Если бы изобретатели первой машины тяжелее воздуха, способной совершить активный полет, перенеслись на 100 лет вперед, они бы поразились тому, насколько успешно их последователи колонизировали воздушное пространство. Современные самолеты лишь очень отдаленно напоминают хрупкий аппарат, на котором 17 декабря 1903 г. совершили свой полет в Китти Хок братья Уилбер и Орвилл Райт. Новые машины преодолели звуковой барьер, научились вертикальному взлету и посадке и даже долетели до Луны.

        Самолет будущего станет, вероятно, еще более удивительным творением и, возможно, будет отличаться от современных машин даже в большей степени, чем те отличаются от первого аппарата братьев Райт. Чтобы предсказать, насколько значительными будут эти различия, необходимы умение прогнозировать, пытливый ум и даже немного научной фантастики. В последнем докладе Европейского космического агентства отмечается, что многие технические достижения в свое время казались чем-то фантастическим. Использование оперения ракеты для создания аэродинамической устойчивости (предсказано в 1929 г.), использование спутников на геостационарных орбитах (1945 г.) и создание орбитальных космических станций с использованием материалов, доставляемых с Земли (1945 г.), - все эти идеи когда-то звучали абсурдно. И все они были реализованы.

        Вообразите себе такую картину. Посреди огромной знойной пустыни по дороге мчится спортивный внедорожник, в котором находятся шесть человек. В соседней стране за его передвижением следит через спутник группа военных специалистов в автофургоне, напичканном компьютерами. Вот мы опять в пустыне: в течение многих часов над землей на высоте нескольких тысяч метров беззвучно парит беспилотный самолет. Группа слежения посылает самолету задание лететь на перехват автомобиля. Задолго до подлета к автомобилю самолет получает его изображение при помощи бортовой видеокамеры. Затем он запускает управляемую лазером ракету, которая уничтожает автомобиль, демонстрируя впечатляющую ударную мощь. Все пассажиры мгновенно погибают. Все это напоминает эпизод из жестокого фантастического боевика. На самом деле мы привели описание того, что произошло более года назад, когда управляемый ЦРУ беспилотный летательный аппарат (БЛА) был использован для уничтожения в Йемене группы лиц, подозревавшихся в причастности к террористической деятельности.

        Сегодня по крайней мере 32 страны разрабатывают в общей сложности более 250 видов БЛА, а 80 - уже используются 41 страной. Большинство из них выполняют разведывательные задачи, но БЛА, кроме того, станут боевыми средствами будущего. Несомненно, разработки БЛА, будучи передовой областью авиационных исследований, повлияют на развитие остальных отраслей авиации.

        Поскольку БЛА хорошо сыграли свою роль на различных театрах военных действий, интерес военных к ним сильно увеличился. За последние два года расходы Америки в этой области возросли с $300-400 млн в год до более чем $1 млрд. Согласно данным компании Laurence Newcome, имеющей специальный веб-сайт о БЛА, Министерство обороны США в период с 2002 г. по 2010 г. планирует потратить на разработку и создание беспилотных самолетов $16 млрд. Согласно программе развития БЛА Министерства обороны США, вполне вероятно, что к 2012 г. появятся беспилотные аппараты размером с истребитель F-16. Они будут способны выполнять различные боевые и вспомогательные задачи, включая подавление систем ПВО противника и радиоэлектронное противодействие его средствам обнаружения. Конечная цель - обеспечить Америке способность использовать свою военную мощь в любом удаленном районе мира без необходимости создавать вблизи авиабазы или подвергать опасности жизнь пилотов.

