Tesla Roadster: wetenschappers noemen hem ‘scheetauto’ na FAA-oordeel

Sinds Elon Musk de ‘vliegende Tesla’ lanceerde, verschenen online golven van memes, zoals de auto die over tolpoorten vliegt, opspringt om een exploderende accu van de buurman te ontwijken, en zelfs met Li Youtian van een klif springt.

Maar na de grappen begonnen meer mensen na te denken over wat deze Roadster eigenlijk kan. Telt hij überhaupt als een vliegende auto?

De Amerikaanse zender CBS benaderde de Federale Luchtvaartautoriteit (FAA) met een cruciale vraag: wie is precies verantwoordelijk voor dit voertuig dat salto’s in de lucht kan maken? Het antwoord luidde:

De Tesla Roadster voldoet niet aan de definitie van een vliegtuig volgens de FAA.

De Amerikaanse Nationale Verkeersveiligheidsdienst verklaarde vervolgens dat zelfs als de auto visueel de wetten van de fysica tart, Tesla moet garanderen dat hij voldoet aan de toepasselijke veiligheidsnormen voor motorvoertuigen, en bestuurders moeten zich ook houden aan de lokale verkeersregels.

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.

Hoe de Tesla Roadster ‘vliegt’ (voor 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 de landingsbaan, de andere duwt hem de lucht in.

De sleutel voor de Roadster om ondersteboven aan de bovenkant van de landingsbaan te hangen, ligt in de krachtige ventilatoren aan de onderkant van de auto.

Slechts twee weken voor de lancering keurde het Amerikaans Octrooi- en Merkenbureau een nieuw Tesla-octrooi goed. Uit het octrooidocument met nummer US 12,377,920 B1 blijkt dat Tesla 4 elektrische kanaalventilatoren heeft geplaatst bij de achterdiffusor.

Volgens Tesla heeft elk van deze 4 axiale ventilatoren een vermogen van ongeveer 20 kW, en is de motorconstructie afgeleid van Tesla’s beproefde warmtepompcompressor.

Hierbij hoort de actieve afdichtingsrand aan de rand van het chassis, die kan meebewegen met de oneffenheden van het wegdek om de ruimte onder de auto te isoleren. Wanneer de auto de landingsbaan oprijdt, evacueren de ventilatoren snel de lucht tussen de onderkant van de auto en het wegdek om een lokale onderdruk te creëren, waardoor de auto te allen tijde dicht bij de landingsbaan blijft.

Natuurlijk helpen deze ventilatoren ook bij het nemen van bochten.

Lars Moravy, vicepresident van Vehicle Engineering 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 de lucht in doet springen na het verlaten van de landingsbaan, is een andere set oplossingen uit de lucht- en ruimtevaartsector in de auto.

In de Rocket-uitvoering die ter plekke stunts demonstreerde, verwijderden de ingenieurs de passagiersstoel en plaatsten ze een hogedruk gasopslagtank van koolstofvezel met een inhoud van 600 liter. Deze tank kan een druk van 700 bar weerstaan en bevat bijna 250 kg hogedrukgas.

Deze hogedrukgassen worden via leidingen naar 10 spuitmonden in het voertuig geleid, waarvan 4 aan de achterkant van het voertuig de hoofdspuitmonden zijn voor versnelling in lengterichting. Tevens is er één spuitmond voor verticale stuwkracht aan elk van de vier hoeken van het chassis geplaatst, en ventielen voor de fijnafstelling van de stand aan beide zijden van de carrosserie.

Moravy merkte ook op dat om te garanderen dat er geen tijdsverschil is wanneer elke spuitmond hogedrukgas uitstoot, de ingenieurs een set strikt even lange leidingen onder het chassis hebben aangebracht.

Hij benadrukte dat zelfs als de luchtstroom tussen de spuitmonden slechts enkele duizendsten van een seconde langzamer is, het reeds springende voertuig onmiddellijk zijn balans zou verliezen.

Samenvattend verloopt het proces van het springen van de geheel nieuwe Roadster ruwweg als volgt:

De verticale spuitmonden aan de onderkant worden ingeschakeld, en hogedrukgas wordt naar de grond uitgestoten, waardoor een reactiekracht wordt gegenereerd die de zwaartekracht van de auto overtreft om de auto de lucht in te tillen. Onmiddellijk daarna worden de spuitmonden aan de zijkant van de auto geactiveerd, berekent de ingebouwde gyroscoop de rotatiesnelheid, en wordt de tegengestelde luchtstroom uitgestoten voor het remmen op het moment dat de auto precies 180° draait, alvorens daarna te landen.

