Tesla Roadster: Slechts enkele seconden in de lucht, FAA keurt “vliegende” auto af

Sinds Elon Musk de “vliegende Tesla (Tesla)” lanceerde, overspoelden grappige afbeeldingen het internet. Denk aan de auto die over tolstations vliegt, accupakketten ontwijkt door een sprong te maken, of zelfs met Li Youtian van een klif springt.

Na de grappen rees echter de vraag: waartoe is deze Roadster (Roadster) eigenlijk in staat? En telt het model überhaupt als een vliegende auto?

De Amerikaanse zender CBS benaderde de Federal Aviation Administration (FAA) met de cruciale vraag wie verantwoordelijk is voor dit voertuig dat in de lucht kan tuimelen. Het antwoord was duidelijk:

De Tesla Roadster voldoet niet aan de definitie van een vliegtuig zoals vastgesteld door de FAA.

De US National Highway Traffic Safety Administration verklaarde vervolgens dat, zelfs als de auto visueel de wetten van de fysica tart, Tesla moet garanderen dat het model voldoet aan de geldende veiligheidsnormen voor motorvoertuigen. Bestuurders moeten bovendien de lokale verkeersregels naleven.

Dit betekent: de Roadster is helemaal geen vliegende auto.

Om dit te verduidelijken, moeten we eerst bekijken hoe deze sportwagen, die naar verluidt rakettechnologie gebruikt, van de grond komt.

De Tesla “vliegt”, maar slechts zes seconden

De beelden van de lancering waren oogverblindend, maar het eigenlijke principe is heel eenvoudig. Tesla koos voor twee oplossingen: de ene zuigt de auto aan het wegdek, de andere stuwt de auto de lucht in.

De sleutel voor de Roadster om ondersteboven aan het plafond van de tunnel te hangen, ligt in de krachtige ventilatoren aan de onderkant van de auto.

Amper twee weken voor de lancering keurde het US Patent and Trademark Office een nieuw patent van Tesla goed. Uit het document met nummer US 12,377,920 B1 blijkt dat Tesla vier elektrische kanaalventilatoren heeft geplaatst bij de achterdiffusor.

Volgens Tesla heeft elk van deze vier axiale ventilatoren een vermogen van ongeveer 20 kW. De motorarchitectuur is afgeleid van Tesla’s beproefde warmtepomcompressor.

Hierbij hoort de actieve afdichtingsrok aan de rand van het chassis, die meebeweegt met de oneffenheden van het wegdek om de ruimte onder de auto af te sluiten. Wanneer de auto op de baan rijdt, evacueren de ventilatoren snel de lucht tussen de onderkant van de auto en het wegdek, waardoor een lokale onderdruk ontstaat die de auto te allen tijde dicht bij het wegdek houdt.

Uiteraard helpen deze ventilatoren ook bij het nemen van bochten.

Lars Moravy, vicepresident voertuigtechniek bij Tesla, liet weten dat dit onderdruksysteem bij lage snelheden van 0 tot 80 km/u meer dan 2 G aan zijdelingse grip kan leveren.

Wat de Roadster na het verlaten van de baan de lucht in doet springen, is een andere set oplossingen uit de ruimtevaart, geïntegreerd in de auto.

In de Rocket-uitvoering, die stunts demonstreerde, verwijderden de ingenieurs de passagiersstoel en plaatsten een met koolstofvezel omwikkelde hogedrukgastank met een inhoud van 600 liter. Deze tank is bestand tegen een druk van 700 bar en bevat bijna 250 kg hogedrukgas.

Deze hogedrukgassen worden via leidingen naar tien spuitmonden over het voertuig geleid. Vier daarvan, aan de achterzijde, zijn de hoofdspuitmonden voor longitudinale acceleratie. Bij elk van de vier hoeken van het chassis is een verticale stuwkrachtspuitmond geplaatst, en aan beide zijden van de carrosserie bevinden zich regelkleppen voor fijnafstelling van de houding.

Moravy benadrukte verder dat de ingenieurs een reeks leidingen met exact gelijke lengte onder het chassis aanlegden om te garanderen dat er geen tijdsverschil is wanneer elke spuitmond hogedrukgas uitstoot.

