Хобби миллионов людей на глазах начинает превращаться в большой и перспективный рынок: беспилотные летательные аппараты (БПЛА), пользу из которых первыми научились извлекать военные, находят все больше мирных применений. Расцвет гражданского коммерческого дроностроения неминуем — хотя бы потому что энтузиастов-разработчиков здесь сколько угодно (каждый кружок авиамоделирования — готовая команда для стартапа), а потенциальный клиент — крупный бизнес — уже вполне «созрел».
Интерес к беспилотным технологиям крупный бизнес проартикулировал в конце 2013 года самым недвусмысленным образом. Основатель крупнейшего американского онлайн-ритейлера Amazon Джефф Безос заявил, что его компания инвестирует в создание миниатюрных автоматических летательных аппаратов, которые можно будет использовать для доставки товаров покупателю. А следом еще несколько компаний, бизнес которых связан с логистикой (включая почтовую службу UPS), сообщили, что уже ведут подобные разработки.
В США беспилотные летательные аппараты называют «дронами», и это слово наверняка приживется во многих языках мира, если учесть технологическое лидерство Америки на этом направлении.
Дроны — отнюдь не изобретение XXI века. Аппараты, формально подпадающие под это определение, пытались использовать еще в середине позапрошлого столетия (тогда это были воздушные шары со взрывчаткой), более или менее успешно применяли во Вторую мировую для разведки, обмана противника и тренировки ПВО (первым местом работы юной Мэрилин Монро, например, в годы Второй мировой был завод Radioplane, производивший дроны-мишени); настоящий же успех и признание пришли к ним с войной во Вьетнаме.
Однако все это были дорогостоящие военные «игрушки». Лишь в последние десять лет стремительное удешевление и продолжающаяся миниатюризация электроники сделали возможной постройку по-настоящему дешевых и компактных дронов для применения в быту и бизнесе. Благодарить следует индустрию мобильных устройств (смартфонов, планшетных компьютеров), сумасшедшие темпы развития которой сбили цену на сложную микроэлектронику — мобильные микропроцессоры, GPS-приемники, цифровые компасы и пространственные сенсоры. Сегодня электронные «мозги» дрона подчас дешевле механических компонентов — моторчиков, винтов, каркаса. А программное обеспечение может не стоить ничего вообще. К примеру, сейчас в рамках проекта Ardupilot энтузиасты разрабатывают свободный (читайте: бесплатный, доступный для модификации) софт для управления небольшими автономными летательными и колесными дронами, воспользоваться которыми могут все желающие.
СВЯТАЯ ПРОСТОТА
Разумеется, военные с их огромными бюджетами по-прежнему остаются основными заказчиками дрон-разработок. Для дронов военного назначения большие высоты и глубины, быстрая двусторонняя связь на сверхдальние расстояния, высокая автономность — задачи давно решенные: достаточно посмотреть на возможности GlobalHawk или MQ-9 Reaper. Из достижений 2013 года можно выделить первый боевой дрон, способный самостоятельно взлетать с палубы корабля (X-47B), и первый дрон, маскирующийся под живое существо — «птицу-шпиона» Maveric от компании Prioria Robotics.
Однако и производство гражданских дронов, пригодных для использования в бизнесе и повседневной жизни, тоже набирает обороты. Типичными представителями бытовых дронов являются, например, IRIS от американской компании 3D Robotics и французский Parrot AR.Drone. Давайте рассмотрим их подробнее.
Понятно, что любой беспилотник, рассчитывающий на успех в масс-маркете, должен обладать набором качеств: легко управляться (желательно — с планшета или смартфона), иметь небольшие размеры (до метра) и вес и при этом при необходимости демонстрировать изрядную долю самостоятельности, то есть уметь на автопилоте взлетать и садиться, удерживать высоту и двигаться заданным маршрутом по GPS. Продвинутые бытовые дроны способны распознавать препятствия с помощью встроенной видеокамеры и даже автоматически строить объемную цифровую модель облетаемых объектов. Правда, в воздух они поднимают только пару килограммов полезной нагрузки, работают от одного заряда аккумулятора лишь четверть часа, зато и стоят меньше тысячи долларов. Сколько подобных аппаратов продано только за последние пару лет — никто сосчитать не берется: речь идет по крайней мере о сотнях тысяч экземпляров.
