未來150年的科學:未來50年
當美國民用航空管理局在1956年認證了飛行汽車Aerocar可以執行時,至少對於航空航天工程師來說,似乎不可避免的是,在不久的將來,飛行汽車將取代其地位,成為典型郊區牧場住宅車庫中的固定裝置。然而,事實並非如此。Aerocar看起來像汽車,但有翅膀,可以在短跑道上起飛,但價格太貴,無法實現大規模生產。Aerocar International僅建造了六輛這種汽車,使飛行汽車的承諾未能實現——除了在《傑森一家》的劇集中。
50多年後,飛行汽車正在捲土重來。兩款型號已經完成了一次或多次飛行測試。Transition由位於馬薩諸塞州沃本的Terrafugia公司製造,是一款輕型運動飛機,帶有可摺疊機翼,可以搭載兩個人以及行李。要飛行,您首先需要將其開到機場(需要傳統跑道)。PAL-V ONE(代表personal air and land vehicle,即個人空中和陸地車輛)由位於荷蘭Raamsdonksveer的PAL-V Europe公司製造,起飛僅需650多英尺。它看起來像三輪車和直升機的混合體。推力來自後置螺旋槳,頂部的自由旋轉旋翼產生升力。這兩款汽車的巡航速度均低於100節,並且油箱續航里程相當可觀(Transition為450英里;PAL-V的最大航程約為三分之二)。
然而,這兩款汽車都無法實現將飛行器普及大眾的承諾。即使製造商能夠將這兩款汽車的預期價格30萬美元降至更實惠的水平,市場仍然有限,因為考慮到大批私人飛機在道路和空中之間往返的前景。如今,機場在協調數千架噴氣式飛機的起降方面已經遇到了足夠的麻煩。如果每輛汽車都能飛行,天空將會一片混亂。
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目前,飛行汽車的飛行員可以利用相對較新的輕型運動飛機類別;這些飛機可以由任何持有有效駕駛執照、沒有重大疾病且持有運動飛行員證書(僅需20小時培訓)的人員駕駛。運動飛行員類別出於充分的理由將飛行員排除在擁擠的空域之外,並將運營限制為個人用途:在此許可證下不得開展任何商業活動。
這種認證方法之所以有效,僅僅是因為駕駛自己的私人飛行器的人相對較少。如果駕駛員大量湧入天空,擁堵將變得危險。在飛行汽車真正融入國家空域之前,它們將繼續服務於小眾市場。
為了實現交通運輸的突破,從而使每家每戶都擁有一架飛機,我們必須放棄對控制的需求,讓飛機為我們飛行。個人和商用飛行器將必須更像無人駕駛飛行器(UAV)或無人機。
在軍隊中,不是認證飛行員的人員操作無人機。實際上,無人機最吸引人的特質之一是它們使軍隊不必投入大量資源來培訓飛行員。
如今的無人機已經足夠智慧,可以前往它們被命令前往的地方,並且正在進行的研究將賦予它們足夠的人類般的推理能力,以便能夠自行應對緊急情況。谷歌的機器人汽車背後也是同樣的願景。考慮到駕駛員分心以及我們在駕駛(和飛行)時喜歡說話、發簡訊和吃飯的問題,一種既能駕駛又能飛行的汽車可能意味著未來更安全的交通運輸。
實現商業上可行的且經濟上可行的載人無人機願景仍然面臨許多技術挑戰。我們將必須建立可靠且安全的通訊網路和強大的自主飛行控制系統,以引導飛行汽車沿其空中路線飛行。
我們還將必須將這些運營整合為國家空中交通管制網路的一部分——考慮到多次改革現有空中交通系統的嘗試均屢屢受挫,這可能是建立全國性個人空中交通系統最可怕的障礙。然而,基本的技術構建模組已經存在。近期在全球範圍內控制無人機運營的經驗可能為未來五十年後的個人空中旅行提供一個模型。現在我們必須弄清楚如何將所有技術碎片組合在一起。
2010年,美國國防高階研究計劃局啟動了一個名為Transformer的專案,旨在製造一種可容納四人的公路適用車輛,該車輛能夠垂直起降——本質上是一種載人無人機——即使是沒有航空背景的普通士兵也可以比現有無人機技術更輕鬆地操作。DARPA預計將在未來幾年內試飛原型機。隨著無人機技術的進步,以及Transition和PAL-V等商業個人飛機——迄今為止最先進的空陸車輛技術——我們很可能在未來50年內看到每家每戶都擁有一架飛機的願景。50年後的喬治·傑森將乘坐無人機出行。