Toegegeven, de hele reeks acties is visueel futuristisch genoeg, maar hij voldoet nog steeds niet aan de definitie van “vliegtuig” van de FAA.

Volgens de Amerikaanse federale voorschriften kunnen alleen voertuigen die door middel van aerodynamische kracht of aangedreven lift een gecontroleerde kruisvlucht en navigatie in het luchtruim kunnen handhaven, als vliegtuigen worden beschouwd. De Roadster kan duidelijk niet aan deze eis voldoen, en de reden is heel eenvoudig: zijn voortstuwingssysteem kan hooguit enkele seconden meegaan.

De lucht- en ruimtevaartsector gebruikt vaak “specifieke impuls” om de stuwkrachtefficiëntie te meten, wat eenvoudigweg betekent hoe lang het drijfgas kan meegaan. Gewone raketten werken met chemische brandstoffen, en hun specifieke impuls ligt meestal boven de 300 seconden, terwijl de koudgasvoortstuwing van Tesla geen warmte afgeeft, waardoor de specifieke impuls over het algemeen 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 de hoeveelheid uitgestoten gas alleen worden verhoogd.

Om een Roadster van bijna 1.800 kilogram 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 gasopslagtank kan onder omstandigheden van maximale stuwkracht niet langer dan 6 seconden meegaan.

Volgens berichten van de overzeese media MotorTrend had het demonstratievoertuig dat ter plekke drie sprongen voltooide, precies drie keer de gascapaciteit van de gewone Thrust-uitvoering – de gasopslagtank van die laatste is slechts 200 liter, wat onder maximale stuwkracht niet eens 2 seconden meegaat, en de daaropvolgende vultijd bedraagt maar liefst 6 tot 7 uur.

Praktische bezwaren en de waarde van de technologie

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

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

Voor een gadget van een miljoen dollar voor techneuten kan Musk veiligheid misschien op een tweede plaats zetten. Maar voor elk vervoermiddel voor openbaar gebruik is veiligheid altijd een onoverkomelijke rode lijn geweest. He Xiaopeng, die ook vliegende auto’s onderzoekt onder China’s nieuwe binnenlandse autofabrikanten, gaf een evaluatie na het bekijken van de lancering.

He Xiaopeng stelde dat de implementatie afhangt van specifieke indicatoren zoals vliegveiligheid en vliegparameters. Maar niemand kan vliegcertificering omzeilen, wat wereldwijd een langetermijnproject is.

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

Toen hem op het sociale platform werd gevraagd waar deze auto kon worden gereden, liet Musk weten dat Tesla een rond circuit zal bouwen op zijn hoofdkantoor in Texas, zodat autobezitters “stunts” kunnen ervaren in een afgesloten omgeving.

Na het bekijken van de lancering typte Turing Award-winnaar en hoofd AI-wetenschapper van Meta, Yann LeCun, een rekensom 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 nuttige stuwkracht onder de voorwaarde dat de stuwkracht-gewichtsverhouding groter is dan 1, slechts ongeveer 5 seconden kan duren.

Yann LeCun beschreef deze auto later als een “scheetapparaat” van 700 bar en 600 liter, en dacht dat het slechts een enorme marketingstunt was, en geen weg naar vliegende auto’s.

Musks antwoord was in zijn gebruikelijke stijl – een zin uit de absurde komedie *Monty Python and the Holy Grail*:

“Ik scheet op u.”

Wat de bruikbaarheid betreft, is het uiteraard onmogelijk om de methode van het uitstoten van hogedrukgas om enkele seconden op te stijgen te gebruiken voor het dagelijks woon-werkverkeer. Maar in de ogen van veel autoliefhebbers en techneuten heeft Tesla hen geholpen hun jeugdige fantasieën in werkelijkheid om te zetten.

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

Dankzij deze twee ventilatoren kan Asurada de lucht in springen na het doorbreken van de grip limiet bij het nemen van bochten, de hoekcorrectie in de lucht voltooien en vervolgens weer op het circuit landen.

In feite is Tesla niet het enige bedrijf in de auto-industrie dat ventilatoren heeft bestudeerd. Vorig jaar onthulde BMW een testauto genaamd Vision Driving Experience, waarvan de 5 interne ventilatoren een volledige 1 ton neerwaartse druk kunnen genereren voor de carrosserie, zelfs als 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 dachten 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 de technologische ontwikkeling 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 werd geïntroduceerd.

Het meest typische voorbeeld is Jensen Huang en NVIDIA.

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