным сам процесс производства топлива и ракет, чтобы компенсировать вред от полетов.

Пассажирские ракеты будут состоять из двух частей — разгонного модуля и собственно корабля с пассажирами и грузами. После выведения ракеты на суборбитальную траекторию разгонный модуль будет возвращаться к месту запуска подобно тому, как сейчас это делают ступени ракет SpaceX. Корабль будет садиться похожим образом в пункте назначения.

Пока суборбитальные полеты с пассажирами на борту — это вид космического туризма, но не исключено, что когда-нибудь уже в этом веке они станут способом очень быстро перевозить людей и грузы между континентами. На чем будут возить? Да хоть бы на многоразовом корабле SpaceX Starsip (на фото), считает Илон Маск. Источник: Official SpaceX Photos / Flickr

Предполагается, что пассажирская ракета будет разгоняться до 27 000 км/ч. Из Нью-Йорка в Шанхай можно будет долететь за 39 минут. Как путешественники будут защищены от перегрузок, во сколько обойдутся билеты, как долго будут эксплуатироваться ракеты — все эти вопросы остаются открытыми.