Hij voegde eraan toe dat zelfs een vertraging van enkele duizendsten van een seconde in de luchtstroom tussen de spuitmonden ertoe zou leiden dat het reeds springende voertuig onmiddellijk zijn evenwicht verliest.

Samenvattend verloopt het springproces van de nieuwe Roadster ongeveer als volgt:

De verticale spuitmonden aan de onderkant worden geactiveerd en stoten hogedrukgas naar de grond uit. Dit genereert een reactiekracht die de zwaartekracht van de carrosserie overtreft, waardoor de auto de lucht in wordt getild. Onmiddellijk daarna worden de spuitmonden aan de zijkant van de auto geactiveerd. De ingebouwde gyroscoop berekent de hoeksnelheid en de omgekeerde luchtstroom wordt uitgestoten om af te remmen op het moment dat de carrosserie precies 180 graden draait, alvorens weer te landen.

Hoewel de hele reeks handelingen visueel sci-fi genoeg is, voldoet het nog steeds niet aan de definitie van een “vliegtuig” van de FAA.

Volgens de Amerikaanse federale regelgeving worden alleen voertuigen die gecontroleerd kunnen cruisen en navigeren in het luchtruim door middel van aerodynamische kracht of aangedreven lift, als vliegtuig beschouwd. De Roadster kan duidelijk niet aan deze eis voldoen, en de reden is eenvoudig: het voortstuwingssysteem kan hooguit enkele seconden standhouden.

De ruimtevaart gebruikt vaak de “specifieke impuls” om de efficiëntie van de stuwkracht te meten, wat simpelweg aangeeft hoe lang de brandstof kan aanhouden. Gewone raketten werken met chemische brandstoffen en hun specifieke impuls ligt doorgaans boven de 300 seconden. De koudgasvoortstuwing van Tesla kent geen warmteafgifte, waardoor de specifieke impuls doorgaans rond de 50 seconden blijft steken.

Een lage specifieke impuls betekent dat de stroomsnelheid van het uitgestoten gas niet snel genoeg is. Om voldoende stuwkracht te bereiken, kan alleen de hoeveelheid uitgestoten gas worden verhoogd.

Om een Roadster van bijna 1.800 kg zwevend te houden, is een continue stuwkracht van bijna 18.000 Newton nodig. Omgerekend volgens de theoretische formule moet dit systeem ongeveer 35 kg gas per seconde uitstoten.

Met andere woorden, de 250 kg gas in de opslagtank kan onder vollastomstandigheden niet langer dan 6 seconden meegaan.

Volgens berichten van het overzeese medium MotorTrend had het demonstratievoertuig, dat ter plaatse drie sprongen uitvoerde, een gasopslagcapaciteit die precies driemaal zo groot was als die van de gewone Thrust-voortstuwingsversie. De gastank van laatstgenoemde is slechts 200 liter, wat onder vollastomstandigheden nog geen 2 seconden meegaat. De daaropvolgende vultijd bedraagt maar liefst 6 tot 7 uur.

Zelfs als we een stap terug doen en het als een gewone auto behandelen, stuit het bestaande ontwerp nog steeds op enorme moeilijkheden bij het doorstaan van de verkeersveiligheidscertificering. Musk weet dit waarschijnlijk zelf heel goed. Na de lancering verklaarde Tesla op zijn officiële website eenvoudigweg dat deze vliegende Rocket-versie “niet is goedgekeurd voor het rijden op openbare wegen” en hanteerde zelfs een zeer zeldzaam verkoopmodel op uitnodiging.

“Veiligheid is niet het hoofddoel. Wanneer je bijvoorbeeld een Ferrari (Ferrari) koopt, zal veiligheid niet de topprioriteit zijn. Als veiligheid je topprioriteit is, dan zou ik zeggen: koop de Roadster niet,” aldus Musk.

Voor een miljoenen kostend ‘geek-speeltje’ kan Musk veiligheid op een tweede plaats zetten. Maar voor elk transportmiddel voor openbaar vervoer is veiligheid altijd een onoverkomelijke rode lijn geweest. He Xiaopeng, die ook vliegende auto’s onderzoekt binnen China’s nieuwe binnenlandse autofabrikanten, gaf een evaluatie na het zien van de lancering.

