Во время Первой мировой войны бесстрашный пилот помог изобрести первых «дронов».
21 ноября 1916 года пилот и изобретатель Лоуренс Сперри летел над проливом Грейт-Саут-Бэй на Лонг-Айленде со своей ученицей Дороти Райс Пирс, когда его самолёт внезапно рухнул в воду. Сперри позже признался, что случайно задел автопилот — технологию, которую он недавно изобрёл, отключив её и вызвав крушение.
Оба выжили, хотя Пирс получила перелом таза. Крушение породило сенсационные заголовки, такие как «Воздушные ласки — заканчиваются намоканием», фраза, которая сохранилась в авиационных преданиях и более поздних историях о карьере Сперри. Но реальная история была не в воздушном скандале. Она заключалась в том, что изобретение автопилота Сперри было более надёжным пилотом.
Задолго до GPS, запрограммированного полёта или компьютерного зрения Лоуренс Сперри решил одну из самых насущных проблем авиации: нестабильность самолёта. Но изобретатель-искатель приключений на этом не остановился. Если самолёт можно уравновесить в небе без пилота, рассуждал он, им также можно управлять издалека и отправлять на задания без человека на борту. За десятилетия до того, как дроны поднялись в небо, и почти за век до их использования в современной войне Сперри уже проектировал и строил их механических предков.
Становление Лоуренса Сперри
Лоуренс Бёрст Сперри, казалось, был предназначен для авиации задолго до того, как он впервые поднялся в кабину. Самый младший сын Элмера Амброуза Сперри, он вырос в семье, погрязшей в механических экспериментах. В 1928 году в Popular Science описывали, как Элмер получил сотни патентов, начиная со специализированных гироскопов (быстро вращающихся колёс, которые сопротивляются наклону) и заканчивая электрическими автомобильными аккумуляторами и прожекторами высокой интенсивности.
Лоуренс впитал изобретательский драйв своего отца в раннем возрасте. Он открыл велосипедную мастерскую, когда ему было всего 10 лет. Подростком он построил планер в семейном подвале — до того, как когда-либо летал, — который позже оснастил двигателем.
В 1913 году, едва перешагнув за двадцать, Сперри получил лицензию пилота, став одним из самых молодых авиаторов в Соединённых Штатах. Именно тогда он обратил своё изобретательское мастерство на нестабильность самолёта — проблему, которая преследовала ранние полёты. Спустя всего десять лет после знаменательного полёта братьев Райт в 1903 году самолёты прошли долгий путь, но всё ещё оставались хрупкими машинами, которые требовали постоянной коррекции со стороны человека, чтобы оставаться в воздухе. Сперри считал, что у него есть решение.
Прорыв, изменивший полёт
Именно адаптация Сперри отцовского морского гироскопа, начатая им примерно в 1912 году, изменила авиацию в одночасье. Корабли давно пользовались стабилизатором Сперри-старшего — массивным, быстро вращающимся колесом, установленным в корпусе, которое противодействовало качке судна, — но самолётам требовалось что-то меньшее, более лёгкое и более отзывчивое.
Самолёт движется по небу тремя основными способами: тангаж, крен и рыскание. Тангаж наклоняет нос вверх или вниз, контролируя набор высоты и снижение. Крен наклоняет крылья влево или вправо, направляя самолёт на поворот. Рыскание поворачивает самолёт из стороны в сторону, удерживая его на траектории движения.
Пилоты управляют этими движениями с помощью различных органов управления: элеваторы (хвостовые закрылки) поднимают или опускают нос, элероны (закрылки на крыльях) наклоняют самолёт влево или вправо, а руль направления в хвосте противодействует нежелательному боковому движению. Гироскопический стабилизатор Сперри должен был ощущать все три движения одновременно и автоматически корректировать управление — выполняя через автоматизированные тросы то, что пилот делал инстинктивно. Он также должен был быть достаточно компактным, чтобы поместиться на самолёте.
К 1914 году Сперри был готов представить своё новшество.
Эффектное дебю
В июне того же года, недалеко от Парижа, Франция, на берегах реки Сены проходил первый в мире конкурс безопасности полётов — Concours de la Sécurité en Aéroplane.
Изобретатели со всего мира собрались, чтобы продемонстрировать ряд инноваций, от улучшения надёжности двигателей до новых конструкций шасси. Но Сперри приехал с чем-то гораздо более радикальным.
Перед толпой судей и зрителей он стоял в кабине своего самолёта с высоко поднятыми руками, пока его помощник, французский механик Эмиль Кашен, забирался на крыло. Дуэт пролетел мимо трибун без управления самолётом, сигнализируя о появлении автопилота. «Стоя в воздухе» — главился заголовок The Daily Mail в Лондоне, сообщая: «Поразительные демонстрации стабилизирующего устройства для самолётов… мистером Сперри». Самолёт сделал пять проходов, каждый раз Сперри и его помощник забирались на крылья или хвост, без пилота, демонстрируя стабилизирующий диапазон его устройства.
