Эксперты прогнозируют, что уже через пять-шесть лет на наших дорогах появятся автомобили, которые сегодня можно увидеть только в фантастических фильмах
Лет двадцать назад мне на глаза попалась статья об автомобиле будущего, автор которой утверждал, что водителю этого чуда техники достаточно будет только указать конечную точку маршрута, а уж как лучше доехать до нужного места, бортовая ЭВМ решит сама. Предполагалось, что для передвижения таких машин дороги будут специально переоборудованы: через определенные промежутки на них установят датчики, по сигналам которых авто и будет ориентироваться в пространстве. Аналогичные датчики-сенсоры будут иметь и другие машины, что позволит им двигаться, сохраняя между собой безопасную дистанцию. Статья показалась мне откровенной фантастикой. Однако прошло время, и сегодня прямо на наших глазах эта фантастика становится реальностью.
Чуткий беспилотник
Уже несколько лет компания Google ведет испытания системы, которая действительно сводит все функции водителя к указанию пункта назначения. Бортовой компьютер, пользуясь системой навигации GPS и электронными картами, с помощью лазерного сенсора, радаров и специальной камеры видеонаблюдения ведет автомобиль по дороге. Это кажется невероятным, но водитель в этом случае играет роль пассажира.
Все окружающие предметы — элементы дороги, машины, дома, столбы, людей и т. д., — электроника машины воспринимает как линии-трассы и прямоугольники. Причем самая главная сложность для компьютера — спрогнозировать траекторию и временные параметры движения прямоугольников. Никаких датчиков по маршруту движения не устанавливают, но автомобиль не сможет ехать, если заранее не провести видеосъемку местности, которая в виде трехмерной модели загружается в память компьютера.
Такие авто уже назвали машинами с “искусственным разумом”. Как пишут коллеги, за четыре года испытаний в американской Кремниевой долине умные авто уже наездили около 800 тысяч километров, не совершив ни одного ДТП. Был один инцидент со стоящим “гуглемобилем”, когда в него на светофоре въехал другой автомобиль. И все...
Единственный недостаток проекта, хотя и существенный, в том, что такое авто не может ехать в сильный дождь или снегопад.
Парадокс же в том, что “гуглемобилем” может стать любая легковушка, но не любой водитель имеет возможность заиметь такую машину. Ведь главный секрет не в самом авто, а в оборудовании, которым он начиняется. Стоимость полного комплекта электроники со всем оборудованием и программным обеспечением сегодня исчисляется несколькими миллионами долларов. Но это только пока, к тому же, по прогнозам, такие автомобили могут кардинально изменить нашу жизнь. В интервью журналу Forbes разработчик проекта Себастьян Тран прогнозирует в этом случае снижение числа дорожно-транспортных происшествий на 90 процентов. Автомобили-роботы, по расчетам, только в США смогут сохранить 27 тысяч жизней в год, предотвратить примерно два миллиона травм и сэкономить по меньшей мере 400 миллиардов долларов. Понятно, что в мировом масштабе этот эффект будет еще более впечатляющим. Однако это не единственный проект автомобиля будущего.
Точнее, в проекте Google речь, скорее, идет о системе управления автомобилем, чем о его собственной конструкции. При этом мировые бренды автомобилестроения также уверенно идут по пути роботизации выпускаемых машин.
Шаги прогресса
Водород — самый распространенный в природе элемент, но его хранение и заправка пока представляют собой серьезную проблему, однако многие специалисты утверждают, что эра водородной экономики уже наступила. Ведь мы ежедневно пользуемся никель-металлогидридными (NiMH) аккумуляторами. Они работают в портативных компьютерах и мобильных телефонах, в бесчисленном множестве других электронных устройств. Эти аккумуляторы имеют вдвое большие емкость и срок эксплуатации по сравнению с их кислотно-свинцовыми предшественниками и намного безопаснее для окружающей среды.
Мы уже писали о гибридных авто, в которых используются двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электропривод с аккумуляторными батареями. Энергия от двигателя и от тормозной системы автомобиля используется для зарядки аккумуляторов, питающих электропривод. Типичные гибридные двигатели позволяют на 20—30 процентов эффективнее использовать топливо по сравнению с традиционными ДВС и выбрасывают в атмосферу значительно меньше вредных веществ. Но, возможно, скоро появится возможность заменить бензин в таких двигателях водородом. В прессе сообщалось, что уже разработан способ хранения водорода в твердом виде при обычной температуре. Эксперименты показали, что можно разбить емкость с таким водородом, уронить ее и даже бросить в огонь: никакого вреда для человека и окружающей среды не будет. Значит, вполне возможно, в гибридных автомобилях скоро вместо ДВС начнут применять так называемые топливные элементы. В качестве источника энергии в них будет использоваться водород, который дешев, безопасен и исключительно экологичен, поскольку продуктом его сгорания является вода.