Of het kan worden geïmplementeerd, hangt af van specifieke indicatoren zoals vliegveiligheid en vliegparameters. Maar niemand kan vliegcertificering omzeilen, wat wereldwijd een langdurige taak is.

De vliegcertificering die He Xiaopeng noemde, is een institutionele drempel die alle bemande voertuigen voor lage hoogten moeten overschrijden. Van luchtwaardigheidscertificering tot routeplanning, elke stap vereist langdurige verificatie.

Toen Musk op een sociaal platform werd gevraagd waar deze auto gereden kan worden, zei hij dat Tesla een cirkelvormig circuit zal bouwen op het hoofdkantoor in Texas, zodat eigenaren in een afgesloten omgeving “stunts” kunnen ervaren.

Niet praktisch, maar niet waardeloos

Na het zien van de lancering typte Turing Award-winnaar en Meta’s (Meta) hoofdwetenschapper AI Yann LeCun een rekenprobleem uit op het sociale platform.

Ook hij is van mening dat, zelfs als de helft van het totale gewicht van de auto wordt toegewezen aan gecomprimeerd gas, de bruikbare stuwkracht onder de voorwaarde dat de stuwkracht-gewichtsverhouding groter is dan 1, slechts ongeveer 5 seconden kan aanhouden.

Yann LeCun beschreef deze auto later als een 700 bar druk, 600 liter “scheetapparaat”, en meende dat het slechts een enorme marketingstunt is, geen pad naar vliegende auto’s.

Musk reageerde in zijn gebruikelijke stijl, met een zin uit de absurde komedie *Monty Python and the Holy Grail* door te stellen dat hij zich er niets van aantrok.

In termen van bruikbaarheid is het uiteraard onmogelijk om de methode van het uitstoten van hogedrukgas om enkele seconden op te stijgen te gebruiken voor dagelijks woon-werkverkeer. Maar in de ogen van veel autoliefhebbers en ‘techneuten’ heeft Tesla hen geholpen hun kinderlijke brainstormideeën werkelijkheid te laten worden.

In de klassieke Japanse anime *Future GPX Cyber Formula* is een van de meest herkenbare configuraties van de raceauto Asurada van de hoofdrolspeler de krachtige ventilatoren aan beide zijden van de carrosserie.

Dankzij deze twee ventilatoren kan Asurada de lucht in springen na het overschrijden van de griplimiet bij het nemen van bochten, de hoekcorrectie in de lucht voltooien en vervolgens weer op de baan landen.

Sterker nog, in de auto-industrie is Tesla niet het enige bedrijf dat ventilatoren heeft bestudeerd. Vorig jaar onthulde BMW (BMW) een testauto genaamd Vision Driving Experience, waarvan de vijf interne ventilatoren een totale downforce van 1 ton voor de carrosserie kunnen genereren, zelfs wanneer de auto op dat moment volledig stilstaat.

Net als de Tesla Roadster trok deze auto ook veel spot op het internet.

Sommigen grapten dat BMW een “gigantische Dyson-stofzuiger met vier wielen” had gebouwd, anderen vonden dat de 50 kW ventilatoren pure verspilling van elektriciteit waren, en nog meer mensen vonden dat het systeem enorm veel lawaai maakte en geen praktische betekenis had, behalve het maken van video’s om aandacht te trekken.

Maar in de geschiedenis van technologische evolutie duurt het vaak lang voordat de waarde van veel technologieën duidelijk wordt. Het grootste deel van de infrastructuur die de moderne samenleving vandaag ondersteunt, kreeg vergelijkbare kritiek toen deze voor het eerst ontstond.

Het meest typerende voorbeeld is Jensen Huang en NVIDIA (NVIDIA).

In 2006 nam Jensen Huang een beslissing die zijn collega’s verbaasde: hij eiste dat elke gaming-videokaart geproduceerd door NVIDIA een CUDA-architectuureenheid zou toevoegen die algemene computing ondersteunt. Voor spelers die destijds alleen *World of Warcraft* wilden spelen, kon dit niet alleen de beeldkwaliteit en framerate verbeteren, maar maakte het de videokaart ook heter en duurder.

Dit