『チキ・チキ・バン・バン』が50年前に公開された当時、空飛ぶ車は空想の産物にすぎなかった。現在、こうした未来的な乗り物は現実の境界に近づきつつある。新たに『Nature』に掲載された研究によれば、一部の移動では、空飛ぶ車は最終的に電気自動車よりも環境負荷が低くなる可能性があり、排出量を抑えつつ、混雑が進む道路の交通量も減らせる。
しかし、必要な技術の欠如や、車の有望な物理的特性を超えた実用面の不確実性があるため、大規模なエネルギー危機や渋滞の解決策となるまでに間に合わない可能性があり、場合によっては実現しないかもしれない。
車を空に飛ばす方法
空飛ぶ車が一般的な自動車よりも効率的であるとは、一見すると奇妙に思えるかもしれない。特に、従来の飛行機が燃費の悪い乗り物として知られていることを考えればなおさらである。しかし、飛行そのものが本質的に非効率というわけではない。実際、鳥は食べることなく大陸間を飛ぶことができる。もちろん、小型の4人乗りの車はアホウドリではないが、ボーイング737でもない。
車を飛ばす方法は数多くあるが、ほとんどは離陸するにはあまりに問題が多い。おそらく最も有望な選択肢は、本研究で採用された、垂直離着陸（VTOL）機の物理原理に基づくものである。これらは実に驚くべき存在である。
VTOLという言葉を耳にしたことがあれば、おそらくハリアー・ジャンプジェットのようなものを思い浮かべるだろう。大型の2基のエンジンが、垂直方向または水平方向に傾けることのできる推力を生み出す仕組みである。しかし、はるかに小型で軽量な空飛ぶ車は、異なる方式で動作する。多数の小型電動ファンが、さまざまな場所から空気を送り出すのである。この急速に発展している分散型電動推進（DEP）技術は、巡航時の効率にとって重要であり、また複数の小さな騒音源をより適切に管理できるため、離陸時やホバリング時の静音化の可能性も生み出している。
翼とプロペラの設計も最適化することができ、鳥が効率的に飛行するのと同様に、長く細く、多くの可動面を持たせることができる。これらの技術的改良の目的はすべて、最小の抗力で最大の揚力を得ることにある。抗力とは、空気中での物体の運動に抵抗し、速度を落とす力のことである。揚抗比が向上すると消費電力が減り、その結果として排出量も少なくなる。
これらの省エネ技術により、巡航は容易になる。しかし、離陸、ホバリング、着陸にはあまり効果がなく、これらは依然として本質的に非効率である。そのため、VTOL型の飛行車両は、都市内の短距離移動やピザの宅配などには引き続き実用的だが、エネルギー危機を解決することはできない。
100kmの移動において、電動の飛行車両はガソリン車と比べて35%効率的となる可能性がある。ただし、同じ乗客数を仮定すると、電気自動車よりは依然として効率が低い。しかし、空飛ぶ車は主に、あらかじめ定められた空の回廊を走るタクシーサービスとして利用されると考えるのが妥当であり、その結果、一貫してより多くの人々を運ぶ可能性が高い。これを考慮すると、100kmの移動において、空飛ぶ車の排出量は電気自動車より も6%少なくなる可能性がある。
移動距離が長くなるにつれ、転がり抵抗や効率の低い気流に対処しなければならない、発進と停止を繰り返す一般の自動車に対する効率面での利点も大きくなる。しかし残念ながら、航続距離は電動航空機の弱点である。研究では、約200kmまでの航続距離が検討されており、この範囲では空飛ぶ車は良好な性能を発揮しうる。しかし、ジェット燃料で動く飛行機は飛行中に最大70%もの重量を減らすことができる（ただし、乗客1人あたり1時間に100kgのCO₂を排出するという代償を伴う）のに対し、バッテリーは放電しても軽くならない。このため、約200km以上になると、バッテリーを搭載することが明確な不利となる。
従来の考え方では、電動飛行機が実用的となるのは、短距離便に限られるとされている。重要なのはエネルギー密度であり、その単位はワット時毎キログラムである。現在、最良のバッテリーは約250W·h/kgを実現しているが、これはジェット燃料やガソリンの12,000W·h/kgにはるかに及ばない。バッテリーは今世紀半ばまでに800W·h/kgまで向上する可能性があり、その場合の実現可能な航続距離は700マイルに延びる。これは世界の全フライトの半分がこの距離内に収まることを意味する。しかし、バッテリー技術における、より抜本的な革新がなければ、バイオ燃料や、CO₂の空気回収によって得られる液体燃料が、長距離航空輸送において大きな役割を担う必要が生じる可能性が高い。
実用面の課題
本論文は空飛ぶ車の物理原理のみに焦点を当てているため、VTOL型の空飛ぶ車を将来の持続可能な交通手段として採用する前に検討すべき、多くの実用面の問題を扱っていない。例えば、ライフサイクル分析（LCA）として知られる、生産、整備、稼働停止に伴う炭素コストを考慮することが重要である。電気自動車は、リチウムやコバルトなど、バッテリー用の一次資源を採掘する際のエネルギー面および環境面のコストについて批判を受けてきた。飛行に必要な追加のインフラは、空飛ぶ車にとって問題を さらに悪化させる可能性がある。そしてもちろん、バッテリー式の乗り物を気候危機の解決策の一部とするためには、低炭素の電源で動く電力網が不可欠である。
航空機には、整備と稼働停止に関する非常に厳格な基準もあり、それがしばしば性能と排出量の面での利点を相殺しかねない。新たな種類の航空機であるため、機体を耐空性の状態に保つのにどれほどの費用がかかるかを予測することは不可能である。予期せぬ整備上の問題は数十億ドルもの費用を生じさせかねず、その例はボーイングに聞いてみればよい。
最後に、天候も重要である。35mphの追い風は電力消費と排出量を15%削減するが、35mphの向かい風は排出量を25%増加させる。適切な着陸地点に到達する前に充電切れになるという深刻な事態を避けるために、重いバッテリーを余分に搭載しなければならない場合、排出量の削減効果が相殺される可能性がある。対照的に、一般の自動車は必要なときに道路脇に容易に停車でき、何の支障も生じない。
したがって、乗客1人・1kmあたりのCO₂排出量で見ると、現時点でこれらの先進的なDEP型空飛ぶ車は、せいぜい道路を走る電気自動車と同等であり、最悪の場合、従来の内燃機関自動車とほとんど変わらない。技術と安全性の向上により、化石燃料に依存しない未来において役割を果たせる可能性はなお残されており、短距離便を空から減らし、排気ガスで満ちた道路を解放することができるかもしれない。最も切実な問題であるエネルギー危機に対して、空飛ぶ車が間に合って少しでも効果をもたらすかどうかが、誰もが気にする問いである。30年待つことができるだろうか。
