Какие новые применения для беспилотных авиационных систем (БАС) могут появиться в ближайшие два десятилетия? Как можно использовать беспилотники в мониторинге и сельском хозяйстве? Какие тренды можно ожидать в этом сегменте промышленности и что может ускорить или, наоборот, затормозить рост этого рынка? Долгосрочный прогноз развития гражданских беспилотных авиационных систем — в интервью соруководителя рабочей группы «Аэронет» Национальной технологической инициативы (НТИ) Сергея Жукова журналу «Горизонты».
– Какие вы видите цели для беспилотных летательных аппаратов гражданского назначения на ближайшие 20 лет?
– Цели зависят от потребностей. Какие потребности будет формулировать и предлагать рынок, в таких и будет развиваться гражданская беспилотная тема. Если говорить о сегодняшнем рынке беспилотных авиационных систем в России, то развиваются главным образом сегменты дистанционного зондирования Земли и мониторинга: на них приходится 75–80% всего российского рынка. В цифрах это примерно 7,5–8 млрд рублей. В мире же емкость этих сегментов гораздо больше – около $6–7 млрд. Оставшиеся 20–25% в России относятся к услугам по разработке, производству и продаже аппаратов, их комплектующих и программного обеспечения, а также совсем немного на работы БАС в интересах сельского хозяйства. В мире же сегмент сельского хозяйства сегодня занимает около 15% от общего объема рынка гражданских беспилотных авиационных систем, продуктов и услуг на их основе.
Если посмотреть на перспективу 10–20 лет, то, скорее всего, рынок беспилотников существенно изменится. Полагаю, существенно вырастет сегмент грузовых перевозок. В численном отношении они могут достичь примерно половины всего мирового рынка авиационных логистических услуг.
– Это то, что сейчас прорабатывает у нас «Почта России», — доставка небольших посылок? И то, что тестируют Amazon, Google, UPS и другие за рубежом?
– Не только. Это будут грузовые перевозки в разных сегментах, начиная от экспресс-доставки посылок массой от 0,3 до 10 кг и заканчивая многотонными доставками грузов. Такие серьезные перевозки потребуют создания семейства специализированных авиационных систем с большими грузовыми беспилотными воздушными судами (БВС). На таких аппаратах не нужны будут системы жизнеобеспечения, что сократит их массу. Не нужны будут и иллюминаторы, благодаря чему их корпус станет более жестким. Взлеты и посадки будут происходить по более крутым глиссадам. Такие системы можно будет эксплуатировать по 24 часа в сутки, им не потребуется смена экипажа или время на отдых пилотов. По всей видимости, изменится само лицо этих грузоперевозок. Возникнут дальнемагистральные маршруты между хабами с соответствующими тяжелыми воздушными судами. Внутри будут региональные хабы и сетевая доставка до «последней мили».
Целевое назначение разрабатываемых во всем мире гражданских беспилотных аппаратов – это аэротакси, санитарные перевозки, почта, доставка срочных грузов и развозка грузов «от дверей до дверей», включая «последнюю милю».
Аэротакси из бутиков
– В последние годы в мире появились проекты и беспилотных воздушных такси. Как вы оцениваете их дальнесрочные перспективы?
– Если рассматривать промежуток времени в 15–20 лет, то, полагаю, пассажирские перевозки с использованием беспилотных средств будут существенно развиваться. В первую очередь это будут, действительно, разного рода такси, а также персональный транспорт с гораздо более простой системой управления, чем у самолетов, не требующей получения пилотных лицензий: сел, нажал на кнопку – и улетел. Для посадки и взлета таких беспилотных аппаратов в городах будут использоваться не только площадки на земле, но и крыши зданий. Сами эти воздушные суда должны быть со сверхкоротким или вертикальным взлетом и посадкой (последнее важно в городских условиях).
– Какие будут у таких беспилотников особенности конструкции?
– Возможно, появятся модульные аппараты. Если немного пофантазировать, то, скорее всего, возникнут мультисистемные транспортные средства. Например, автомобиль может подняться в воздух, полетать, затем его летный модуль сложит крылья, поместится на железнодорожную платформу или платформу метро, куда-то переместится по скоростным наземным или подземным путям.
Безусловно, это будут роботизированные средства, использующие IT-технологии, информационную среду, которая будет создаваться в сочетании с новыми многоцелевыми информационными спутниковыми системами, предоставляющими услуги связи и навигации. Все это позволит существенным образом ускорить развертывание беспилотных авиационных систем. В протоколе стратегической сессии «Аэронет» по развитию БАС были сформулированы требования к региональному транспортному опционально пилотируемому летательному аппарату – беспилотному воздушному судну (ЛА/БВС). Такое БВС могло бы применяться в качестве такси, а также для перевозки обычных коммерческих, срочных и специальных грузов. Прежде всего это должен быть аппарат самолетного типа, компактный, с вертикальным взлетом и посадкой и дальностью полета до 800 км. Скорость должна быть такой, чтобы время полета, включая ожидание взлета и посадки, не превышало 2,5 часа.
Вертикальный взлет и посадку при наличии пилота и пассажиров такой ЛА/БВС должен осуществлять полностью в автоматическом режиме. Брать управление на себя пилот должен только после набора высоты. Летательный аппарат также должен иметь искусственный интеллект для решения навигационных задач, выбора площадки для посадки, желательно иметь систему автоматического расчета распределения груза из условий центровки с условием «невзлета» при неправильной загрузке.