        На первом этапе для управления дистанционно пилотируемыми самолетами необходимо присутствие на базе пилотов и большого количества оборудования. Поначалу такие базы будут напоминать ярко освещенные галереи игровых автоматов. Затем пилоты смогут управлять своими аппаратами при помощи костюмов, соединенных с их нервно-мускульной системой. Пилот сможет получать изображение, передаваемое по ходу полета с датчиков БЛА. А к 2015-2020 гг., по мере увеличения мощности бортовых процессоров, БЛА, как ожидается, станут более самостоятельными. В конце концов это может привести к появлению совершенно автономных беспилотных машин и даже групп БЛА, переговаривающихся друг с другом и действующих как одна боевая единица. Уже ведутся исследовательские работы по созданию технологии управления тысячами беспилотных аппаратов.

        К 2020 г., по оценке Пентагона, 1/3 боевых самолетов ВВС США будут роботизированы. Похоже, что на долю БЛА придется большая доля будущих военных расходов. И вероятно, что истребитель Joint Strike Fighter компании Lockheed Martin станет на десятилетия вперед последним истребителем ВВС США нового поколения, пилотируемым человеком. А к 2100 г. военные летчики-люди превратятся в пережиток прошлого. Почему? Потому что даже если пилотов оснастить экзоскелетом, который позволит им двигаться при 20-кратной перегрузке, думать и реагировать они будут медленнее, чем компьютеры.

        Существует вероятность того, что к 2030 г. БЛА приобретут способность оптимизировать свою форму, производя трансформации из одной формы в другую, используя эластичные и специальные "запоминающие" форму материалы. К середине столетия, вероятно, БЛА, имеющие оптимальную для продолжительных полетов форму, будут контролировать государственную границу, трансформируясь в более подвижный боевой летательный аппарат при необходимости перехватить нарушителя. Возможно, их будут изготавливать из самовосстанавливающихся материалов, способных обнаруживать дефекты и заделывать пробоины в ходе полета. Кроме того, благодаря беспилотным самолетам подводные лодки смогут получать разведданные, а войска с их помощью будут доставлять снаряжение или раненых из опасных или труднодоступных районов, при этом БЛА будут использовать вертикальные взлет и посадку. К 2020 г., по прогнозам некоторых аналитиков, БЛА приобретут способность дозаправляться в воздухе, а к 2030 г. будут регулярно использоваться для перевозки военнослужащих.

        Самым маленьким в мире БЛА в настоящее время является аппарат Black Widow длинной 15 см, оснащенный электродвигателем. Он может находиться в полете в течение 30 минут и при помощи бортовой камеры пересылать на землю в режиме реального времени цветные видеоизображения. Многие такие аппараты разрабатываются для выполнения задач на близких расстояниях, когда необходимо провести разведку опасных районов в тактической зоне боевых действий. Сухопутные войска будущего, вероятно, будут регулярно использовать аппараты размером с насекомое, запускаемые вручную. И уже в скором времени такие аппараты получат способность зависать на одном месте, что позволит им вести наблюдение неделями. Небольшие БЛА можно будет использовать в качестве датчиков для целеуказания при нанесении сверхточных воздушных ударов, а также для обнаружения зон радиоактивного, химического и биологического заражения. К 2100 г. беспилотные аппараты, вероятно, будут иметь размер меньше обыкновенной мухи и продаваться в супермаркетах в упаковках по десять штук.

        Подобная миниатюризация БЛА, возможно, потребует создания новых источников питания и новых способов воздухоплавания. К 2010 г. начнется регулярное применение в БЛА водородных топливных элементов, разработанных для автомобильной промышленности. Это приведет к снижению уровня шума и уменьшению инфракрасного следа, благодаря чему БЛА будет очень трудно обнаружить. Компания AeroVironment из Монровии (штат Калифорния) уже провела демонстрационные полеты небольшого БЛА на водородных топливных элементах и БЛА с машущим крылом. Искусственные мускулы - другая концепция силовой установки, когда БЛА приводятся в движение при помощи внешнего энергетического источника, например микроволн или энергии лазерного луча, посылаемого с земли.