Бытовой дрон редко имеет форму самолета или вертолета. Чаще всего это так называемый мультикоптер — конструкция с четырьмя, шестью или даже восемью винтами (соответственно «квадрокоптер», «гексакоптер» и «октокоптер»). На первый взгляд, решение странное: менее устойчивое в пространстве, сложное в управлении, более энергозатратное. Однако у него есть преимущество, которое при таких размерах перекрывает все недостатки: мультикоптер чрезвычайно прост механически! Чтобы поменять курс или положение в пространстве, ему нет необходимости наклонять винты под углом к горизонту (как вертолету) — достаточно изменить скорость вращения некоторых из них. Аэродинамика же и вовсе не играет почти никакой роли. Главное — это управляющая электроника, на которую ложится забота о стабилизации аппарата в пространстве. Конструкторы дронов шутят даже, что можно примотать четыре моторчика к крестовине из первых попавшихся палок, и она отлично полетит — работали бы «мозги»!
Чем больше винтов и больше их размеры, тем более тяжелый груз способен поднять мультикоптер. Этим, кстати, и отличаются коммерческие дроны от чисто бытовых: размах «крыльев» первых превышает метр, они дольше находятся в воздухе и стоят на порядок больше — несколько тысяч или даже десятков тысяч долларов. Впрочем, и нагружают их более дорогостоящим грузом: например, аппараты от IsisCopter или Precision Aerial Filmworks предназначены для того, чтобы к ним крепилась профессиональная кинокамера. Однако сравнительная дороговизна — не главная причина, по которой вам, вероятно, редко доводится слышать о коммерческих дронах: небо для них пока открыто не вполне, но об этом чуть позже.
ТРЕБУЕТСЯ ДРОН
Для каких хозяйственных нужд может понадобиться дрон человеку? Для самых «приземленных», имеющих непосредственный, практический смысл для миллионов и миллиардов человек. Одной из наиболее перспективных сфер применения эксперты называют земледелие. Некоторые фермеры в США, Бразилии, Японии и европейских странах уже собирают информацию о состоянии посевных площадей с помощью дронов Parrot AR.Drone и подобных. Вместо медленного контроля с земли или весьма дорогостоящей аренды классических летательных аппаратов фермеры теперь с помощью дронов оценивают степень зрелости, необходимость полива, обнаруживают очаги заболеваний. И не сегодня завтра станут применять их для разгона птиц, сева, внесения удобрений и гербицидов. Дроны обещают совершить настоящую агрокультурную революцию, ибо несопоставимо дешевы по сравнению даже с малой сельскохозяйственной авиацией, а «работать» могут с недостижимой ранее точностью — вплоть до «прицельной» обработки отдельных кустов.
Не менее крепко ухватились за дронов кинематографисты, фотографы, рекламные агентства, телевизионщики, риелторы. Навесив даже на обычный бытовой дрон хорошую камеру, можно получить необычайно качественный «вид сверху». В отличие от постоянно вибрирующего во время полета вертолета, дрон способен перемещаться в воздухе максимально плавно и медленно, что гарантирует очень четкую картинку. Со всеми электронными потрохами он стоит столько, сколько обычно просят всего за один час аренды вертолета, при этом теоретически способен забираться на не меньшую высоту. Вот почему дроны все чаще применяют для наблюдений там, где раньше приходилось прибегать к услугам вертолета или самолета: при съемках рекламных роликов и спортивных мероприятий, телешоу и художественных панорам, для мониторинга обстановки, картографирования местности и в спасательных операциях.
Потенциал дрона как «наблюдателя» отнюдь не исчерпан и даже не изучен до конца. Сегодня десятки научных коллективов по всему миру экспериментируют с микродронами. Примерами таких аппаратов могут служить DelFly и Robobee. Они весят буквально пару десятков граммов и летают подобно стрекозам и бабочкам, используя машущие крылья из тончайшей пленки. При этом обладают стереоскопическим «зрением» и достаточными «мозгами», чтобы обнаруживать и облетать препятствия — и вообще оценивать ситуацию с пользой для человека. Когда они выпорхнут из лабораторий, пара-тройка микродронов смогут взять на себя задачу охраны помещения. А рой из десятков и сотен микродронов, выпущенных, например, над зоной стихийного бедствия, окажет бесценную помощь спасателям, составив карту ландшафта после землетрясения или наводнения, отыскав выживших, наметив точки, где под завалами могут находиться люди. На этом пути возникает множество интересных технических препятствий (преодоление ветра, дождя, координация действий микродронов), но ученые исполнены оптимизма.
