I en scen rakt ur en sci-fi-film sveper ett besprutningsplan över ett alfalfafält i Kaliforniens San Joaquin Valley – förutom att det inte finns någon pilot ombord. Flygplanet, som drivs av startupen Pyka, flyger så lågt att det praktiskt taget kittlar grödorna. 'Vi kan faktiskt flyga lägre än en mänsklig pilot kan', säger Russ Marotzke, flygtestingenjör på Pyka, när planet surrar över fältet. Den låga höjden innebär mindre sprejdrift och färre kemikalier, en win-win för miljön och företagets resultat.

Pyka, som ligger i en ombyggd hangar från andra världskriget med utsikt över San Francisco Bay, bygger självflygande flygplan utan cockpit, designade för besprutning och lastleverans. Det är ett av en handfull företag som tävlar om att få autonoma flygplan i kommersiell tjänst. Medan urbana flygtaxibilar (eVTOL) stjäl rampljuset pågår ett tystare lopp för självflygande plan, med början i jobb som besprutning och paketleverans – och så småningom, kanske, passagerare.

'Fullständigt skalad, allestädes närvarande passagerarverksamhet är den heliga graalen', säger Michael Norcia, medgrundare och vd för Pyka, som drömmer om en flotta av minibussstora plan som fraktar människor längs USA:s kuster. 'Det finns en god chans att vi når dit före eVTOL-industrin.'

På en testplats cirka 80 km öster om fabriken testar Marotzke och en kollega en mjukvaruuppdatering. Planen är helt elektriska, med ett batteri i nosen, en flygtid på 35 minuter och en 300-liters spruttank. De har ett vingspann på 11,5 meter – att kalla dem 'stora drönare' är som att kalla en val för en stor fisk. Ingenjörer kartlägger sprutområdet på en dator, och mjukvaran planerar en rutt som undviker hinder som kraftledningar. Starten är sömlös, och efter att ha känt av låg sprutmängd landar planet själv för påfyllning och batteribyte, för att sedan återuppta exakt där det slutade.

Autonom flygning skiljer sig från autopilot. Autopilot assisterar, som farthållare i en bil, medan autonoma system hanterar allt, inklusive start och landning, med hjälp av algoritmer och sensordata. Självflygande plan har varit långsammare att växa fram än självkörande bilar, delvis för att teknikföretag hällt miljarder i bilar, säger Mykel Kochenderfer, expert vid Stanford. Men också för att flygsäkerhetsstandarderna är strängare. 'Konsekvenserna av flygolyckor kan vara så allvarliga', noterar han.

Militärt intresse driver tekniken framåt, och många företag har försvarskontrakt. I USA är Pykas besprutningsplan det största autonoma flygplanet med fasta vingar som godkänts för kommersiellt civilt bruk, men verksamheten är begränsad till jordbruksmiljöer och kräver en markoperatör och en visuell observatör. Brasilien är mer tillåtande, och ett dussin Pyka-plan besprutar redan bomull och soja där. Pyka siktar på att skala produktionen från två dussin plan om året till 1 000 år 2030, var och en för 550 000 dollar.

Storbritannien har ännu inte godkänt sådana operationer, men det brittiska företaget Windracers söker tillstånd för en autonom lasttjänst på Shetland och Orkney, och dess flygplan flyger också uppdrag i Ukraina. 'Det skulle vara den första tunga luftlasttjänsten med drönare, definitivt i Storbritannien och förmodligen någonstans', säger Stephen Wright, grundare av Windracers.

Förespråkare lyfter fram fördelar som att åtgärda pilotbrist, ta bort människor från farliga arbeten, förbättra effektiviteten och sänka kostnaderna. De hävdar att automatisering kan göra flygandet säkrare, med hänvisning till tidigare minskningar av olyckor med mer automatisering. Men USA:s pilotförening ALPA kallar att ta bort piloter 'en allvarlig chansning med säkerheten och ett steg för långt'. National Agricultural Aviation Association noterar att små obemannade flygplan kan vara svåra att se och att bemannade plan kan bespruta större områden snabbare.

Startups skiljer sig i tillvägagångssätt: Pyka och Windracers bygger plan från grunden, medan andra eftermonterar befintliga flygplan. Reliable Robotics, med stöd av Boeing, testar sitt system på Cessna 208B Grand Caravan, ett lastplan med en pilot. Merlin Labs arbetar upp till t