Από τότε που το πρώτο αεροπλάνο πέταξε στον ουρανό, πάνω από έναν αιώνα πριν, πρακτικά κάθε αεροπλάνο της ιστορίας πετάει χάρη σε κάποιου είδους κινητά τμήματα όπως έλικες, τουρμπίνες κ.ά., που κινούνται χάρη στη χρήση ορυκτών καυσίμων ή με μπαταρίες. Γι’ αυτό και είναι ιδιαίτερα σημαντικό το επίτευγμα επιστημόνων του MIT που κατάφεραν μια παγκόσμια πρωτιά, κατασκευάζοντας και στέλνοντας στον ουρανό το πρώτο αεροπλάνο χωρίς κινητά τμήματα.
Αντί για τουρμπίνες ή έλικες, το ελαφρύ αυτό αεροσκάφος πετά χάρη σε έναν «ιοντικό άνεμο», μια αθόρυβη μεν, ισχυρή δε ροή ιόντων που παράγονται στο αεροπλάνο και παράγει αρκετή ώθηση για να το κάνει να πετά.
Όπως υπογραμμίζει το MIT News, αντίθετα με τα συμβατικά αεροσκάφη, το αεροπλάνο αυτό δεν χρειάζεται ορυκτά καύσιμα για να πετάξει, ενώ είναι εντελώς αθόρυβο. «Πρόκειται για την πρώτη στην ιστορία συνεχή πτήση ενός αεροπλάνου χωρίς κινητά τμήματα στο σύστημα προώθησης» λέει ο Στίβεν Μπάρετ, επίκουρος καθηγητής Αεροναυτικής και Αστροναυτικής στο MIT. «Αυτό μπορεί να ανοίξει νέες και ανεξερεύνητες δυνατότητες για αεροπλάνα τα οποία είναι πιο αθόρυβα, μηχανικά απλούστερα και δεν εκπέμπουν ρύπους».
Ο ίδιος εκτιμά πως βραχυπρόθεσμα τέτοια συστήματα προώθησης με ιοντικό άνεμο θα αρχίσουν να χρησιμοποιούνται σε πιο αθόρυβα drones, ενώ μακροπρόθεσμα «βλέπει» την ιοντική προώθηση να συνδυάζεται με πιο συμβατικά συστήματα για υβριδικά, αποδοτικά και πιο οικονομικά από άποψης κατανάλωσης καυσίμου μεγάλα επιβατηγά αεροπλάνα.
(Βίντεο: Nature)
Ο Μπάρετ και η ομάδα του στο MIT δημοσιοποίησαν τα αποτελέσματα της δουλειάς τους στο Nature. O ίδιος αποκαλύπτει πως η έμπνευση προήλθε εν μέρει από το Star Trek, και ειδικά από τις φουτουριστικές ακάτους που εμφανίζονταν να πετούν με ευκολία στον αέρα χωρίς να φαίνεται κάτι να κινείται πάνω τους, αλλά και χωρίς ήχους και ρύπους.
«Αυτό με έκανε να σκεφτώ πως στο μέλλον τα αεροπλάνα δεν θα έπρεπε να έχουν έλικες και τουρμπίνες. Θα έπρεπε να είναι περισσότερο σαν τις ακάτους του “Star Trek”, που έχουν απλώς μια μπλε λάμψη και πετούν αθόρυβα» αναφέρει.
Εννέα χρόνια πριν, ο Μπάρετ άρχισε να ψάχνει τρόπους να σχεδιάσει ένα σύστημα προώθησης για αεροπλάνα χωρίς κινητά τμήματα. Εντέλει κατέληξε στον ιοντικό άνεμο, γνωστό και ως ηλεκτροαεροδυναμική ώθηση, μια αρχή της Φυσικής που είχε ταυτοποιηθεί πρώτα τη δεκαετία του 1920 και περιγράφει έναν άνεμο ή ώθηση που μπορεί να παραχθεί όταν περνά ρεύμα μεταξύ ενός λεπτού κι ενός παχύτερου ηλεκτροδίου. Εάν εφαρμοστεί αρκετή τάση, ο αέρας μεταξύ των ηλεκτροδίων μπορεί να παραγάγει αρκετή ώθηση για να προωθήσει ένα μικρό αεροσκάφος.