Вместе с тем дроны способны не только пассивно наблюдать. Джефф Безос из Amazon со товарищи не зря готовят революцию в сфере экспресс-доставки. Сегодняшние коммерческие дроны уже способны поднимать груз в два-три кодограмма. Это значит, что ради такой, например, мелочи, как доставка пиццы, уже можно не гонять по окрестностям разносчика на автомобиле: неприхотливый автоматический мультикоптер вполне может справиться с этой задачей. Джефф Безос видит огромную выгоду и для себя, и для потребителя: задуманная им служба Amazon Prime Air сможет сократить срок доставки заказа до десятков минут, а стоимость доставки будет стремиться к нулю! Все просто: после того как клиент совершил покупку в интернет-магазине, октокоптер заберет нужную упаковку со склада и по прямой отправится по адресу заказчика, где опустит груз на лужайку перед домом...
Безос приводит потрясающую цифру: оказывается, более 80% покупок в интернет-магазине Amazon вписываются в тот самый, уже посильный для дронов вес — до трех килограммов. Представьте себе, как велико искушение — не только для Amazon, но и вообще для любого бизнеса, имеющего дело с отправкой мелких пакетов!
Но препятствия, конечно, будут. Что если дрон запутается в ветвях или проводах по пути? Совершит аварийную посадку? Станет жертвой хулиганов с рогаткой? Это и многое другое еще предстоит продумать и решить компаниям, надеющимся эксплуатировать беспилотники в бизнесе.
РАЗРЕШЕНИЕ НА ВЗЛЕТ
Подобно всякому сложному продукту, эксплуатация дронов связана с целым рядом специфических проблем. Проблемы механики и электроники проще всего перечислить, но в данном случае они играют сравнительно малую роль. Да, действительно, дроны все еще слишком неустойчивы в полете (неожиданный толчок легко перевернет любой из них), не всегда хорошо распознают препятствия. Емкость аккумуляторной батареи обычно слишком мала, а затраты энергии на маневрирование у мультикоптеров пока слишком велики. Однако над каждым из этих пунктов работают тысячи светлых голов, и уже в ближайшие годы дрон-индустрия несомненно значительно продвинется. Куда хуже обстоят дела с социальными аспектами применения дронов.
Вообразите, что автоматический дрон-курьер Amazon Prime Air, общим весом килограммов в пять, совершая очередной рейс, падает на многолюдную городскую улицу. Или, сбившись с маршрута, попадает в турбину взлетающего авиалайнера. Двух этих гипотетических ситуаций уже достаточно, чтобы объяснить, почему коммерческая эксплуатация дронов в полном объеме до сих пор не разрешена ни в одной стране мира. И не будет разрешена, пока регулирующие органы не определятся с требованиями к производителям и пользователям дронов.
Сегодня в США и Европе действуют приблизительно одинаковые правила, определяющие эксплуатацию бытовых дронов: пока им запрещается летать выше сотни метров и предписано держаться подальше от общественных мест, при этом находясь в зоне прямой видимости оператора. Официального разрешения на полет не требуется, но нарушение любого из перечисленных пунктов чревато огромными штрафами. «Добро» на ограниченную эксплуатацию дронов дальнего действия получают только государственные ведомства и ученые, бизнесу вход сюда пока закрыт. Но поскольку за дело берутся серьезные рыночные игроки, с уверенностью можно сказать, что его откроют, а воздушный трафик дронов регламентируют. Не исключено, что пользователям (операторам) дронов придется получать специальные лицензии.
В США эти вопросы находятся в ведении Федерального управления гражданской авиации (FAA). Ранее ожидалось, что оно подготовит свод правил уже к 2015 году, но теперь большинство аналитиков сходятся во мнении, что процесс значительно затянется — возможно, даже до конца десятилетия — и пройдет в несколько этапов (на первом дронам откроют небо над малонаселенными районами, и только потом — над городами). И все это время коммерческое применение дронов будет оставаться в «серой зоне»: формального запрета нет, но и разрешения тоже никто не давал!
Официальное одобрение дронов регуляторами в развитых странах значит очень много. Эксперты утверждают, что в следующие десять лет после того, как FAA даст зеленый свет коммерческим беспилотникам, дрон-индустрия США создаст 100 тысяч рабочих мест и принесет экономике страны десятки миллиардов долларов. Пока же такого разрешения нет, предприниматели выкручиваются как могут. Инвесторы вкладываются в разработку не самих дронов, а программного обеспечения для них (его называют airware, по аналогии с software). Бизнесмены, применяющие дроны, максимально страхуют риски для имущества и жизни. Наконец, производители коммерческих дронов тоже трудятся, но стараются лишний раз не привлекать к себе внимания властей. Именно этим объясняется видимое отсутствие дронов для бизнеса на прилавках: способные находиться в воздухе хотя бы час, нести значительную нагрузку (десятки килограммов), более устойчивые и неприхотливые к капризам погоды дроны, конечно, уже конструируются, продаются и арендуются, но без лишней рекламы и огласки. Американские первопроходцы гражданской дрон-индустрии нередко предоставляют свои услуги заинтересованным организациям «как бы бесплатно», но принимают «пожертвования» и гранты на R&D, которые по факту являются оплатой. К слову, даже нашумевший демонстрационный ролик Amazon Prime Air снимался не в США, а в неназванном месте за пределами американской юрисдикции.