        Пилот и его собака

        Как шутят в авиатранспортной отрасли, в будущем экипаж авиалайнера будет состоять из пилота и собаки. Работа пилота будет заключаться в том, чтобы следить за всеми компьютерами, а собака должна будет кусать пилота, если он попытается до чего-нибудь дотронуться. Хотя в этой шутке есть доля правды, коммерческой авиации потребуется гораздо больше времени, чем военным, для того чтобы сделать пилота ненужным. Так как на существующих беспилотных аппаратах людей нет, они не рассчитаны на сверхнадежную эксплуатацию и иногда терпят крушение. Придется убеждать общественность и регулирующие органы в безопасности беспилотных аппаратов.

        Производители гражданских самолетов настороженно относятся к проблеме беспилотного воздухоплаванья. На самолетах, которые они сегодня разрабатывают для ввода в эксплуатацию в 2040-х гг., компьютеры используются для выявления и исправления ошибок пилота. Однако практичность и надежность полного отказа от пилота в конце концов, лет через 20-30, станет очевидной всем. Военные начнут использовать беспилотные аппараты для переброски личного состава по воздуху, а перевозка грузов на БЛА по всему миру превратится в обычное дело. А небольшие БЛА, как многие полагают, когда-нибудь будут летать в городах, выполняя функции нынешней службы экспресс-доставки.

        Беспилотные аппараты в скором времени найдут широкое коммерческое и международное применение, в том числе для тушения пожаров, геологической и экологической съемки, патрулирования границ, в киноиндустрии, научных исследованиях, в аварийно-спасательных службах и даже в сельском хозяйстве. Использование беспилотных аппаратов для решения этих задач может начаться еще до конца нынешнего десятилетия, если оно будет быстро одобрено регулирующими органами. При этом БЛА не просто придут на смену существующим сегодня пилотируемым летательным аппаратам. Они приведут к формированию новых рынков. Одной из наиболее эффективных областей применения БЛА может стать их использование в качестве "псевдоспутников", которые зависают над городами и обеспечивают широкополосную связь, стоимость которой будет неизмеримо меньше стоимости аналогичной услуги, предоставляемой сегодня с помощью геостационарных спутников.

        В области гражданской авиации самым крупным прорывом было бы изобретение летательного аналога автомобиля. Некоторые предсказывают наступление эры персональных "аэрокаров" начиная с 1930-х гг. Однако хотя уже сегодня достигнут значительный прогресс, вряд ли это произойдет в обозримом будущем. Существует несколько серьезных препятствий.

        А вот что может появиться в ближайшей перспективе, так это новый тип пилотируемых легких реактивных и микро-реактивных самолетов, занимающих нишу между общественным и частным авиатранспортом, - что-то вроде воздушного такси. Пример такого самолета - Eclipse 500. Он рассчитан на семь человек, стоит недорого - менее $1 млн. Его создатели из компании Eclipse Aviation (г. Альбукерк, штат Нью-Мексико) утверждают, что Eclipse 500 дешевле в эксплуатации любого другого из существующих реактивных самолетов и что фирма уже имеет в портфеле несколько тысяч заказов. Микро-реактивные самолеты многих конкурентов тоже уже на подходе, в том числе модель компании Adam Aircraft Industries (г. Инглвуд, штат Колорадо). Этот самолет дороже Eclipse 500, но поступит в продажу уже в конце следующего года.

        Для обеспечения эксплуатации столь небольшого самолета придется перестраивать всю авиатранспортную систему. Например, согласно данным, опубликованным в отчете НАСА по аэронавтике, ожидается, что количество авиапассажиров на внутреннем рынке Америки в течение 20 лет возрастет в три раза. Если это произойдет, понадобится куда больше 5000 существующих ныне локальных аэропортов Америки. Сегодня всего 64 аэропорта обеспечивают 85% гражданских авиаперевозок страны. А за последние десять лет был введен в эксплуатацию только один крупный узловой аэропорт и семь новых взлетно-посадочных полос. С учетом этого придется, вероятно, построить еще несколько крупных узловых аэропортов.

