I velivoli autonomi rivoluzioneranno il trasporto aereo?

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Sopra un campo di erba medica nella San Joaquin Valley in California, un piccolo aereo per la concimazione delle colture sta volando in modo allarmante a bassa quota. Tuttavia c'è poco rischio per gli esseri umani, poiché l'aereo è senza pilota.

"Possiamo effettivamente volare più basso di quanto possa fare un pilota umano", dice Russ Marotzke, mentre l'aeromobile sfiora la coltura.

Volare più basso significa meno deriva degli spray e quindi servono meno prodotti chimici rispetto alla concimazione tradizionale con equipaggio, afferma.

L'aereo senza pilota appartiene a Pyka, dove Marotzke lavora come flight test engineer.

Con base in un hangar della Seconda Guerra Mondiale riconvertito che si affaccia sulla baia di San Francisco, la start-up produce aeromobili a volo autonomo senza cabina di pilotaggio, progettati per concimare le colture o consegnare merci.

È tra un piccolo gruppo di aziende che gareggiano per portare gli aeromobili ad ala fissa autonomi nel servizio commerciale.

I taxi aerei urbani, i cosiddetti aeromobili a decollo e atterraggio verticale elettrico (eVTOL), hanno catturato gran parte dell'attenzione attorno all'aviazione autonoma.

Ma una corsa più silenziosa è in corso anche per impiegare aerei a volo autonomo, prima per lavori come la concimazione delle colture e la consegna di merci – e infine, sperano molti dei loro produttori, trasportando anche passeggeri.

"Un'operazione passeggeri pienamente scalata e onnipresente è il sacro graal", dice Michael Norcia, co-fondatore e CEO di Pyka, che immagina una grande flotta di aerei Pyka dalla capacità di minibus che trasportano passeggeri su e giù per le coste orientale e occidentale degli Stati Uniti.

"C'è una buona possibilità che raggiungeremo quel traguardo prima dell'industria eVTOL."

Sono venuto in uno dei siti di test per la concimazione delle colture di Pyka, circa 80km (50 miglia) a est della fabbrica dell'azienda e raggiungibile tramite una strada sterrata accidentata.

Oggi, Marotzke e un collega stanno provando un aggiornamento software su un aeromobile dimostrativo.

Circa una dozzina di aeromobili Pyka sono già in Brasile dove vengono utilizzati per concimare colture come cotone e soia, lavoro precedentemente svolto da piloti umani.

L'aereo per la concimazione delle colture è totalmente elettrico, con la sua batteria nel muso. Può volare per circa 35 minuti e trasporta fino a 300L di spray in un serbatoio al suo centro.

Gli aerei di Pyka vengono a volte chiamati grandi droni, ma sembra un eufemismo: hanno tutti un'apertura alare di 11,5m.

All'interno di un container per spedizioni accanto al campo, gli ingegneri evidenziano su un computer l'area che vogliono far concimare dall'aeromobile. Il software poi pianifica il percorso, tenendo conto di ostacoli come linee elettriche vicine già mappate.

Il decollo, lungo una pista accanto al campo, è impeccabile. Circa 15 minuti dopo, dopo aver rilevato che sta esaurendo lo spray – acqua per gli scopi di oggi – l'aeromobile atterra da solo per un rabbocco manuale e una sostituzione dimostrativa della batteria. Poi riprende il volo per riprendere la concimazione esattamente nel punto in cui l'aveva interrotta.

Il volo autonomo è diverso dall'autopilota.

L'autopilota assiste, molto come il cruise control e le funzioni di mantenimento della corsia in un'auto.

I sistemi autonomi mirano a gestire l'intero volo, inclusi decollo e atterraggio, con scarso o nessun intervento umano, utilizzando algoritmi per elaborare i dati dei sensori e controllare l'aeromobile.

Gli aerei a volo autonomo sono emersi più lentamente delle auto a guida autonoma, nonostante operino in quello che è generalmente considerato un ambiente più strutturato e prevedibile.

Ciò è in parte perché le grandi aziende tech "hanno raddoppiato gli sforzi" sulle auto, riversando ingenti somme nella tecnologia, dice Mykel Kochenderfer, un esperto di autonomia sicura per l'aviazione alla Stanford University.

Ma è anche perché gli aeromobili sono soggetti a standard di sicurezza più rigorosi rispetto alle auto, creando una soglia molto più alta per l'impiego.

"Le conseguenze per gli incidenti aerei possono semplicemente essere così gravi", dice Kochenderfer.

L'interesse militare sta aiutando a propellere la tecnologia. Molte delle aziende hanno contratti di difesa per dimostrare e sperimentare i loro sistemi, spesso con meno ostacoli regolatori rispetto al lato civile, e alcune stanno persino già rifornendo clienti militari, esterno.

Negli Stati Uniti, il più grande aeromobile ad ala fissa autonomo approvato per l'uso civile commerciale finora è il concimatore di colture di Pyka, che ha ottenuto l'autorizzazione lo scorso anno.

Sebbene le operazioni siano limitate a un contesto agricolo rigidamente definito e richiedano un operatore a terra e un osservatore visivo. In precedenza aveva ottenuto approvazione simile in Brasile, dove le regole sono più permissive.

Pyka punta a scalare la produzione da circa due dozzine di aerei l'anno attualmente a 1000 entro il 2030. Ciascuno è venduto a $550.000, con i clienti addestrati a operarli.