Пока Соединенные Штаты раскачиваются, их могут обойти более расторопные участники дрон-рынка. В Австралии уже переходят от опытов к делу: в следующем году стартап Flirtey обещает начать доставку книг дронами из интернет-магазина Zookal. Технология уже отработана, время получения заказа — от нескольких минут, стоимость же доставки уменьшается (по сравнению с традиционной почтой) на порядок. В списке особо перспективных стран для коммерческих дронов фигурируют также Япония, Германия, Бразилия.
Плохо то, что расторопность чиновников не делает дроны менее опасными. Скажем, небольшие размеры превращают их в идеальный инструмент не только для доставки мелких грузов покупателям интернет-магазинов. Можно ли исключить их использование в незаконных операциях (контрабанда, наркотрафик, терроризм)? В США уже ловили дронов-контрабандистов. А прошлой осенью во время митинга в Дрездене неизвестные лица запустили над толпой дрон, который упал к ногам выступавшей на сцене Ангелы Меркель. Приближавшаяся «игрушка» заставила Меркель улыбнуться, но что если вместо видеокамеры на ней оказалась бы взрывчатка? Наконец, что будете делать лично вы, если вдруг обнаружите чей-то дрон, подглядывающий в окно вашей спальни?
Ничего удивительного в том, что военные (США, Иран, Китай) уже отрабатывают методы противодействия: сбивают лазером, уводят с курса радио-помехами. А энтузиасты бредят индивидуальными средствами обнаружения и уничтожения дронов. Минимум одно такое решение, распознающее тип приближающегося дрона по производимому им звуку, — DroneShield — уже профинансировано краудфандинговой кампанией и реализовано в виде продукта. Варианты его применения, в частности, предполагают предотвращение «воздушной атаки» дронов, запускаемых папарацци.
Вряд ли зарождающемуся рынку дронов полезны скандалы. Однако даже регламенты и правила их использования не решат проблемы вмешательства злоумышленников. Дрон, как и любое цифровое устройство, может быть «взломан», после чего управление им перейдет от владельца к угонщику. Как это может выглядеть в действительности, недавно продемонстрировал известный «белый хакер» Сэми Камкар: с помощью работающего на ноутбуке набора программ, который он назвал Skyjack, можно перехватить управление оказавшимся поблизости дроном типа Parrot AR. Камкар также сконструировал дрон-перехватчик, который «зомбирует» чужие дроны, находящиеся в зоне его контроля.
Что будут делать со взломанным дроном злоумышленники? Как минимум присвоят. Как максимум постараются нанести кому-либо ущерб. Американские военные уже сталкивались и с вирусным заражением центра управления дронами, и с перехватом видеосигнала дронов повстанцами в арабских странах. А один американский военный дрон, по неподтвержденным данным, был даже угнан на территорию Ирана. Так что вопрос информационной защищенности бытовых, коммерческих и военных дронов будет стоять на повестке дня всегда, как стабильно стоит он для персональных компьютеров. В лучшем случае мы можем надеяться усложнить взломщикам задачу.
И было бы наивным полагать, что на этом сюрпризы закончатся. Как любая революционная технология, дроны раскрывают свой потенциал постепенно, по мере проникновения в жизнь и бизнес. Что-то, конечно, окажется полезным, что-то покажется вредным, но наверняка обнаружатся и такие аспекты, классифицировать которые будет сложно. С одним из таких необычных побочных свойств столкнулись сейчас сторонники дрон-транспортировки мелких грузов: оказывается, конструируя дроны, необходимо учитывать фактор живой природы!
Человек, полагая себя венцом природы, привык игнорировать окружающих «братьев меньших». Ну какое может быть дело курьеру интернет-магазина, доставляющему новенький телефон, до стрекочущей под крышей дома сороки? Но все меняется, когда вместо курьера-человека доставкой займутся дроны. Их небольшие размеры и активность смущают птиц — и начинаются проблемы! Нападения птиц на бытовые дроны (с плачевными последствиями для последних) — не выдумка, не преувеличение: пернатые представляют реальную опасность для электронных посланцев, особенно в период гнездования. Смешно? Пожалуй. Но и решение пока не найдено!
(с) Евгений Золотов