Может ли Tesla летать всего 5 секунд? Ученые называют ее «пердящей машиной», а Федеральное управление гражданской авиации (FAA) заявляет, что она не соответствует определению летательного аппарата

После того, как Маск представил «летающую Теслу», в интернете появилось множество мемов, например, пролет над пунктами оплаты проезда, прыжки, чтобы избежать ударов батарей, выскакивающих из-под стен, и даже падение Ли Ютяня со скалы.

Но после этой шутки всё больше людей стали задаваться вопросом: на что именно способен этот родстер? Это вообще летающий автомобиль?

Телеканал CBS News обратился в Федеральное управление гражданской авиации (FAA) с важным вопросом: кто отвечает за регулирование этого летательного аппарата, способного совершать перевороты в небе? Их ответ был следующим:

Автомобиль Tesla Roadster не соответствует определению летательного аппарата, данному Федеральным управлением гражданской авиации США (FAA).

Национальное управление безопасности дорожного движения впоследствии заявило, что даже если автомобиль визуально противоречит законам физики, Tesla должна гарантировать, что он соответствует применимым стандартам безопасности транспортных средств, а водитель также должен соблюдать местные правила дорожного движения.

Это означает, что родстер — не летающий автомобиль.

Чтобы это стало ясно, нам сначала нужно посмотреть, как этот спортивный автомобиль, который, как утверждается, использует ракетные технологии, оторвался от земли.

Автомобили Tesla умеют летать, но только шесть секунд.

Презентация была впечатляющей, но объяснение оказалось довольно простым. Tesla использовала две системы: одну для крепления автомобиля к рельсам, а другую для подъема его в воздух.

Секрет того, что родстер висит вверх ногами в верхней части трассы , кроется в мощных вентиляторах, установленных под автомобилем.

Всего за две недели до пресс-конференции Ведомство по патентам и товарным знакам США выдало Tesla новый патент. В патентном документе US 12,377,920 B1 указано, что Tesla разместила четыре электрических вентилятора в задней части диффузора.

По данным Tesla, каждый из этих четырех осевых вентиляторов имеет мощность около 20 кВт, а архитектура двигателя заимствована у хорошо зарекомендовавшего себя компрессора теплового насоса Tesla.

В дополнение к этому используются активные уплотнительные юбки вдоль кромок шасси, которые перемещаются вместе с дорожной поверхностью, изолируя пространство под автомобилем. Когда автомобиль выезжает на трассу, вентилятор быстро откачивает воздух между днищем и дорожной поверхностью, создавая локальное отрицательное давление, чтобы автомобиль оставался в тесном контакте с трассой.

Естественно, эти вентиляторы также помогают при прохождении поворотов.

Вице-президент Tesla по автомобильной инженерии Ларс Морави сообщил, что на низких скоростях от 0 до 50 миль в час (приблизительно 80 км/ч) эта система отрицательного давления может обеспечить боковое сцепление более чем на 2G.

Возможность подпрыгивать в воздух после отрыва от взлетно-посадочной полосы обеспечивается другой системой внутри автомобиля, заимствованной из аэрокосмической отрасли.

В версии Rocket, которая использовалась для демонстрации трюков на площадке, инженеры сняли пассажирское сиденье и заменили его 600-литровым газовым баллоном высокого давления, изготовленным из углеродного волокна. Этот баллон выдерживает давление в 700 бар и вмещает почти 250 килограммов газа под высоким давлением.

Эти газы высокого давления распределяются по трубопроводам к 10 соплам, расположенным по всему аппарату. Четыре сопла в задней части аппарата являются основными соплами, отвечающими за продольное ускорение, а в каждом из четырех углов нижней части аппарата имеется сопло для вертикальной тяги. Клапаны точной настройки положения также расположены по обеим сторонам аппарата.

Морави также упомянул, что для обеспечения отсутствия разницы во времени выброса газа под высоким давлением каждой форсункой инженеры изготовили под шасси комплект труб строго одинаковой длины.

Он подчеркнул, что даже незначительная задержка, составляющая лишь доли секунды, между потоками воздуха из каждого сопла может привести к тому, что уже взлетевший летательный аппарат мгновенно потеряет равновесие.

Вкратце, процесс взлета совершенно нового родстера можно условно описать следующим образом:

Вертикальные сопла внизу открываются, выбрасывая газ высокого давления к земле, создавая реактивную силу, превышающую вес аппарата, и поднимая его в воздух. Сразу после этого боковые сопла воспламеняются, и бортовой гироскоп вычисляет угловую скорость, выпуская обратный поток воздуха для торможения аппарата в момент его разворота на 180° перед посадкой.

