Один из самых знаменитых стартапов 2020 года: как выходцы из МФТИ создали в Калифорнии первый в мире самолет с водородным двигателем

Наш гость сегодня Сергей Киселев, он находится в Калифорнии, мы разговариваем в Zoom. Он директор европейского направления компании ZeroAvia, прославившегося стартапа в 2020 году, потому что запустил первый — правда, маленький — самолетик с водородной силовой установкой. Я предлагаю вначале чуть-чуть посвятить нашу публику в тему водородного топлива, потому что в России она, мягко говоря, пока не популярна и совсем не на слуху. Пара вводных слов. Все знают водород, при соединении с кислородом он выделяет большое количество энергии, но все мы знаем, что это очень летучий газ. Правда, в этом химическом процессе не образуется углекислого газа, с которым теперь вся планета борется, именно поэтому это сейчас настолько в топе внимания, особенно на Западе, пока не у нас. Но при этом все мы знаем из химии, что водород очень летучий, занимает большой объем, поэтому как приспособить водород непосредственно к двигателю — в этом основная проблема. ZeroAvia — стартап, основанный нашими соотечественниками, Валерием Мифтаховым и вами, знаменит тем, что вы запустили самолет. Давайте расскажем вкратце. Это маленький самолетик, да?

Сергей Киселев: Да, действительно мы запустили маленький самолетик, но компания на самом деле является разработчиком и производителем двигателя. То есть нас можно рассматривать как возобновляемый Rolls-Royce. Все знают, что Rolls-Royce производит большие двигатели, они потребляют авиационный керосин. В нашем случае действительно вместо традиционного топлива мы используем водород. Водород является действительно самой легкой молекулой — с одной стороны, с другой стороны, очень энергоемкой. И преимущество водорода в том, что действительно при взаимодействии с водой выделяется очень много энергии. И если сравнить водород с другими видами топлива, то он является лидером по количеству энергии на килограмм. Проблема в том, что он объемный. Частичный способ, как решить эту проблему, — это сжать водород с тем, чтобы в единицу объема поместилось гораздо больше молекул. И то, как эту проблему решила автомобильная промышленность, это достижение рабочего давления где-то 350 либо 700 атмосфер.

Серьезная цифра, мы прекрасно понимаем, сравнив хотя бы с давлением в покрышках, то есть это на два нуля большее давление. Но как в авиации? Там все-таки нужно, чтобы все было компактно.

Сергей Киселев: Как раз сжатие водорода до такого давления частично решает эту проблему. Но все равно у нас получается разрыв с точки зрения количества энергии на объем, мы отстаем от обычного топлива. Это проблема и не проблема, потому что, если говорить о маленьких самолетиках или о следующем классе, который мы сейчас разрабатываем, мы сейчас действительно летали на шестиместном самолете, сейчас мы начали программу 19-местного самолета — это уже, наверное, самый маленький размер, с которым работают авиалинии. Существуют региональные или субрегиональные авиалинии, которые работают как раз с самолетами такого размера. Мы подвешиваем цилиндры с водородом на крылья, как на бомбардировщики, и, таким образом, мы решаем проблему с объемом или вместимостью. Мы просто расширяем эту возможность, частично решаем эту проблему.

Один вопрос я как скептик все-таки задам сразу. Я так понимаю, что пока это только двигатель с пропеллером. Я говорю для тех, кто плохо понимают в авиации, но понимают, что есть моторы с большими пропеллерами, которые крутятся, а есть такие, у которых реактивные турбины. Пропеллер можно крутить электромотором, а электромотор — подпитывать водородной энергетической установкой. Но мы знаем, что большие самолеты, которые летают на большие расстояния на достаточно больших скоростях, — это турбореактивные самолеты. И тут никакой электродвигатель не поможет, потому что физический принцип другой — там расширение горючей массы обеспечивает тягу, а не вращение винта как такового. Для больших турбореактивных самолетов вообще в перспективе вы видите, как приспособить водородное топливо? Или пока это удел именно таких винтовых самолетов?