Il Regno Unito deve ancora approvare tali operazioni a lungo termine, sebbene la società britannica Windracers stia cercando il permesso per lanciare un servizio cargo autonomo nelle Shetland e nelle Orcadi. I suoi aeromobili, progettati per trasportare merci in aree remote, stanno anche volando in missioni in Ucraina.

"Sarebbe il primo servizio di cargo aereo a sollevamento pesante tramite drone certamente nel Regno Unito e probabilmente ovunque", dice Stephen Wright, fondatore e presidente di Windracers.

I sostenitori dicono che gli aeromobili autonomi potrebbero affrontare la carenza di piloti, allontanare le persone da lavori pericolosi come la concimazione delle colture, migliorare l'efficienza – ad esempio, permettendo agli aerei di trasportare più cargo – e ridurre i costi se un operatore può supervisionare molti aerei.

Sostengono anche che l'automazione potrebbe rendere il volo più sicuro, citando i precedenti cali negli incidenti man mano che sono stati introdotti più sistemi automatizzati.

I gruppi dei piloti rimangono cauti.

La US Air Line Pilots Association (ALPA) definisce la rimozione dei piloti "un serio azzardo con la sicurezza e un passo troppo oltre".

La US National Agricultural Aviation Association, che rappresenta i piloti di concimazione, dice che i piccoli aeromobili non equipaggiati possono essere difficili da vedere per i suoi aviatori. Gli aerei con equipaggio, aggiunge, possono concimare un'area molto più grande più velocemente.

Pyka e Windracers stanno costruendo aeromobili da zero, sostenendo che ciò permette di progettare l'autonomia fin dall'inizio e di adattare l'aeromobile al lavoro.

Altri stanno riconvertendo aerei esistenti più grandi.

Sostenuta dalla divisione di investimento di Boeing, la statunitense Reliable Robotics sta attualmente testando il suo sistema sul Cessna 208B Grand Caravan, un aereo cargo a pilota singolo che può trasportare circa 1360kg di carico utile su centinaia di chilometri.

La riconversione su aeromobili certificati permette all'azienda di concentrarsi esclusivamente nel dimostrare la sicurezza del sistema autonomo piuttosto che dover anche cercare l'approvazione per un nuovo aeromobile, dice Robert Rose, suo co-fondatore e CEO.

Merlin Labs, anch'essa con base negli Stati Uniti, ha progredito attraverso aeromobili militari progressivamente più grandi ed è ora applicando il suo sistema al bimotore Lockheed Martin C-130J da trasporto militare, con i cargo commerciali multi-equipaggio come prossimi.

"È un cervello di autonomia comune che può transitare tra diversi aeromobili", spiega Matt George, fondatore e CEO di Merlin.

Le aziende differiscono anche nel loro approccio all'AI.

Reliable la evita del tutto, sostenendo che complicherebbe la certificazione.

Merlin, nel frattempo, sta adottando un approccio molto più centrato sull'AI.

La divisione è evidente nei cosiddetti sistemi di rilevamento e di evitamento.

Una delle più grandi sfide del volo autonomo è replicare la capacità di un pilota di individuare e manovrare in sicurezza attorno ad altri aeromobili e ostacoli, e non c'è praticamente margine di errore.

Senza ancora una soluzione perfetta, le aziende stanno aggiungendo diversi sistemi di sensori nonché duplicando quelli già di serie per fornire backup extra.

Reliable ha aggiunto radar aria-aria a vista frontale per rilevare altri aeromobili a più di otto chilometri di distanza, con software che segue regole fisse per decidere come l'aereo debba rispondere.

È "migliore degli occhi di un pilota" dice Rose.

Merlin, nel frattempo, sta usando telecamere basate su AI per rilevare e classificare oggetti.

Pyka ha usato il lidar fin dall'inizio per rilevare alberi, veicoli, uccelli grandi e il terreno. Ma ha corto raggio, quindi l'azienda prevede anche di aggiungere telecamere basate su AI, il suo primo vero uso di AI a bordo.

"Per molte cose non c'è bisogno di usare l'AI… ma per capire che sei pixel in lontananza sono un aereo invece di una macchia qualunque, è il territorio perfetto", dice Norcia.

Il dilemma dell'AI si estende anche alla comunicazione con il controllo del traffico aereo.

In spazi aerei condivisi, gli aeromobili devono essere in grado di ricevere, interpretare e rispondere a istruzioni radio, tipicamente dal controllo del traffico aereo.

La soluzione di Reliable è avere un pilota remoto a terra, inizialmente pienamente addestrato, per gestire le comunicazioni e prendere decisioni critiche per la sicurezza.

Merlin prevede di usare AI generativa, addestrata su migliaia di ore di scambi registrati, per interpretare le istruzioni e rispondere autonomamente.

"Il nostro problema è più difficile… ma vogliamo andare oltre il pilotaggio remoto", dice George.

Merlin prevede di ridurre i piloti a stadi, da due a uno e infine a nessuno.

Pyka, dice Norcia, è contenta di lasciare che altri "aprano la pista" nel trovare il modo migliore per operare in spazi aerei condivisi.

Nel frattempo, anche se il volo passeggeri pienamente autonomo rimane elusivo, molti si aspettano che la tecnologia che si sta sperimentando entri a poco a poco nell'aviazione commerciale, potenzialmente rendendo il volo con equipaggio più sicuro.

Ciò, nota ALPA, l'associazione dei piloti statunitensi, sarebbe uno sviluppo gradito.