Кроме того, ЛА/БВС должен иметь устойчивую к помехам систему навигации, автономного управления, уклонения от препятствий, систему самодиагностики. Система навигации будет обеспечивать полет до точки назначения в автономном режиме даже при потере спутникового сигнала глобальных навигационных систем. Летательный аппарат должен иметь максимально надежную бортовую оптоволоконную, а в ближайшей перспективе – беспроводную сеть с высокой пропускной способностью.
И, наконец, аэродинамическая схема должна обеспечивать максимальную универсальность использования, чтобы с минимальными доработками летать на малой высоте с небольшой скоростью, а также садиться на воду. Это позволит использовать его в сельском хозяйстве, в системе МЧС России, а также при патрулировании водных акваторий.
– Какие основные тенденции будут в области «беспилотья»?
– Трендом будет, видимо, персонализированное, бутиковое производство. Благодаря использованию модулей, сквозных технологий, топологической оптимизации можно будет увидеть огромное разнообразие конструктивных решений, которые нужны конкретным покупателям. Это общий производственный тренд ближайшего будущего, который коснется и беспилотных авиационных систем.
Борьба с вредителями
– Помимо грузо- и пассажироперевозок что еще на себя будут брать беспилотные авиационные системы?
– Дальнейшее развитие геопространственных сервисов на основе дистанционного зондирования Земли и мониторинга будет, по всей видимости, связано с управлением территориями и объектами инфраструктуры, станет все более специализированным. Уже сейчас ряд российских компаний, таких как TraceAir, СКИР и др., специализируются в сегменте строительства и маркшейдерии. Одни компании сопровождают открытые горные разработки. Другие, например «Газпром авиа», работают по мониторингу протяженных объектов. Некоторые компании занимаются картографией. Например, в проекте «Цифровая модель Республики Татарстан» была использована «этажерка»: космическая съемка, аэрофотосъемка и съемка с беспилотников, дававших разрешение менее 10 см, а в некоторых случаях – 1–2 см – и с такой же точностью координатной привязки. Эта информация использовалась в том числе для создания 3D-картинок объектов массового посещения. Это интересно для туризма и специальных задач градостроительства.
– Вы упоминали сельскохозяйственные приложения…
– Использование беспилотников в сельском хозяйстве – это прежде всего точное земледелие. Благодаря использованию БВС можно увидеть, как у тебя всходят растения, или определить, где появились вредители. Такую информацию, снабженную точными координатами, можно быстро загрузить в навесное оборудование летающего или наземного беспилотного опылителя, чтобы оперативно отреагировать на угрозу распространения вредителей или добавить в почву нужное количество удобрений.
– Какие существующие или новые технологии потребуются для создания таких летательных аппаратов?
– Программное обеспечение, проектирование, роботизация, глубокое обучение, искусственный интеллект – все это будет в ближайшие годы входить в жизнь беспилотных авиационных систем. Тем самым «беспилотье» – это уже не чистая авиация. Оно стоит на перекрестке сразу нескольких новых отраслей. Беспилотные системы замешаны на стыке авиации, космических технологий, информационных технологий, робототехники. Молодых специалистов нужно готовить к этому уже сейчас.
Разрешение на ошибку
– Что может повлиять на сроки реализации таких интересных проектов беспилотников, задержать их выход в массы?
– Существенным моментом, сдерживающим сегодня развитие промышленности и реализацию инженерных талантов, особенно молодежи, являются нормативные аспекты и общее социально-технологическое устройство в стране. В нормативной области уже сегодня давление бизнеса заставляет законодателей пересматривать вопросы секретности данных дистанционного зондирования Земли. Например, фермеру нужно получать информацию «день в день», а сегодня дается две недели на ее рассекречивание. В области технологий организации беспилотного воздушного движения необходим переход от разрешительного на уведомительный порядок.
Должна создаваться автоматизированная система управления и контроля воздушным движением, не завязанная на диспетчере, как это уже было сделано для бизнес-авиации. Но там за вопросы безопасности полета и соблюдения норм воздушного движения отвечает пилот, а у беспилотников либо пилот внешний, либо его вообще нет, когда аппарат работает по заложенной в него программе. Поэтому для БЛА должны быть созданы автоматические системы типа «почувствовал – уклонился», развиты технологии независимого и зависимого (расположенного на БВС) наблюдения. Такие же системы, позволяющие заблаговременно увидеть беспилотник, должны быть установлены на пилотируемых воздушных судах.
– Есть ли потребность изменения социально-технологического устройства для развития беспилотной тематики?
– С точки зрения социально-экономического блока проблем стоит сказать, что у нас должна нарасти культура работы со стартапами, венчурным и инновационным бизнесом. В этой культуре должно на практике, а не на словах, выдаваться «разрешение на ошибку». В нашей культуре – презумпция виновности. Мы обосновываем проекты с гарантированным результатом, что для венчурной стадии – нонсенс. Это сильно сковывает. С одной стороны, институты развития делают огромную работу, но, с другой стороны, избыточно контролируют вопросы выдачи и исполнения грантов, каждого конкретного платежа, выполнения написанных на старте КПЭ.
Если говорить про вузы, то стартапы вокруг институтов с традициями, такими как МГТУ им. Н. Э. Баумана, МАИ, КАИ, Физтех, Военмех, ИТМО, НГУ, СибГАУ, должны появляться сотнями в год. Новые люди должны прийти к управлению инновационным процессом в вузах. Надо помогать ребятам с площадями под офисы и лаборатории, с получением финансовой помощи, помогать методически и юридически. Так вузы войдут в число учредителей стартапов, при этом смогут богатеть за счет их успеха, не расстраиваясь от неуспеха других своих питомцев, помогая им делать новые попытки. Профессора должны научиться создавать патенты на основе своих разработок, коммерциализировать их. Это огромный блок вопросов для институтов и вызов для них.