Сергей Киселев: Если все-таки сравнить пропеллерные самолеты, например, с Boeing 737 или Airbus А320, то самая большая разница между ними и большими турбопропами... Турбопроп — это как раз самолет, у которого есть пропеллер, но в то же время источник этой движущей силы все равно турбина. Что происходит, когда мы переходим к большому самолету типа А320? Эти лопасти или пропеллер, которые мы видим снаружи, просто находятся внутри. А турбина как была там, так и осталась. То есть переход от больших турбопропов, допустим, к А320 в том, что, по большому счету, спрятали пропеллер, увеличили скорость вращения лопастей и модифицировали турбину. У нас существует уже дизайн, в котором реализованы эти идеи, мы сделали примерно такой же переход между турбопропом и тем, что мы называем турбоселом. Мы разработали уже какой-то концепт для а-ля А320, в котором мы спрятали пропеллер тоже внутрь, и если вы посмотрите на наш концепт, дизайн, большой разницы с роллс-ройсовским двигателем, по крайней мере снаружи, вы не увидите.

Я, конечно, вообще не техник, но, тем не менее, со школы имею общее представление. Я знаю, что в реактивном двигателе есть камера сгорания, где воздух сгорает с горючим, в данном случае это керосин, достигается расширение. Пропеллер обеспечивает повышенное давление в этой камере, а двигают двигатель уже не лопасти, а вырывающаяся под давлением, расширяющаяся от нагревания рабочая масса. То есть там нужно горение в этом объеме. С водородом, я так понимаю, так не получается?

Сергей Киселев: В нашей конфигурации не получается. Существуют, конечно, идеи того же Rolls-Royce о том, чтобы использовать в модифицированных стандартных турбинах вместо авиационного керосина водород, но они должны пройти через определенные изменения, потому что там и температуры другие, и коэффициенты сжатия другие и так далее.

Но водороду нужна очень низкая температура. Мы, наверное, не будем увлекаться чересчур физико-техническими деталями, хотя вы именно доктор физико-математических наук. Но просто для понимания скажите, пожалуйста, двигатель для большого самолета, на ваш взгляд, на водородном топливе возможен? И, если возможен, виден ли уже технический проект, как это будет делаться, или пока только ясно, как вращать электродвигателем большой пропеллер, но это все-таки на самолетах чуть меньшего размера, чуть меньшей дальности?

Сергей Киселев: Решения для маленького реактивного самолета, типа Airbus A320, у нас есть, и мы не видим каких-то больших ограничений с точки зрения реализации. Это дело времени, это, конечно же, дело человеческих и финансовых ресурсов, но мы видим, что в этом десятилетии мы, в принципе, должны реализовать данный проект. Мы верим в то, чтобы есть слона по кусочкам. То есть мы сначала полетали на шестиместном, следующий шаг — мы запустим 19-местный. Коммерческая продажа этого двигателя начнется в 2024 году. Через три года после этого, где-то в 2027-2028 годах, мы собираемся также начать продавать уже двигатели для самолетов класса 50 пассажиров и больше, это будет тоже турбопроп. И где-то через десятилетие мы видим, что самые маленькие Airbus A320 могут быть уже нашего вида конфигурации.

Компания ZeroAvia основана, если я ничего не путаю, только в 2018 году. А в 2020-м вы сделали двигатель, на котором пролетел первый шестиместный самолет, и основатель компании ZeroAvia Валерий Мифтахов летал в этом самолете, чтобы доказать, что это нестрашно. Это довольно удивительно, мы знаем, что какие сложные технологические и совершенно технологически новые вещи вроде бы делаются очень долго. Каким образом этот путь был пройден всего за два года?

Сергей Киселев: Мы работаем не в вакууме, мы используем достаточно большие наработки, которые были сделаны уже не нами, но в автомобильной индустрии. И таким образом, соединяя наши знания и знания, умения нашей команды и те наработки, которые уже были с точки зрения тех же электродвигателей, сначала мы летали на литий-ионных батарейках, потом топливный элемент начали интегрировать, и тот опыт, который был наработан в автомобильной индустрии, мы привнесли сюда. Плюс, конечно же, использовали инженерные навыки и умения тех людей, которые с нами работали. То есть мы, по большому счету, поженили...

Tesla с авиацией? Но в Tesla нет водородного двигателя. Я пока не знаю ни о каких готовых автомобилях, которые бы на водородном топливе так активно использовались. По крайней мере, нет на слуху.

Сергей Киселев: Активно или неактивно, но почти десять лет назад Toyota Mirai представила рынку первый автомобиль на водородном топливе. Наша корпоративная машина — это Toyota Mirai, которая использует, в принципе, такую же технологию, то есть топливные элементы водорода и так далее. Единственная проблема в том, что заправляться у нас здесь, в Великобритании, не особо где есть...