Солнечный проект
Первый прототип транспортного средства на солнечных батареях был показан публике еще 31 августа 1955 года в Чикаго на выставке достижений концерна General Motors. Модель автомобильчика длиной чуть более фута с дюжиной селеновых фотоэлементов на крыше и одним миниатюрным электромоторчиком тихонько ползала вокруг выставочного павильона. Дальше этой модели тогда дело не пошло. Однако идея солнцемобиля не умерла, инженеры в разных концах света продолжали трудиться над созданием чудо-машины, а конструирование солнцемобилей и их испытание постепенно оформилось в новый технический вид спорта — “брейнспорт”. Проехать три тысячи километров, не потратив ни грамма бензина, на ралли электромобилей, способных на отдельных участках трассы развивать скорости до 150 км в час, сегодня не редкость. Но пока главным барьером на пути массового производства гелеомобилей является высокая стоимость солнечных батарей и относительно низкий КПД.
К слову, аналогичные разработки ведутся в авиа- и судостроении, и есть довольно совершенные модели самолетов и катеров, которые работают на солнечных батареях. По прогнозам специалистов, скорее всего, именно маломерные суда — лодки, катера и т. д. — станут первыми популярными и общедоступными транспортными средствами, приводимыми в движение солнечной энергией.
Хотя как сказать: недавно преподаватели и студенты из Университета Южной Австралии продемонстрировали прототип того, что, по их мнению, скоро заменит обычные автомобили. Разработчики назвали свою машину Trev. Новый автомобиль двухместный, у него достаточно объемное багажное пространство, тихий и эффективный электрический привод. Весит он 270 кг и полностью соответствует всем требованиям дорожной безопасности. Заряжается Trev от солнечной энергии или ветра.
Словом, недостатка в топливе у него не будет никогда.
Альтернативное топливо
Но основной вопрос нашей автомобильной эпохи, конечно, топливо, которое дает энергию для движения авто. Пока в мире господствуют бензиновые (дизельные) двигатели внутреннего сгорания. Однако прогнозы таковы, что запасов нефти, даже если число транспортных средств в мире расти не будет, человечеству хватит максимум на 40—60 лет. А по самым пессимистичным предсказаниям спрос на нефтепродукты намного превысит предложение уже к 2020 году.
Осознавая это, лучшие умы человечества уже давно ищут альтернативу, и таких вариантов несколько.
Сегодня, например, в мире используется значительная доля транспортных средств, работающих на биотопливе или на бензине (дизеле) с биодобавками (спиртов, эфиров или масел, получаемых из растительного сырья: сои, рапса и пр.). Но применение биотоплива, во-первых, не решает экологических проблем, а во-вторых, расширение посевных площадей под выращивание сырья для производства альтернативы нефтепродуктам усугубляет проблему с продовольствием, дефицит которого в мире постоянно растет.
А использование электромобилей — обратная сторона нефтяной проблемы, ведь электрическая энергия получается в результате сжигания тех же исчерпаемых природных ресурсов: нефти, газа, угля и т. д.
К другим возможным и наиболее перспективным источникам энергии для автомобилей ученые относят использование солнечных батарей, водорода и сжатого воздуха.
Воздух вместо бензина
И это не фантастика, такой двигатель, работающий на сжатом воздухе, изобрел француз-ский инженер-моторостроитель Гай Негр, известный как разработчик пусковых устройств для болидов “Формулы-1” и авиационных двигателей. Принцип работы двигателя, по словам изобретателя, таков: “Воздух засасывается в малый цилиндр и сжимается поршнем до уровня давления в 20 бар. При этом воздух разогревается до 400 градусов. Затем горячий воздух выталкивается в сферическую камеру, куда под давлением подается и холодный сжатый воздух из баллонов. Он нагревается, расширяется, давление резко возрастает, поршень большого цилиндра возвращается и передает рабочее усилие на коленчатый вал. Можно даже сказать, что “воздушный” двигатель работает так же, как и обычный двигатель внутреннего сгорания, но только никакого сгорания тут нет”.
Понятно, что выбросы такого авто не вреднее углекислого газа, выделяемого при дыхании человека, двигатель можно смазывать растительным маслом, а электрическая система состоит только из двух проводов. На заправку такого воздухомобиля, которая обойдется владельцу в один евро, потребуется всего несколько минут, а сам автомобиль будет стоить в пределах 5—10 тысяч долларов.
На основе воздушного двигателя индийской компанией Tata Motors год назад был создан первый в мире аэромобиль — AirPod. В машине установлен баллон на 175 л, полной заправки которого хватает на 200 км пути. Авто рассчитано на трех человек и может развивать максимальную скорость 80 км/ч.
Изменчивое постоянство
И еще один прогноз. Без сомнений, дизайн автомобиля будущего также претерпит ряд существенных изменений. Вероятнее всего, он будет подвижным, форма кузова будет трансформироваться в зависимости от конкретной ситуации. В будущем автомобили разделятся на два вида: городской автомобиль и спортивный. Городской автомобиль будет более компактным и экономичным. Спортивный (крупный) будет автомобилем выходного дня.
Итак, в будущем автомобиль внешне и внутренне сильно изменится, но одно точно: руль и четыре колеса у него останутся.
Хотя насчет руля у меня полной уверенности нет...
