Aviões autônomos vão transformar os céus?

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Sobre um campo de alfafa no Vale de San Joaquin, na Califórnia, um pequeno avião agrícola voa assustadoramente baixo em relação ao solo. No entanto, há pouco risco para os humanos, pois o avião não tem piloto.

"Conseguimos voar mais baixo do que um piloto humano", diz Russ Marotzke, enquanto a aeronave passa rente à plantação.

Voar mais baixo significa menos deriva da pulverização e, portanto, são necessários menos produtos químicos do que na aviação agrícola convencional tripulada, afirma ele.

O avião sem piloto pertence à Pyka, onde Marotzke trabalha como engenheiro de testes de voo.

Com sede num hangar da Segunda Guerra Mundial convertido, com vista para a Baía de São Francisco, a start-up fabrica aeronaves autónomas sem cabines de pilotagem, concebidas para pulverizar culturas ou entregar carga.

Está entre um pequeno grupo de empresas que competem para colocar aeronaves de asa fixa autónomas em serviço comercial.

Os táxis aéreos urbanos, as chamadas aeronaves elétricas de descolagem e aterragem vertical (eVTOL), têm captado grande parte da atenção em torno da aviação autónoma.

Mas uma corrida mais silenciosa também está em curso para implantar aviões autónomos, primeiro para tarefas como pulverização de culturas e entrega de carga – e, eventualmente, muitas das suas fabricantes esperam, também para transportar passageiros.

"Uma operação de passageiros totalmente dimensionada e ubíqua é o santo graal", diz Michael Norcia, cofundador e CEO da Pyka, que imagina uma grande frota de aviões Pyka com capacidade de minibus a transportar passageiros ao longo das costas leste e oeste dos EUA.

"Há uma boa chance de chegarmos a esse ponto antes da indústria de eVTOL."

Vim a um dos locais de teste de pulverizadores da Pyka, a cerca de 80 km a leste da fábrica da empresa, acessível por uma estrada de terra acidentada.

Hoje, Marotzke e um colega estão a testar uma atualização de software numa aeronave de demonstração.

Cerca de uma dúzia de aeronaves Pyka já estão no Brasil, onde são usadas para pulverizar culturas como algodão e soja, trabalho anteriormente realizado por pilotos humanos.

O avião de pulverização é totalmente elétrico, com a sua bateria no nariz. Pode voar durante cerca de 35 minutos e transporta até 300 litros de produto num tanque no seu centro.

Os aviões da Pyka são por vezes chamados de grandes drones, mas parece um eufemismo: todos têm uma envergadura de 11,5 metros.

Dentro de um contentor marítimo ao lado do campo, os engenheiros destacam num computador a área que desejam que a aeronave pulverize. O software planeia então a rota, tendo em conta obstáculos como linhas elétricas próximas que já foram mapeadas.

A descolagem, ao longo de uma pista ao lado do campo, é perfeita. Cerca de 15 minutos depois, ao detetar que está a ficar com pouco produto – água, para os propósitos de hoje – a aeronave aterra sozinha para um reabastecimento manual e uma troca de bateria de demonstração. Depois, levanta voo novamente para retomar a pulverização exatamente onde parou.

O voo autónomo é diferente do piloto automático.

O piloto automático auxilia, tal como o controlo de cruzeiro e as funções de manutenção de faixa num carro.

Os sistemas autónomos visam gerir todo o voo, incluindo descolagem e aterragem, com pouca ou nenhuma intervenção humana, usando algoritmos para processar dados de sensores e controlar a aeronave.

Os aviões autónomos demoraram mais a surgir do que os carros autónomos, apesar de operarem num ambiente geralmente considerado mais estruturado e previsível.

Isso deve-se em parte ao facto de as grandes empresas de tecnologia terem "apostado forte" nos carros, injetando somas avultadas na tecnologia, diz Mykel Kochenderfer, especialista em autonomia de aviação segura na Universidade de Stanford.

Mas também é porque as aeronaves estão sujeitas a padrões de segurança mais rigorosos do que os carros, criando um limar muito mais alto para a implantação.

"As consequências dos acidentes aéreos podem ser tão severas", diz Kochenderfer.

O interesse militar tem ajudado a impulsionar a tecnologia. Muitas das empresas têm contratos de defesa para demonstrar e testar os seus sistemas, muitas vezes com menos obstáculos regulatórios do que no lado civil, e algumas já estão mesmo a fornecer clientes militares, externamente.

Nos EUA, a maior aeronave de asa fixa autónoma aprovada para uso civil comercial até agora é o pulverizador da Pyka, que obteve autorização no ano passado.

Embora as operações estejam limitadas a um contexto agrícola estritamente definido e exijam um operador terrestre e um observador visual. Anteriormente, obteve uma aprovação semelhante no Brasil, onde as regras são mais permissivas.

A Pyka pretende aumentar a produção de cerca de duas dúzias de aviões por ano atualmente para 1000 até 2030. Cada um é vendido por 550.000 dólares, com os clientes a serem treinados para os operar.