Για χρόνια η ηλεκτροαεροδυναμική ώθηση ήταν κυρίως αντικείμενο για χομπίστες που δημιουργούσαν μικρά αεροσκάφη, καθώς πιστευόταν πως δεν θα ήταν δυνατόν να παραχθεί επαρκής ιοντικός άνεμος για μεγαλύτερα αεροπλάνα.
Το αεροπλάνο που δημιούργησαν οι ερευνητές του MIT μοιάζει οπτικά με ανεμόπτερο, έχει άνοιγμα φτερών 5 μ. και βάρος μόλις 2,2 κιλά. Μεταφέρει μια διάταξη λεπτών καλωδίων που έχουν τοποθετηθεί μπροστά από το φτερό. Τα καλώδια αυτά λειτουργούν ως ηλεκτρόδια με θετικό φορτίο, ενώ παχύτερα καλώδια σε παρόμοια διάταξη βρίσκονται από πίσω, λειτουργώντας ως ηλεκτρόδια με αρνητικό φορτίο.
Στην άτρακτο βρίσκονται μπαταρίες λιθίου-πολυμερών.
Στην ομάδα συμμετείχαν μέλη του Power Electronics Research Group στο Research Laboratory of Electronics, που σχεδίασαν ένα σύστημα παροχής ενέργειας το οποίο μπορεί να μετατρέπει την ενέργεια της μπαταρίας σε επαρκώς υψηλή τάση για την προώθηση του αεροσκάφους. Με αυτόν τον τρόπο οι μπαταρίες παράγουν ηλεκτρισμό στα 40.000 βολτ, φορτίζοντας τα καλώδια μέσω ενός ελαφρού μετασχηματιστή.
Όταν τα καλώδια φορτιστούν, προσελκύουν αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια από τον γύρω αέρα, σαν ένας μεγάλος μαγνήτης. Τα μόρια αέρα που μένουν πίσω ιονίζονται, και ως εκ τούτου προσελκύονται από τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόδια στο πίσω μέρος του αεροπλάνου. Καθώς το νέο αυτό νέφος ιόντων κινείται προς τα αρνητικά φορτισμένα καλώδια, το κάθε ιόν συνδέεται εκατομμύρια φορές με άλλα μόρια αέρα, δημιουργώντας ώθηση, που κινεί το αεροπλάνο προς τα εμπρός.
Το αεροσκάφος πραγματοποίησε σειρά δοκιμαστικών πτήσεων εντός του duPont Athletic Center του MIT, του μεγαλύτερου κλειστού χώρου που μπορούσε να βρεθεί για τα πειράματα. Πέταξε σε απόσταση 60 μέτρων (τη μέγιστη απόσταση εντός του γυμναστηρίου) και διαπιστώθηκε πως είχε αρκετή ιοντική ώθηση για να διατηρείται εν πτήσει. Η πτήση αυτή επαναλήφθηκε 10 φορές, με παρόμοια αποτελέσματα.
«Ήταν το απλούστερο δυνατό αεροπλάνο που μπορούσαμε να σχεδιάσουμε, το οποίο θα αποδείκνυε ότι ένα ιοντικό αεροπλάνο μπορεί να πετάξει» είπε ο Μπάρετ. «Υπάρχει ακόμα πολύς δρόμος για ένα αεροσκάφος που θα μπορούσε να πραγματοποιήσει μια χρήσιμη αποστολή. Πρέπει να είναι πιο αποδοτικό, να πετά μακρύτερα και να πετά σε εξωτερικό χώρο» σημείωσε.
- Πηγή: naftemporiki.gr.