Уточню, я сказал, что вы в Калифорнии, вы действительно сейчас в Калифорнии, но база, где проходят испытания вашей техники, в Великобритании. Следующий вопрос все-таки насчет этих наработок. Если Toyota сделала двигатель на водородном топливе, то у нее, наверное, есть патент, и она, наверное, не один год над ним работала. А вы говорите, что взяли эти наработки, которые в автопроме появились, поставили их в самолет, приделали электродвигатель к вращающемуся пропеллеру — и все. А так можно — взять чужие наработки и сходу их привинтить к новому месту?

Сергей Киселев: Конечно же, у Toyota существует масса наработок и патентов. Мы, конечно же, не нарушаем никакие патенты — это первое. Второе: что мы сделали в первой конфигурации — мы интегрировали существующий компонент, например, топливный элемент. Или возьмем сначала электрический самолет: он летает, у него есть пропеллер, у него есть электрический мотор. Электрический мотор — это оборудование, которое можно купить на рынке. Дальше у нас существует электроника, которая нам необходима для того, чтобы конвертировать прямой ток в переменный ток для того, чтобы этот мотор крутился. Мы выбрали компоненты, которые смогут работать, во-первых, друг с другом, во-вторых, работать в режиме, как раз необходимом для самолета, и в-третьих, мы написали программную оболочку, которая необходима для того, чтобы управлять всем этим. И сделали какие-то интеграционные усилия для того, чтобы все это полетело. Основные компоненты, такие как электрический мотор и топливный элемент, мы действительно купили на рынке у определенных поставщиков, но с которыми нам пришлось пройти достаточно длительный путь. Допустим, с производителем топливных элементов с 2018-го по 2020 год мы работали постоянно для того, чтобы они модифицировали то, что у них сейчас есть, до того, чтобы позволило нам летать. Потому что там действительно необходимо было сделать определенные изменения как с конструктивной точки зрения, так и с алгоритмической точки зрения. Когда самолеты взлетают, как вы сами понимаете, нужна полная мощность на взлете, и после этого он летит примерно на 60-70-процентной мощности, когда он уже на определенной высоте. И это серьезным образом отличается от того, что используется в автомобильной индустрии. То есть нам необходимо очень быстро набрать максимальную мощность, и в этом, наверное, основной технологический момент.

Это уже техника, меня интересует с точки зрения бизнеса. Смотрите, собралась команда наших физиков в лице Валерия Мифтахова, вас. Я знаю, что Валерий с 1990-х годов в Америке. Airbus тоже давно открыл это направление — создать водородный двигатель. И почему вы оказались проворнее огромного Airbus? Просто это непонятно.

Сергей Киселев: Наверное, в первую очередь потому, что Airbus думает сразу о 70-местном самолете. Для того чтобы нам дойти до 70-местного самолета, как я уже сказал, нам необходимо еще порядка пяти-семи лет. Если мы начинаем с маленьких размеров, то реализовывать это гораздо проще. Дальше, наверное, сыграло роль то, что в такой большой компании, как Airbus, существует большой собственный бизнес. В Airbus это строительство самолетов, Airbus не строит двигатели. Для них строительство двигателя — это новая тема. Кроме того, я хотел бы отметить, что авиаиндустрия очень сильно зарегулирована. И у людей, которые приходят из индустрии, зачастую менталитет консервативный. Поэтому те вещи, которые мы делаем, и скорость, с которой мы делаем эти вещи, конечно же, сохраняют этот менталитет, нацеленный на сохранение безопасности, поддержание безопасности, но также, наверное, с большей толерантностью к рискам. Я думаю, что за счет этого мы по крайней мере раза в два быстрее движемся, чем остальные игроки.

У меня такой вопрос, если хотите, философский. Валерий Мифтахов и вы, я так понимаю, вместе когда-то учились в МФТИ.

Сергей Киселев: Конечно, мы были однокурсниками, даже соседями по комнате в начале 1990-х.

Он вас туда перетащил, он первый туда переехал еще в 1990-е? В 1990-е была другая картина, уезжали почти все, у кого была возможность поехать учиться в американский университет, все стремились. Сейчас, наверное, чуть-чуть по-другому или не совсем так, но в 1990-е была ясная картина. Вы туда переехали следом за ним?