O Reino Unido ainda não aprovou quaisquer operações de longo prazo deste tipo, embora a empresa britânica Windracers esteja a solicitar autorização para lançar um serviço de carga autónomo em Shetland e Orkney. As suas aeronaves, concebidas para transportar mercadorias para áreas remotas, também estão a realizar missões na Ucrânia.

"Seria o primeiro serviço de carga aérea de grande tonelagem por drone, certamente no Reino Unido e provavelmente em qualquer lugar", diz Stephen Wright, fundador e presidente da Windracers.

Os defensores dizem que as aeronaves autónomas poderiam resolver a escassez de pilotos, retirar pessoas de trabalhos perigosos como a pulverização de culturas, melhorar a eficiência – por exemplo, permitindo que as aeronaves transportem mais carga – e reduzir custos se um operador puder supervisionar muitos aviões.

Também argumentam que a automação poderia tornar a aviação mais segura, apontando para quedas passadas em acidentes à medida que mais sistemas automatizados foram introduzidos.

Os grupos de pilotos mantêm-se cautelosos.

A Associação de Pilotos de Linha Aérea dos EUA (ALPA) considera a remoção de pilotos "uma aposta séria com a segurança e um passo longe demais".

A Associação Nacional de Aviação Agrícola dos EUA, que representa os pilotos de aviação agrícola, diz que as pequenas aeronaves não tripuladas podem ser difíceis de ver pelos seus aviadores. Os aviões tripulados, acrescenta, podem pulverizar uma área muito maior mais rapidamente.

A Pyka e a Windracers estão a construir aeronaves de raiz, argumentando que isso permite que a autonomia seja concebida desde o início e que a aeronave seja adaptada à tarefa.

Outras estão a adaptar aviões maiores existentes.

Apoiada pelo braço de investimento da Boeing, a norte-americana Reliable Robotics está atualmente a testar o seu sistema no Cessna 208B Grand Caravan, um avião de carga para um único piloto que pode transportar cerca de 1360 kg de carga útil ao longo de centenas de quilómetros.

A adaptação em aeronaves certificadas permite que a empresa se concentre exclusivamente em comprovar a segurança do sistema autónomo, em vez de também ter de procurar aprovação para uma nova aeronave, diz Robert Rose, seu cofundador e CEO.

A Merlin Labs, também sediada nos EUA, tem vindo a progredir através de aeronaves militares progressivamente maiores e está agora a aplicar o seu sistema ao avião de transporte militar Lockheed Martin C-130J para dois pilotos, com aviões de carga comerciais multicrew a seguir.

"É um cérebro de autonomia comum que pode transitar entre diferentes aeronaves", explica Matt George, fundador e CEO da Merlin.

As empresas também diferem na sua abordagem à IA.

A Reliable está a evitá-la completamente, argumentando que complicaria a certificação.

A Merlin, entretanto, está a adotar uma abordagem muito mais centrada na IA.

A divisão é evidente nos chamados sistemas de deteção e evitamento.

Um dos maiores desafios do voo autónomo é replicar a capacidade de um piloto de detetar e manobrar em segurança em torno de outras aeronaves e obstáculos, e praticamente não há margem para erro.

Sem uma solução perfeita ainda, as empresas estão a adicionar diferentes sistemas de sensores, bem como a duplicar os que já vêm de série para fornecer back-up extra.

A Reliable adicionou radar ar-ar de proa para detetar outras aeronaves a mais de oito quilómetros de distância, com software que segue regras fixas para decidir como o avião deve responder.

É "melhor do que os olhos de um piloto", diz Rose.

A Merlin, entretanto, está a usar câmaras alimentadas por IA para detetar e classificar objetos.

A Pyka usou lidar desde o início para detetar árvores, veículos, aves grandes e terreno. Mas tem um alcance curto, por isso a empresa também planeia adicionar câmaras com IA, o seu primeiro uso real de IA a bordo.

"Para muitas coisas não há necessidade de usar IA... mas para perceber que seis píxeis à distância são um avião e não uma mancha qualquer, é o território perfeito", diz Norcia.

O dilema da IA também se estende à comunicação com o controlo de tráfego aéreo.

No espaço aéreo partilhado, as aeronaves devem ser capazes de receber, interpretar e responder a instruções de rádio, tipicamente do controlo de tráfego aéreo.

A solução da Reliable é ter um piloto remoto no solo, inicialmente totalmente treinado, para lidar com as comunicações e tomar decisões críticas para a segurança.

A Merlin planeia usar IA generativa, treinada em milhares de horas de trocas gravadas, para interpretar instruções e responder por si mesma.

"O nosso problema é mais difícil... mas queremos ir além do pilotagem remota", diz George.

A Merlin planeia reduzir os pilotos em fases, de dois para um e eventualmente para nenhum.

A Pyka, diz Norcia, está contente em deixar outros "abrir caminho" na busca da melhor forma de operar no espaço aéreo partilhado.

Entretanto, mesmo que o voo de passageiros totalmente autónomo permaneça elusivo, muitos esperam que a tecnologia que está a ser pioneira se infiltre gradualmente na aviação comercial, potencialmente tornando a aviação tripulada mais segura.

Isso, observa a ALPA, a associação de pilotos dos EUA, seria um desenvolvimento bem-vindo.