Безусловно, вся эта сцена выглядит достаточно футуристично, но она всё ещё не соответствует определению «летающего аппарата» по версии Федерального управления гражданской авиации США.

Согласно федеральным правилам США, к летательным аппаратам относятся только те устройства, которые способны поддерживать контролируемый крейсерский полет и навигацию в воздушном пространстве с использованием аэродинамики или подъемной силы. Родстер явно не соответствует этому требованию по той простой причине, что его силовая установка может поддерживать работу максимум несколько секунд.

В аэрокосмической отрасли для измерения эффективности тяги обычно используется термин «удельный импульс», который просто означает, как долго топливо может поддерживать мощность. Обычные ракеты используют химическое топливо для выполнения работы, и их удельный импульс обычно превышает 300 секунд, в то время как двигательная установка Теслы на холодном газе, которая не выделяет тепло, обычно имеет удельный импульс около 50 секунд.

Низкий удельный импульс указывает на то, что скорость выброса газа недостаточно высока. Для достижения достаточной тяги единственным вариантом является увеличение объема струи.

Для поддержания положения зависания на родстере весом почти 1,8 тонны требуется непрерывная тяга около 18 000 Ньютонов. Согласно теоретическим расчетам, эта система должна выбрасывать примерно 35 килограммов газа в секунду.

Иными словами, 250 кг газа в резервуаре хватит всего на 6 секунд при полной тяге.

По данным зарубежного издания MotorTrend, демонстрационный автомобиль, совершивший три прыжка на площадке, обладал в три раза большей емкостью воздушного бака, чем обычная версия с двигателем Thrust — у последней объем бака составляет всего 200 литров, чего не хватает даже на 2 секунды при полной тяге, а время заправки после этого составляет от 6 до 7 часов.

Даже если мы отступим на шаг назад и рассмотрим его как обычный автомобиль, существующая конструкция столкнется с многочисленными трудностями при получении сертификата безопасности дорожного движения, о чем, вероятно, хорошо осведомлен сам Маск. После презентации Tesla прямо заявила на своем веб-сайте, что эта летающая версия Rocket «еще не одобрена для дорог общего пользования», и даже применила крайне необычный метод продаж только по приглашениям.

«Безопасность не является первостепенной задачей. Например, если вы покупаете Ferrari, безопасность не будет для вас главным приоритетом. Если бы безопасность была вашим главным приоритетом, я бы сказал: не покупайте родстер», — заявил Маск.

Для игрушки стоимостью в миллион долларов Маск, возможно, и может поставить безопасность на первое место. Но для любого общественного транспорта безопасность всегда является красной линией, которую нельзя переступать. Хэ Сяопэн, представитель китайского стартапа по разработке новых энергетических автомобилей, также изучающего летающие машины, прокомментировал ситуацию после просмотра презентации.

Успешная реализация зависит от конкретных показателей, таких как безопасность полетов и параметры полета. Однако сертификация полетов неизбежна для всех и требует долгосрочных глобальных обязательств.

Сертификация полетов, о которой упомянул Хэ Сяопэн, является институциональным препятствием, которое должны преодолеть все пилотируемые летательные аппараты, работающие на малых высотах. От получения разрешения на летную годность до определения маршрута — каждый этап требует долгосрочной проверки.

Когда в социальных сетях Маска спросили, где можно будет прокатиться на этом автомобиле, он ответил, что Tesla построит кольцевую трассу в своей штаб-квартире в Техасе, что позволит владельцам испытать «трюки» в закрытом помещении.

Непрактичное не значит бесполезное.

После просмотра пресс-конференции лауреат премии Тьюринга и главный научный сотрудник Meta области искусственного интеллекта Ян Лекун опубликовал в социальных сетях задачу для вычисления.

Он также считает, что даже если половина веса аппарата будет приходиться на сжатый газ, полезная тяга будет сохраняться лишь около 5 секунд при соотношении тяги к весу, превышающем 1.

Ян Лекун затем описал автомобиль как «пердящее устройство» с давлением воздуха в 700 бар и объемом 600 литров, полагая, что это всего лишь грандиозный маркетинговый трюк, а не путь к летающим автомобилям.

Ответ Маска был в его обычном стиле — фраза из абсурдистской комедии «Монти Пайтон и Святой Грааль».

Я пукну в тебя.

С практической точки зрения, простого использования газа высокого давления для левитации в течение нескольких секунд явно недостаточно для ежедневных поездок на работу. Но в глазах многих автолюбителей и технических энтузиастов Tesla воплотила в жизнь их детские фантазии.