Сюрреалистические трюки продолжаются
Сперри никогда не терял аппетита к зрелищам. В 1918 году он сконструировал парашют, основанный на кресле, доказав его надёжность, прыгнув с крыши шестиэтажного отеля Garden City на Лонг-Айленде.
В 1922 году Сперри был оштрафован патрульным офицером округа Нассау за посадку своего самолёта на улице в своём городе на Лонг-Айленде, игриво взлетев снова с офицером в погоне.
Позже в том же году, 22 марта, он нагло посадил свой самолёт у ступеней Капитолия США в рамках рекламного трюка для своего нового недорогого самолёта Sperry Messenger, который, по прогнозам Popular Science, вскоре мог стать таким же обычным явлением, как автомобиль.
От самолётов, управляющих собой, до беспилотных дронов
В 1916 году, движимый потребностями Первой мировой войны, Сперри сотрудничал со своим отцом и другими изобретателями, такими как Питер Хьюитт, изобретатель ртутной лампы, и Чарльз Кеттеринг, плодовитый изобретатель с 186 патентами, начиная с электрического кассового аппарата и заканчивая электрическим автомобильным стартером, для создания воздушной торпеды, или управляемой ракеты, используя автоматический стабилизатор Сперри. Вместе они построили Kettering Liberty Eagle, или «Жук», миниатюрный самолёт с торпедообразным корпусом и небольшими крыльями биплана, предназначенный для доставки бомбы в одну сторону.
Сперри выступал за наличие шасси, чтобы мини-самолёт мог сбрасывать бомбы и возвращаться — как современный дрон.
Но из-за войны дополнительная сложность проектирования обратного пути добавила бы времени в график, которого у команды не было. «Жук» имел ограниченный успех, столкнувшись с препятствиями в виде радиоуправления и определения местоположения, которые технология того времени просто не могла решить вовремя, чтобы доставить беспилотные ракеты до конца Первой мировой войны.
Хотя военное финансирование уменьшилось после окончания войны, коммерческий интерес к дистанционно управляемой авиации продолжался для таких применений, как аэрофотосъёмка и опыление сельскохозяйственных культур. В марте 1925 года Popular Science описала прогресс в области «радиодинамики — или науки о дистанционном управлении движущимся механизмом с помощью радио». Другими словами, использование радиосигналов для управления машиной.
В июле 1925 года в статье под названием «Новые пилотируемые самолёты управляются по радио» Popular Science рассказала, как французские инженеры разрабатывают радиоуправляемые самолёты, которые будут доставлять бомбы и возвращаться на базу, предвосхищая современную войну дронов на век.
Сперри и другие показали, что самолёты могут стабилизировать себя, реагировать на удалённые команды и даже следовать простым запрограммированным действиям. Но их автономным машинам не хватало информации о местоположении. У ранних радиоуправляемых самолётов не было надёжного способа узнать, где они находятся, как далеко они пролетели или не сбились ли они с курса. Радиосигналы могли управлять движением, но те же сигналы не могли подтвердить положение.
Этот недостающий слой, известный сегодня как системы позиционирования, должен был появиться через несколько десятилетий. Даже в 1956 году, когда Popular Science описала прогресс в области беспилотных дронов, основные механизмы радиоуправления изменились мало.
Только когда в 1990-х годах стали широко доступны спутниковые системы позиционирования, дроны сделали скачок вперёд. Современные дроны полагаются на GPS для обеспечения постоянных и точных данных о местоположении, позволяя самолётам следовать маршрутам, удерживать позиции и автоматически возвращаться домой. Бортовые компьютеры дополняют эту информацию о местоположении датчиками движения, высотомерами и машинным зрением.
Как только GPS, автоматизированное зондирование и продвинутые коммуникации сошлись, пилот наконец стал необязательным на практике, а не только в теории. Большинство самолётов сегодня, от коммерческих до военных дронов, ведут свою родословную от Сперри. Технология автопилота Сперри столетней давности до сих пор помогает самолётам ощущать собственное движение, корректировать себя и подчиняться командам без постоянного контроля человека.
Катастрофа в тумане
В декабре 1923 года Лоуренс Сперри взлетел в одиночку в условиях сильного тумана над Ла-Маншем, в условиях, которые устрашили бы даже опытных пилотов той эпохи. Но Сперри был необычайно комфортно летать вслепую. Помимо автоматического стабилизатора, он помог разработать приборы, предназначенные специально для полётов в условиях низкой видимости, включая гироскопический индикатор горизонта событий, который подсказывал пилотам, в какую сторону верх, когда реальный горизонт исчезал. Он доверял вращающемуся металлу так же, как и собственным человеческим чувствам.
Где-то над Ла-Маншем Сперри исчез. Ему было всего 31 год. Человек, который провёл свою короткую карьеру, проектируя самолёты для полётов самостоятельно, в последний раз был замечен именно за этим — в одиночестве в облаках, полагаясь на технологию, которая, как он считал, может сделать полёт более безопасным, устойчивым, а когда-нибудь — и беспилотным.