Mobilità aerea urbana: le auto voleranno davvero?

Nello scorso secolo l’auto ha rivoluzionato la mobilità di persone e merci, permettendo una mobilità individuale a costi contenuti anche per lunghi tragitti. La larghissima diffusione di mezzi per la mobilità individuale ha però portato a diversi problemi, soprattutto in ambito urbano: congestione ed inquinamento.  Parallelamente si è sviluppato il trasporto collettivo via aerea, in tempi molto contenuti è diventato possibile spostare persone e merci su tratte di centinaia o migliaia di chilometri.

Ovvio, quindi, pensare di adottare la mobilità aerea, meno soggetta a problematiche di congestione, alla mobilità urbana, soprattutto se è possibile evitare o ridurre le relative problematiche ambientali. Negli ultimi decenni, la mobilità aerea urbana, UAM Urban Air Mobility, ha subito una trasformazione radicale grazie all’avvento di nuove tecnologie e innovazioni nel settore dell’aviazione. L’evoluzione dei droni, in particolare, ha aperto nuove possibilità per il trasporto aereo all’interno delle città, consentendo spostamenti rapidi ed efficienti anche in spazi ristretti e congestionati.

Le aziende aeronautiche e le start-up tech hanno investito massicciamente nello sviluppo di veicoli elettrici a decollo e atterraggio verticale (eVTOL), che promettono di rivoluzionare il concetto di mobilità urbana. Il concetto di “taxi volante” si è diffuso sempre di più, con numerose aziende che hanno presentato prototipi e avviato test per integrare questi mezzi nella rete di trasporti urbani esistenti. Le città si stanno adeguando a questa nuova realtà, con la pianificazione di infrastrutture apposite per il decollo e l’atterraggio dei veicoli aerei, nonché con l’implementazione di sistemi di gestione del traffico aereo ad hoc. Inoltre, si stanno studiando normative e regolamenti per garantire la sicurezza e l’efficienza di questa forma di trasporto innovativa.

L’obiettivo principale di questa nuova era della mobilità aerea urbana è quello di ridurre i tempi di spostamento e alleviare la congestione delle strade, favorendo al contempo la sostenibilità ambientale grazie all’utilizzo di tecnologie a zero emissioni. Tuttavia, ci sono ancora diverse sfide da affrontare, come la gestione del rumore generato da questi veicoli e la definizione di percorsi sicuri e ottimali per il traffico aereo urbano. Nonostante le sfide, il costante progresso tecnologico e l’interesse crescente da parte dei governi e delle aziende lasciano intravedere un futuro dove la mobilità aerea urbana potrebbe diventare parte integrante della vita quotidiana nelle città di tutto il mondo, offrendo soluzioni innovative e sostenibili per le esigenze di trasporto delle persone.

Quali sono i tipi di auto volanti

La prima idea, molto semplice, sarebbe quella di rendere possibile ad una auto “tradizionale” di decollare e muoversi ”anche” come un aereo. Le auto volanti, o flying cars, rappresentano da decenni un sogno per molti appassionati di tecnologia e fantascienza. La loro storia recente ha visto significativi progressi, portando a prototipi e concept sempre più vicini alla realizzazione pratica di veicoli ibridi capaci di trasformarsi da automobile ad aeromobile. Diverse aziende e start-up hanno investito risorse considerevoli nello sviluppo di auto volanti ad alte prestazioni, utilizzando tecnologie avanzate come i motori elettrici, i materiali leggeri e i sistemi di controllo autonomo. Prototipi come il Pal-V Liberty, il AeroMobil e il Terrafugia Transition hanno dimostrato la possibilità di creare veicoli che possono operare sia su strada che in aria. Interessante il concetto sviluppato da Italdesign nel 2017, PopUp. L’auto è una vettura normale, ma che può essere, in pochi secondi, agganciata ad un quadricottero, che le permette di volare.

Esistono, però, aspetti che rendono questo approccio molto complesso. La regolamentazione in campo automobilistico impone regole che rendono inevitabilmente le auto più pesanti dello stretto necessario, in particolare per garantire una adeguata sicurezza passiva in caso di urto. Ecco che quindi lo sviluppo si sta focalizzando su soluzioni dedicate al volo, in diverse forme. Ma prima di parlarne è opportuno chiarire alcuni acronimi che spesso si usano in questo campo.