В классическом японском аниме «Future GPX Cyber ​​Formula» одной из самых узнаваемых особенностей гоночного автомобиля главного героя, Асурады, являются мощные вентиляторы по обеим сторонам машины.

Благодаря этим двум вентиляторам, Аслада может преодолевать предел сцепления с дорогой, подпрыгивать в воздух при прохождении поворотов, корректировать угол наклона в воздухе, а затем приземляться обратно на трассу.

На самом деле, Tesla — не единственная компания в автомобильной индустрии, работающая над технологией вентиляторов. В прошлом году BMW представила тестовый автомобиль под названием Vision Driving Experience, пять вентиляторов которого могли создавать прижимную силу в целую тонну, даже когда автомобиль был полностью неподвижен.

Как и Tesla Roadster, этот автомобиль также вызвал много насмешек и издевательств в интернете.

Одни шутили, что BMW создала «гигантский пылесос Dyson на четырех колесах», другие считали, что вентилятор мощностью 50 кВт — это пустая трата электроэнергии. Третьи полагали, что система настолько шумная и мешает, что не имеет никакого практического значения, кроме как для создания видеороликов, привлекающих внимание.

Однако в истории технологической эволюции ценность многих технологий зачастую проявляется не сразу. Большинство инфраструктур, поддерживающих современное общество, сталкивались с подобной критикой и при своем первоначальном создании.

Наиболее типичный пример — Дженсен Хуанг и компания Nvidia.

В 2006 году Дженсен Хуанг принял решение, которое озадачило его коллег: он потребовал, чтобы каждая игровая видеокарта, производимая Nvidia , включала в себя архитектурный блок CUDA, поддерживающий вычисления общего назначения. Для игроков, которые в то время хотели играть только в World of Warcraft, это не только не улучшило графику и частоту кадров, но и сделало видеокарты более горячими и дорогими.

Эти инвестиции, которые Уолл-стрит сочла «коммерчески бесполезными», привели к падению цены акций Nvidia почти на 80%.

Лишь в 2012 году, когда Крижевский и Суцкевер (позже ставшие соучредителями OpenAI ) запустили модель AlexNet, используя две видеокарты NVIDIA, все внезапно осознали, что только CUDA может справиться с крупномасштабными вычислениями, необходимыми для глубокого обучения.

В одночасье эта универсальная вычислительная архитектура, которую когда-то критиковали как обузу, стала незаменимой необходимостью для разработчиков ИИ по всему миру, возведя Nvidia на вершину рыночной капитализации в триллион долларов.

Может ли быть так, что Дженсен Хуанг предвидел эру крупномасштабных моделей еще в 2006 году? Конечно, нет. Он просто считал, что для сложного моделирования физического мира в конечном итоге потребуется более крупная архитектура параллельных вычислений.

Подобные технологические инвестиции часто кажутся нелогичными в современных условиях, поскольку сложно сразу отразить их стоимость в финансовой отчетности. Тот же принцип применим и к автомобильной промышленности.

Если автомобильная компания выбирает только те проекты, которые «приносят немедленную пользу», то большая часть энергии инженеров будет просто потрачена на стендовые испытания после изменения цепочки поставок или на попытки снизить коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля с 0,21 до 0,20.

Эти незначительные улучшения, безусловно, необходимы, но в конечном итоге они представляют собой лишь внутреннюю конкуренцию в рамках существующей трассы.

Tesla Roadster, возможно, никогда не сможет проехать по кольцевой дороге в час пик и приземлиться на крышу офисного здания. Но уже сам факт подъема автомобиля в воздух и его переворачивания — это выдающийся подвиг. В течение этих нескольких секунд инженерам приходится преодолевать трудности и решать те неочевидные проблемы, с которыми они обычно не сталкиваются при создании автомобилей.

Сам Маск сказал: «Роудстер больше нельзя считать автомобилем в истинном смысле этого слова».

Поскольку его не нужно было проектировать как обычный автомобиль, он стал наиболее свободной от обременений испытательной площадкой для всей команды разработчиков. Только при работе над проектами, не учитывающими сценарии использования, инженеры получали возможность раскрыть свой потенциал и исследовать границы технологий.

По их мнению, будущие семейные автомобили, возможно, и не смогут летать, но опыт, накопленный в этом проекте, не исчезнет бесследно.

Технологическая эволюция редко бывает предсказуемой; то, что сегодня кажется бесполезным, в долгосрочной перспективе может стать зачатком будущих технологических прорывов.