Сергей Киселев: Переехал я на год раньше, чем он. Но, в принципе, мы оба достаточно, наверное, романтики. Мне хотелось заниматься физикой. В 1996 году, когда я уехал, я, занимаясь физикой в Институте физических проблем имени Капицы, занимаясь низкими температурами, хотел продолжать этим заниматься. Это была одна из возможностей: можно было остаться, можно было поехать, но так как мой отец военный, для меня переезжать из одного места в другое не является какой-то диковинкой, это было естественным решением для меня. И оно отыграло достаточно неплохо. После того как я приехал и начал работать с одним из профессоров в Корнеллском университете, он получил Нобелевскую премию, но, правда, за те наработки, которые были сделаны 20 лет назад. Но я продолжил заниматься физикой. И поэтому достаточно долгое время прожил в Штатах.

Те, кого заинтересует, найдут вашу биографию в интернете, там написано, как от науки вы все-таки оказались в бизнесе, как оказались в McKinsey, как занимались digital-маркетингом, вообще интернетом, цифровыми технологиями — там всего понемножечку, но именно из науки в бизнес перешли. Это интересный переход, который в России, кстати, почему-то очень редко у кого получается. Поэтому у меня такой вопрос: предположим, если бы вы жили не в Америке, а в России к началу описываемого нами периода жизни и технологических инноваций, пришло бы вам это в голову или кому-то другому в России — попробовать сделать так, то есть быстро купить что-то у автомобилистов, что-то у авиационщиков и собрать такой самолет, который первым в мире полетел на водородной силовой установке? Это бы получилось с такой же скоростью в российских условиях, при наличии тех же мозгов, задач и интересов? Или не получилось бы, на ваш взгляд? Есть вообще какая-то принципиальная разница?

Сергей Киселев: Наверное, было бы тяжелее. За границей есть доступ к различным производителям оборудования, технологий, которые существуют уже достаточно давно. В России же, как вы сказали вначале, тема водорода еще суперновая. В России топливных элементов с мощностью, которая нам нужна, не производится. Электродвигатели производятся, но не с теми параметрами с точки зрения плотности, мощности на килограмм или на литр, таких аналогов в России нет. Здесь же мы можем найти поставщиков, которые смогут нам произвести или поставить оборудование, те же электродвигатели, с теми параметрами, которые нам необходимы.

Я знаю, что у вас все хорошо с ресурсами. Как только вы показали, чем занимаетесь, в вас вложило британское правительство, затем вложил один из венчурных фондов, которые финансируют Билл Гейтс, Джефф Безос, и вообще стоит очередь из фондов, которые готовы вас финансировать. В тех условиях, в которых вы сейчас находитесь, у вас вообще возникает вопрос: мы хотим что-то купить, но у нас нет денег, и мы год, два или пять думаем, как бы нам взять деньги, чтобы нанять людей, купить комплектующие и все это сделать?

Сергей Киселев: Слава богу, сейчас проще, таких острых вопросов не возникает. Но год назад у нас не то чтобы проблемы были, но были вопросы, потому что не было Гейтса, было действительно британское правительство, но для того, чтобы продолжать получать деньги от британского правительства, нужно на один фунт стерлингов от британского правительства положить один фунт стерлингов от компании ZeroAvia. Это была непростая задача. После того как действительно мы начали летать на водороде, эта проблема была, наверное, решена, по крайней мере на следующие несколько лет, чтобы финансировать нашу программу как с 19-местным самолетом, начать разработки двигателя для 50-местного самолета, у нас, в принципе, финансирования достаточно.

А вы с российской инновационной средой как-то знакомы, знаете, в каких они условиях живут? У вас родилась идея, но вам нужно где-то взять деньги для того, чтобы элементарно материалы купить, людей нанять, испытания проводить, дальше вы сделали образец, и вам хлынули сразу десятки миллионов долларов. По вашему мнению, если вы что-то знаете о нашей жизни, у нас эти периоды пройти за два года удалось бы кому-то или нет? Или лучше просто пойти работать в Академию наук, и там быстрее получится, чем в таком частном порядке?

Сергей Киселев: По крайней мере я знаю, что в России в принципе существуют возможности. Наверное, аналогом было бы что-то связанное с электромобилями. Если посмотреть на какие-то российские продукты, то, допустим, электробусы в Москве вы видите там постоянно на улице, другие города начали использовать их. Если решить вопрос с компонентной базой, собрать такой кубик Рубика, то, я думаю, можно сделать и в России. С точки зрения финансирования, наверное, было бы несколько сложнее, но, в принципе, сейчас существует достаточно денег, и, если есть какая-то рабочая идея, опять же, наверное, надо начинать с тех задач, которые мы сможем решить, то есть если мы видим какой-то путь для их решения. Не надо начинать с большого турбопропа или с Airbus A320, давайте начнем с маленького.

