米国のTerrafugiaが開発している空飛ぶクルマのイメージ。PHOTOGRAPH COURTESY OF TERRAFUGIA

ポルトガルのリスボンで2017年11月に開かれたウェブサミットの年次総会で、UberのCPO（最高製品責任者）のジェフ・ホールデンは、プロジェクト「Uber Elevate」で開発中の空飛ぶタクシー「Uber AIR」のプロモーションヴィデオを公開した。

美しいCGの映像では、ひとりの女性がUberに配車を依頼し、しゃれた高層ビルの屋上にある発着場までゆっくりと向かう。そして、映画『ブレードランナー』に出てきそうな無人操縦の飛行機に乗り、地上でのろのろと動く車を眺めながら、ほとんど騒音のない快適な空の旅を楽しんで家に帰る。そしてヴィデオの最後には、スローガンが出る。

「あなたが思うよりも早く実現します」

Uberは20年にロサンジェルスとダラス、フォートワース、ドバイでUber AIRの飛行実験を始め、23年の商用化を目指している。そう、いまからわずか5年先のことだ。

VIDEO COURTESY OF UBER

空飛ぶ自動車、パーソナル・ドローン、無人航空機。呼び方は何であれ、わたしたちは100年以上も前からその実現を夢見てきた。Uberの口上を信じるならば、ついに、ほとんど確実に、それはすぐ近くまで来ているのだ。10を超える企業が空飛ぶクルマをビジネスにしようと努力している。

Uber以外には、グーグルの共同創業者であるラリー・ペイジの支援を受けた2社、Kitty HawkとOpenerがある。ほかに、中国のイーハン（EHang、亿航）、ドイツのLilium AviationとVolocopter、米国のJoby Aviation、さらには、航空機や航空機エンジンメーカー大手のエアバスやロールスロイス、ボーイングも参入している。

これらの企業による取り組みにはいくつかの共通点がある。ほとんどがドローンのようなeVTOL（電動垂直離着陸機）を開発しているのだ。クリーン（排気ガスがない）、静か、安全を約束する。彼らの描く未来図は同じだ。

空には効率的な自律飛行する飛行機が行き交い、利用者はボタンひとつで好きな場所に迎えに来てもらい、行きたい場所に連れて行ってもらえる。それはまもなく実現する。

だが、この実現には問題がひとつある。Uberでエネルギー貯蔵システムのエンジニアリング責任者を務めるセリーナ・ミコロジャックは、18年3月の国際バッテリーカンファレンスで次のように発言した。

「これを実現するために、わたしたちが必要とするバッテリーは……まだ存在しません」

重さと飛行時間が問題

ほかの電気製品と同じく、電気自動車（EV）にはもっぱらリチウムイオンバッテリーが使われている。ところがそのバッテリーは重すぎて、空飛ぶタクシーには使えないのだ。

例えば、テスラのEV「モデルS」に搭載されている100kw出力のリチウムイオンバッテリーは、540kgもの重さがある。一方、ガソリンエンジンの2人乗り飛行機は、全体でそれより100kg重いだけだ。自動車にスペースをもたらすリチウムイオンバッテリーは、空では余計な重さをもたらしてしまう。

そのバッテリーの性能は向上し続けているものの、エネルギー密度の点では限界に近づいていると、多くの専門家はみている。これが理由のひとつで、エアバスは最近、電動飛行機「E-Fan」を電気100パーセントからハイブリッドに変えたのだ。

「現在のバッテリー技術では、われわれが求める出力を実現するには重くなってしまいます。われわれが必要とするエネルギー密度にまったく達していません」と説明するのは、ジェフ・ベネットである。彼はパーソナルヘリコプター「Surefly」を開発しているWorkhorseで、航空宇宙プロジェクトマネージャーを務める人物だ。

バッテリー技術のコンサルティング会社であるドシマリサーチのデイヴィッド・スナイデッカーは、次のように語る。「重さと飛行時間の問題があります。いまのバッテリー技術では、30分の飛行時間がいいところでしょう」

現在、スタートアップ企業が開発しているeVTOLの飛行時間は、「EHang 184」の25分から、「Lilium Jet」の300kmまでさまざまだ。一方で、ほとんどの機体には厳しい重量制限があり、1人か2人の乗客しか乗せられない。

立ちはだかる「数々の難題」

飛行時間の問題には国際航空法規が絡んでいるため、さらに複雑になっている。国際法規では、緊急事態で別の飛行場に着陸できるだけの燃料の余裕を求めているのだ。

「いまは30分の余分な燃料を積むことが求められています。ですから、20分の飛行には50分相当の燃料が必要なのです。このため、求められるバッテリー容量が2倍から3倍になってしまいます」と、サイモン・ベンドレイは語る。彼は、スロヴァキアのスタートアップ企業Aeromobilのチーフエンジニアだ。

開発に120万ドル（約1億3,200万円）を費やしている同社の空飛ぶクルマは、ガソリンを燃料として750kmの飛行距離を目指す。Openerの空飛ぶクルマ「Blackfly」は飛行距離を40〜64kmと幅をもたせている。同様の企業も一部にあるが、故意に数字をうやむやにしている企業も見られる。