        Однако, настоящий персональный авиатранспорт должен обязательно иметь возможность совершать вертикальный взлет и посадку. Для обеспечения безопасности, возможно, будет необходимо, чтобы они работали с использованием технологии беспилотных аппаратов. Потребуются также системы управления воздушным движением, гораздо более совершенные, чем существуют сегодня.

        Управление воздушным движением на самом деле вот-вот сделает крупный скачок вперед, правда, скорее в сторону обеспечения беспилотных полетов, чем в сторону подготовки условий, необходимых для создания разветвленной сети персональной авиации. Управление воздушным движением все больше развивается в направлении обмена цифровыми данными между наземной службой и кабиной самолета. Следующим шагом станет использование технологии компьютерных сетей, которая позволит пилотам беспрепятственно лететь туда, куда они хотят, не ожидая указаний наземной службы управления. Последняя будет просто следить за тем, что происходит. Самолетам потребуются абсолютно надежные системы предупреждения столкновений, оповещающие их о том, насколько близко они находятся от других воздушных судов. Как только эта технология будет введена в эксплуатацию, ее можно будет применить на компьютерах, осуществляющих управление самолетами без участия человека.

        Даже если в один прекрасный день станет возможным создание недорогого персонального летательного аппарата, который сможет совершать посадку на лужайке в вашем саду, между веревкой с бельем и прудом с золотыми рыбками, потребуются огромные изменения в социальной сфере и в окружающей среде. Не много найдется людей, которые будут в восторге от перспективы постоянно видеть над своей головой тысячи летальных аппаратов. Города тоже придется полностью перепланировать, по крайней мере в развитых странах. Новые города и города в развивающихся странах с менее жесткой архитектурой и условиями жизни, возможно, будут иметь преимущество, если подобные летательные аппараты станут доступными.

        Какой бы ни была судьба персональной авиации, представляется весьма вероятным, что в ближайшие 100 лет по мере роста благосостояния стран летать будет гораздо больше людей. Это может привести к ужасающим экологическим последствиям и окажет, учитывая высоту, количество и природу авиационных выбросов, особо серьезное влияние на процесс глобального потепления. Принятие решений нельзя откладывать в долгий ящик. Продолжительность жизненного цикла новых самолетов основных типов, включая разработку, производство, эксплуатацию и утилизацию, составляет около 50 лет. С учетом этой перспективы 2010 г. выглядит разумным сроком для создания усовершенствованных экологических технологий, если суждено сбыться большей части новых обещаний блестящего будущего авиации.

        Зеленые небеса

        Хотя новые технологии увеличили энергоотдачу топлива и снизили загрязнение окружающей среды и прогресс в этой области будет продолжаться, быстрый рост авиации означает, что общий объем вредных выбросов в ближайшие десятилетия в лучшем случае не изменится. Если, кончено, не произойдет радикальных изменений в развитии технологий. Одна из возможностей - использование новых материалов. Авиация перешла от дерева и ткани к алюминию, а теперь к композитным материалам, прочность и легкость которых обусловлена их молекулярными особенностями. Так называемые нанотехнологии сулят перспективу дальнейшего повышения прочности и легкости композитов. Нанотрубки или нановолокна могут быть использованы для создания материала, который в 50 раз легче и в шесть раз прочней существующих композитов из углеродных волокон.

        Другой путь решения проблемы выброса углекислого газа - создание самолетов на экологически чистом водородном топливе. Ученые разрабатывают летательные аппараты, в которых водород используется в качестве топлива для ракетных и газотурбинных двигателей. Потенциальный недостаток этих проектов связан с тем, что в результате сгорания водорода образуется вода. "Полные ведра воды", - говорит Дэвид Ли, ученый-метеоролог из Manchester Metropolitan University. Метеорологи пока не пришли к единому мнению, не будут ли самолеты на водородном топливе генерировать больше водяных паров, чем существующие сегодня летательные аппараты. Ведь именно облака, образующиеся из этих паров, являются сегодня основным "вкладом" авиаторов в изменение климата.