В заключение хотел поговорить еще немножко о водороде и о некоторых идеях, которые я читал в интервью Валерия Мифтахова и в ваших выступлениях. Откуда брать водород? И так ли это все в действительности экологически чисто, как нам сейчас рисуют? Да, водород, когда сгорает, не оставляет СО2, но откуда взять водород? Я читал в некоторых интервью, что все это будет браться из возобновляемого электричества, то есть процесс добычи водорода будет происходить электролизом воды, а само электричество, которое понадобится для этого в больших количествах, будет браться из ветра, воздуха, солнца — чего угодно. Я в России слышал совсем другую концепцию, что водород будет браться либо из газа, либо на атомных станциях в процессе химического процесса, который происходит в рамках ядерной реакции на атомных станциях. А у Валерия Мифтахова еще звучало, что электричество вообще будет совсем бесплатным, от ветра. У меня здесь есть некое расхождение в понимании этого дела. Водород — это хорошо, но его же надо получить. Из воды он просто так не выделяется, на это надо потратить большое количество энергии.

Сергей Киселев: Если посмотреть на сегодняшнее производство водорода, то действительно 99%, может быть даже, побольше, производится за счет различных химических процессов использования того же метана или угля. То есть это так называемый серый водород или коричневый водород. Соответственно, углеродный след от этого достаточно большой. На одну тонну произведенного водорода мы производим порядка 8 тонн СО2.

Ну вот, электрокар — это хорошо, только в этот момент городские жители не задумываются, что электричество тоже выработано с использованием углеродных источников.

Сергей Киселев: Это если использовать химические процессы. Если же использовать электролиз, то углеродный след от водорода, который мы потом соединим с кислородом и получим воду и, соответственно, не будет никаких выбросов от конечного продукта, углеродный след зависит от того, какое электричество мы используем. Если это атомная энергия, то, по-моему, этот водород называется «розовым».

«Оранжевым», по-моему. Еще пока не присвоили эти точные цветовые обозначения.

Сергей Киселев: Интересная цветовая гамма намечается. При использовании той же атомной энергии получается безуглеродный водород. Если мы используем возобновляемые источники энергии: гидро, ветер, солнце, то тоже получается безуглеродный водород, так называемый зеленый водород. Как мы видим в большинстве развитых стран, в частности, в Европе, Штатах, возобновляемая энергетика сейчас по стоимости генерации электрической энергии уже сравнялась с традиционной энергетикой. Грубо говоря, производство киловатт-часа от ветряной электростанции стоит столько же, сколько от электростанции на газе. И эта ситуация будет улучшаться с годами. Ветровая и солнечная генерация будут все более и более конкурентоспособными с существующей традиционной генерацией. Это тенденция. Та же Европа хочет уйти от нашего газа, не знаю, насколько это получится в конце концов, но большую часть электрической энергии к 2050 году будут производить из возобновляемых источников энергии. Проблема с возобновляемыми источниками в том, что ветер дует когда дует, солнце светит когда светит.

А когда холода приходят в Техас, то замерзает солнечная батарея и даже ветряной генератор.

Сергей Киселев: Да. И водород, в частности, рассматривается как один из способов сохранения энергии. Мы производим водород с помощью достаточно дешевой возобновляемой энергии, а потом сохраняем его так же, как сохраняем сейчас природный газ в газохранилищах, после этого, когда нам необходимо, мы используем этот водород для генерации электрической энергии. Это то, как рассматривается, в частности, в некоторых применениях использование водорода как среды для сохранения энергии. Эту энергию можно сохранять в тех же литий-ионных батареях, но, как оказывается, это достаточно дорогое удовольствие.

И тоже не безвредное для природы.

Сергей Киселев: Да. С точки зрения того же водорода, если мы используем возобновляемую энергетику, это, кстати, может производиться прямо на территории аэропорта. Можно установить солнечные панели рядом с аэропортом, ветряные генераторы в стороне от аэропорта, такие решения существуют. Таким образом, можно генерировать электрическую энергию рядом с аэропортом и производить собственный «зеленый» водород, который потом будет использоваться в наших самолетах.

Спасибо.