さらに充電の問題もある。開発中のeVTOLの充電時間は25分から数時間となっている。個人で利用するにはそれでいいだろうが、Uberの描く空飛ぶタクシーの理想像では経済的とはいえない。さらに充電施設のネットワークをつくる必要がある。都市のビルの屋上に設けた専用の発着場に充電設備を置くのはもちろんのこと、既存の飛行場に数十機を充電できる設備を置かなければならない。

こうした難題を抱えていることから、Uberのミコロジャックは世界中のバッテリー専門家に助けを求めた。現状の解決策では同社の目標は達成できないことを、彼女はわかっている。スナイデッカーは次のように言う。

「重量1kg当たりのエネルギー密度（Wh/kg）がポイントです。現在のリチウムイオン電池で最良のものはパナソニック製で、その数値は約240Wh/kgです」

Uberは300〜400Wh/kgで、5分で充電できるバッテリーを求めている。それだけの性能をもつバッテリーなら、100kmの距離を飛行でき、Uberの飛行部隊が実現可能になるのだ。

問題を解決する科学的なアプローチ

化学的な解決策のひとつは、リチウムイオンの中身を液状のポリマーではなく、全固体に変えることだ。全固体電池ならエネルギー密度をもっと上げられるし、充電も早くできるし、さらに液状よりも安全といえる。

液状のポリマーは衝突などでバッテリーに穴が空いた場合に爆発しやすい。サムスンの「Galaxy Note 7」が飛行機に持ち込めなくなった経緯を思い出してほしい。飛行機が「Galaxy Note 7」のようになりかねないのだ。

「固体ならエネルギー密度を2倍にできます」と、スナイデッカーは言う。「全固体電池を開発している企業は、Solid Energy、SolidPower、Quantumscapeなど10社以上あります。もうすぐ、ドローン用の全固体電池の第一陣が次々に登場するでしょう」

それでも、空飛ぶタクシーが求めるサイズまで全固体バッテリーを小さくするには、まだ何年もかかるだろう。性能の面ではほかにも障害がある。

「全固体電池はよりエネルギー密度が高く寿命も伸びるので、飛行機用に使える可能性があります。それでも、放電出力などまだまだ足りないところもあるのです」と、イーハンの共同創業者であるデリック・ションは話す。

「リチウム硫黄や充電時間の短縮」も候補に

「ほかには、リチウム硫黄も候補になります」とスナイデッカーは言う。「1リットル当たりのエネルギー出力量はそれほどよくありませんが、硫黄正極は軽いのが利点です」

エアバスは14年、リチウム硫黄バッテリーを使ったソーラーパワー飛行機で、11日間も高高度を飛行した。そのエネルギー密度は350Wh/kgに達したと報告されている。

アリゾナを拠点するバッテリー開発メーカーのSion Powerは最近、新開発の超軽量リチウム電池で500Wh/kgを記録したと発表した。同社は、18年中に生産開始を計画している。

第2のアプローチは、充電時間の短縮に注力することだ。このテクノロジーは急速に進歩している。現在のEV用の充電器は150kwぐらいで、テスラでは20分で50パーセント充電できる。

だが、急速充電しすぎるとバッテリーにダメージを与えるか、寿命を縮めかねない。クルマではバッテリー交換で対応する方法も試されてきたが、費用がかかりすぎるのと、実際的でないという理由でほとんどの企業が諦めている。

「高価な飛行機なのですから、充電に5分や10分の時間をとられても我慢できるでしょう」と、Uberの計画についてスナイデッカーは話す。「われわれはいま、シリコン負極を使って10分で充電する目標に向けて順調に進んでいます。それを時間内に実現できるかどうかです」

実用化は「望むよりも早くならない」

Uberの「Elevate Program」のホワイトペーパーでは、次のヴィジョンを描いている。

「eVTOL機の発着場では、Uber AIRが着陸してから次に飛び立つまでに急速充電をする装置と、待機している機にゆっくりと充電する装置の両方を備える必要がある」

もう一度言うが、ニーズを満たすテクノロジーが実用化するのは数年先なのだ。「バッテリーのテクノロジーは進化しているので、5年から10年のうちに用意できるはずです」と、Workhorseのベネットは考えている。

だがバッテリーの専門家でなくても、Uberのミコロジャックの発言を聞くと、こう質問したくなる。

「代替案はあるのですか？」

Uberのことだから、もちろん第3の選択肢も用意している。それはルールを変えることだ。

現在の法律は、ガソリンを燃料とする既存の飛行機やヘリコプター用に定められており、電気推進システムを備えた大型ドローン用や空飛ぶクルマ用ではないのだ。

「最寄りの発着場が5〜10分の距離にあるところなら、余分に30分の燃料が必要だというルールを変えてもよいはずです」と、Aeromobilのベンドレイは言う。飛行時間の短い機には、最寄りの安全な場所に着陸できるだけの燃料の余裕があれば十分なのだ。

ルールの問題はほかにもある。ベンドレイは続ける。「緩やかな航空管制にしてもらう必要があります。インフラも規制も権威も、すべて新しくつくらなければなりません」

結局のところ、空飛ぶクルマ用のバッテリーがまだ存在しないことだけが障害ではない。Uberは「あなたが思うよりも早く実現します」と主張しているが、おそらくは「あなたが望むもより早く」とはならないだろう。

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