• VTOL. Veicoli in grado di decollare e atterrare verticalmente (Vertical Take Off and Landing)
• eVTOL. Lo stesso, ma con motorizzazioni puramente elettriche.

La capacità di decollare ed atterrare verticalmente è ovviamente una caratteristica fondamentale per la mobilità aerea urbana: è impossibile pensare di costruire, nelle congestionate aree urbane, delle piste per il decollo e atterraggio tradizionale, orizzontale.

Cosa sono e come funzionano i vertiporti

Si parla quindi di vertiporti, cioè aree attrezzate per il decollo e atterraggio verticale di VTOL. L’EASA, l’Agenzia Europea della Sicurezza Aerea, spiega che «i vertiporti sono aree dedicate che offrono l’infrastruttura necessaria per il trasporto aereo commerciale dei passeggeri e delle merci in piena sicurezza tramite i VTOL. Per realizzare a pieno il potenziale della Urban Air Mobility, i vertiporti devono essere facilmente accessibili, con un buon servizio di collegamento da e verso strade, stazioni dei treni e della metro, autobus e così via. Possono essere o al livello stradale o sui tetti degli edifici».

I vertiporti devono essere raggiungibili attraverso corridoi aerei con particolari caratteristiche di sicurezza e le valutazioni sulla loro collocazione e sulle rotte da seguire vengono fatte con l’Enac (l’Ente nazionale per l’aviazione civile) e altri enti regolatori (come l’Enav, l’Ente nazionale assistenza al volo). Le autorità italiane stanno lavorando anche a livello Ue e internazionale per definire il futuro ecosistema della Mobilità aerea avanzata (AAM). Roma ha già un primo vertiporto nell’area dell’aeroporto di Fiumicino. Diverse città italiane, Milano, Bologna, Chioggia, Torino stanno pianificando nel breve periodo dei loro vertiporti. Per sfruttare al meglio la tecnologia sarà ovviamente necessario che, oltre a vertiporti che permettono a molti velivoli di atterrare e decollare contemporaneamente, si realizzino anche molti siti nelle città dove sia possibile atterrare e decollare per un singolo veicolo. Si pensa ai tetti di grandi edifici, centri commerciali, parcheggi, ecc.

Quali sono le tipologie di aeromobili

Ma come sono fatti questi eVTOL? L’industria sta sviluppando circa un’ottantina di diversi modelli, ma tutti si basano su tre diversi tipi di design dotati di caratteristiche analoghe, anche se diversi nell’equipaggiamento, nei costi e nell’autonomia.

• Multirotore. Gli aeromobili più piccoli sono di tipo multirotore (“multirotor”/“multicopter”), simili nella pratica a piccoli elicotteri, quindi privi di ali, ma con più pale rotanti. Sono molto efficienti, ma possono raggiungere basse velocità (90 km/h), sono piuttosto silenziosi e hanno una autonomia di 40-50 km.
• Till Thrust. Poi abbiamo velivoli a struttura tilt thrust, ossia in cui gli elementi rotanti del motore possono cambiare assetto passando da verticali a orizzontali. Sono equipaggiati con ali e possono raggiungere i 300 km/h con un’autonomia di 300 km. Il loro maggior difetto però è legato alla ridondanza dei motori richiesta per assicurare adeguati standard di sicurezza, fattore che aumenta notevolmente il peso, i costi e le certificazioni necessarie.
• Lift&Cruise. Infine, ci sono velivoli in cui rotori multipli convivono con un sistema propulsivo-alare tipico dei piccoli aerei, lift & cruise. Questi eVTOL possono sfruttare le caratteristiche positive di entrambi i sistemi di spostamento all’evenienza, ma sono leggermente più limitati dei tilt-rotor: massimo 250 km/h per 150-200 km di autonomia.

Il trasporto delle merci con i droni

Accanto al trasporto di persone, con aerotaxi eVTOL, esiste anche una forte domanda, in ambito urbano, del trasporto merci. Se veicoli eVTOL a guida autonoma sono ancora non abbastanza maturi per il trasporto di persone, per le merci il discorso è diverso: è sufficiente individuare corridoi aerei sicuri cioè dove il veicolo, se precipitasse, non provocherebbe danni a persone, come ad esempio fiumi, aree non abitate, ecc. per rendere accettabile una mobilità basata su droni a guida autonoma.
A ottobre 2023 Amazon ha annunciato che le consegne commerciali con i droni (Prime Air) si espanderanno per la prima volta oltre i confini degli Stati Uniti, dove il servizio è attivo in California e Texas, per raggiungere anche l’Italia. Ovviamente il servizio si svilupperà attraverso una stretta collaborazione con le autorità di regolamentazione e le comunità locali.