        Для небольших самолетов новым экологически чистым решением становятся легкие топливные элементы. Сегодня при помощи этой технологии, похоже, можно обеспечить энергией самолеты, перевозящие до 20 пассажиров. Самолет с электродвигателем уже существует. В будущем году совершит свой первый полет самолет весом 450 кг на аккумуляторах, создаваемый фирмой Advanced Technology Products (Уорчестер, штат Массачусетс).

        Мечта о коммерческом сверхзвуковом лайнере остается несбыточной. Прекращение полетов "Конкорда", по-видимому, ставит крест на этом проекте, поскольку даже современные технологии не сделают его экономически эффективным. Налогоплательщики вряд ли захотят финансировать создание самолета для богатых. Поэтому движущей силой для исследований в области сверхзвуковых исследований являются в основном потребности вооруженных сил.

        Тем не менее некоторые люди продолжают верить, что новый коммерческий сверхзвуковой самолет появится не позднее 2050 г. Сегодня усилия в области создания сверхзвукового и гиперзвукового (со скоростью, превышающей скорость звука не менее чем в 5 раз) самолетов направлены на разработку новых типов двигателей, таких как воздушно-реактивные двигатели. Традиционные реактивные двигатели используют и топливо, и кислород, а в прямоточном и реверсном воздушно-реактивных двигателях используется атмосферный воздух. Разработки гиперзвукового самолета ведутся, по крайней мере, в пяти странах, но носят в основном экспериментальный характер.

        Импульсный детонационный двигатель - еще один вариант силовой установки сверхзвукового самолета. В нем сверхзвуковые ударные волны используются для почти мгновенного сжатия и воспламенения топлива и воздуха, на разработку такого двигателя потребуется около 20 лет.

        Кроме того, существует концепция HyperSoar, предполагающая создание аппарата, летающего в 10 раз быстрее скорости звука и способного достигнуть любой точки на земном шаре максимум за 2 часа. В аппарате используется водородное топливо, воздушно-реактивные двигатели с ракетными ускорителями для подъема в верхние слои земной атмосферы, где он будет прыгать, как камень, скользящий по поверхности воды. При успешной реализации проекта этот самолет, кроме того, обеспечит гораздо более дешевый доступ в космическое пространство. Правда, сегодня HyperSoar - это не более чем идея. Даже если удастся разработать беспилотный прототип, до пассажирских перевозок на этой скорости еще очень далеко, и реализованы они будут, вероятно, спустя значительное время после использования этой технологии в военных программах. Несмотря на наличие многочисленных идей в области сверхзвуковых полетов, серьезной конструкторской проблемой остается изготовление доступного по цене двигателя, который не был бы слишком шумным при взлете и посадке. Правда, обнадеживает тот факт, что, как показали испытания в начале этого года, сильный шум может быть уменьшен путем модификации формы самолета.

        Если пассажирам нельзя дать возможность летать быстрее, то во время полета им надо создать больший комфорт. К концу десятилетия на рынке появится реактивный самолет 7E7 Dreamliner корпорации Boeing. Благодаря тому, что самолет изготовлен из новых материалов, давление и уровень влажности в его салоне будут близки к норме.

        Самолеты весьма разнообразны в зависимости от их предназначения. На одном краю шкалы находятся крупногабаритные самолеты, такие как Airbus A 380, работающие на самых популярных направлениях. Последующие модели, вероятно, удвоят количество перевозимых пассажиров до 1000 человек. На другой стороне шкалы находятся разведывательные аппараты размером с муху. В будущем столетии человечество в конце концов овладеет небом и при этом сделает профессию пилота практически ненужной. При таких радужных перспективах развития авиации человечеству стоит заняться поиском лекарства от расстройства биоритмов при перелете через несколько часовых поясов.