Ma l’applicazione più interessante, e utile, è sicuramente il trasporto di merci particolarmente urgenti, come medicine e sacche di sangue per trasfusioni. In questo caso, dato il carattere particolarmente prezioso della merce, il drone può anche essere a guida remota, non autonoma. Aree anche molto difficili da raggiungere, ad esempio isole, possono essere raggiunte molto rapidamente da droni opportunamente equipaggiati. Sperimentazioni in questo senso sono in corso in molti paesi, anche in Italia.

La sfida tecnologica

Per poter diventare un mezzo di trasporto di massa però il settore UAM deve affrontare una serie di sfide su diversi aspetti: l’ideazione di aeromobili, dotati di motori elettrici all’avanguardia in grado di risolvere il dilemma SWaP (Size, Weight and Power, ossia ottenere il compromesso migliore tra potenza, leggerezza e dimensioni, garantendo comunque la necessaria autonomia), essere a basso impatto sonoro (almeno 15 dB in meno di un elicottero leggero, una diminuzione molto significativa), avere costi contenuti per poter garantire un prezzo adeguato alle aspettative della clientela e soprattutto sicuri. Oltre al mezzo in sé sono poi necessarie una serie di infrastrutture – dai vertiporti citati precedentemente a sistemi software per la gestione del traffico aereo – oltre che affrontare e risolvere due aspetti fondamentali: definire adeguatamente il sistema di regole, norme e certificati da rispettare e ottenere l’accettazione sociale del traffico di questi velivoli.

La gestione del traffico aereo urbano

Si prevede che ogni giorno ci potranno essere 20.000 voli su una singola città entro il 2035. Emerge quindi l’esigenza di strutturare un sistema di gestione del traffico aereo urbano (ATM, Air Traffic Management). Diversamente dalle auto a guida autonoma, che possono operare, se adeguatamente sicure, anche nel traffico urbano normale, aerotaxi e droni devono essere regolati per operare secondo rigidi standard di sicurezza ed efficienza.

Negli Stati Uniti la FAA ha generato il sistema UTM (Unmanned Aircraft Systems Traffic Management) insieme alla NASA, mentre in Europa l’EASA (Agenzia europea per la sicurezza aerea), sta lavorando su “U-Space”. Si tratta di un sistema di gestione del traffico completamente digitale e automatizzato, concepito per consentire un’espansione efficiente del traffico aereo, soprattutto nelle aree urbane, ad alta densità. Quando sarà completato l’intero concetto U-space, velivoli tipo aero-taxi, a guida umana, e droni a guida autonoma, opereranno in un unico spazio aereo pienamente integrato e flessibile che comprenderà senza soluzione di continuità i droni di piccole dimensioni, la mobilità aerea innovativa, velivoli con equipaggio e le operazioni nello spazio aereo superiore, tradizionale. Tra i principali concetti di U-space c’è la dinamicità e la configurabilità dinamica dello spazio aereo.

Le auto voleranno?

Quindi in un futuro prossimo la nostra auto non volerà, ma voleremo noi e le nostre merci all’interno delle città. Grazie allo sviluppo delle tecnologie questa mobilità potrà essere sostenibile (motori elettrici e a idrogeno) e a basso impatto sonoro. Sarà quindi possibile ridurre il traffico urbano “tradizionale”, riducendo congestioni ed inquinamento.

La diffusione di massa di questa tecnologia potrà poi portare a contenere i costi per gli utilizzatori di questi servizi, per arrivare a costi simili a quelli degli odierni taxi. Occorre infatti considerare che per la stessa tratta, ad esempio da aeroporto a centro città, un aero taxi impiega un tempo molto inferiore a percorrerla rispetto ad un taxi tradizionale. Ed è anche inferiore la distanza percorsa, potendo procedere sempre in linea retta. Un costo più elevato (al minuto o al km) può essere quindi in parte assorbito dalla maggiore efficienza del volo.

Studi di settore indicano quindi una forte crescita del mercato UAM nei prossimi anni. Una stima (PwC) indica che il mercato in Italia nel 2030 raggiungerà una dimensione pari a 1,8 miliardi di euro.

Buon volo!