Το αεροπλάνο έχει σχεδιαστεί που δεν θα εξαρτάται από ορυκτά καύσιμα ή μπαταρία, καθώς δεν θα έχει κινούμενα μέρη
Από την ανακάλυψη του αεροπλάνο πριν από περισσότερα από 100 χρόνια, κάθε φέρουν μηχάνημα ή αεροσκάφος στον ουρανό πετά χρησιμοποιεί κινούμενα μέρη όπως έλικες, κινητήρας τζετ, πτερύγια τουρμπίνας, ανεμιστήρες κ.λπ. που λαμβάνουν ενέργεια είτε από την καύση ορυκτών καυσίμων είτε με τη χρήση μπαταρίας που μπορεί να έχει παρόμοιο αποτέλεσμα.
Μετά από σχεδόν δεκαετή έρευνα, επιστήμονες αεροναυπηγικής στο MIT κατασκεύασαν και πέταξαν για πρώτη φορά ένα αεροπλάνο που δεν έχει κινούμενα μέρη. Η μέθοδος πρόωσης που χρησιμοποιείται σε αυτό το αεροπλάνο βασίζεται στην αρχή της ηλεκτροαεροδυναμικής ώθησης και ονομάζεται «ιονικός άνεμος» ή ιοντική πρόωση. Έτσι, στη θέση των ελίκων ή των τουρμπινών ή των κινητήρων αεριωθουμένων που χρησιμοποιούνται σε συμβατικά αεροπλάνα, αυτό το μοναδικό και ελαφρύ μηχάνημα τροφοδοτείται από «ιονικό άνεμο». Ο «άνεμος» μπορεί να παραχθεί περνώντας ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα μεταξύ ενός λεπτού και ενός παχύ ηλεκτροδίου (που τροφοδοτείται από μπαταρίες ιόντων λιθίου) που έχει ως αποτέλεσμα τον ιονισμό του αερίου παράγοντας έτσι ταχέως κινούμενα φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται ιόντα. Ο ιονικός άνεμος ή η ροή των ιόντων συνθλίβει τα μόρια του αέρα και τα σπρώχνει προς τα πίσω, δίνοντας στο αεροπλάνο την ώθηση να κινηθεί προς τα εμπρός. Η κατεύθυνση του ανέμου εξαρτάται από τη διάταξη των ηλεκτροδίων.
Η τεχνολογία πρόωσης ιόντων χρησιμοποιείται ήδη από NASA στο διάστημα για δορυφόρους και διαστημόπλοια. Σε αυτό το σενάριο, δεδομένου ότι το διάστημα είναι κενό, δεν υπάρχει τριβή και επομένως είναι πολύ απλό να οδηγήσεις ένα διαστημικό σκάφος να προχωρήσει και η ταχύτητά του επίσης αυξάνεται σταδιακά. Αλλά στην περίπτωση των αεροσκαφών στη Γη εννοείται ότι μας πλανήτη Η ατμόσφαιρα είναι πολύ πυκνή για να πάρει ιόντα για να οδηγήσει ένα αεροσκάφος πάνω από το έδαφος. Αυτή είναι η πρώτη φορά που επιχειρείται η τεχνολογία ιόντων να πετάξει αεροπλάνα πάνω μας πλανήτης. Ήταν προκλητικό. πρώτον επειδή χρειάζεται αρκετή ώθηση για να κρατήσει το μηχάνημα σε πτήση και δεύτερον, το αεροπλάνο θα πρέπει να ξεπεράσει την αντίσταση από την αντίσταση στον αέρα. Ο αέρας στέλνεται προς τα πίσω και στη συνέχεια σπρώχνει το αεροπλάνο προς τα εμπρός. Η κρίσιμη διαφορά με τη χρήση της ίδιας τεχνολογίας ιόντων στο διάστημα είναι ότι ένα αέριο πρέπει να μεταφέρεται από το διαστημόπλοιο το οποίο θα ιονιστεί επειδή το διάστημα είναι κενό ενώ ένα αεροσκάφος στην ατμόσφαιρα της Γης ιονίζει άζωτο από τον ατμοσφαιρικό αέρα.
Η ομάδα πραγματοποίησε πολλαπλές προσομοιώσεις και στη συνέχεια σχεδίασε με επιτυχία ένα αεροσκάφος με άνοιγμα φτερών πέντε μέτρων και βάρος 2.45 κιλά. Για τη δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου, ένα σύνολο ηλεκτροδίων τοποθετήθηκαν κάτω από τα φτερά του αεροπλάνου. Αυτά αποτελούνταν από θετικά φορτισμένα σύρματα από ανοξείδωτο χάλυβα μπροστά από μια αρνητικά φορτισμένη φέτα αφρού καλυμμένη με αλουμίνιο. Αυτά τα πολύ φορτισμένα ηλεκτρόδια μπορούν να απενεργοποιηθούν με τηλεχειριστήριο για ασφάλεια.
Το αεροπλάνο δοκιμάστηκε μέσα σε ένα γυμναστήριο εκτοξεύοντάς το χρησιμοποιώντας ένα bungee. Μετά από πολλές αποτυχημένες προσπάθειες, αυτό το αεροπλάνο μπορούσε να προωθηθεί για να παραμείνει αερομεταφερόμενο. Κατά τη διάρκεια 10 δοκιμαστικών πτήσεων, το αεροπλάνο μπόρεσε να πετάξει σε ύψος 60 μέτρων μείον οποιοδήποτε βάρος ανθρώπου πιλότου. Οι συγγραφείς επιδιώκουν να αυξήσουν την απόδοση του σχεδιασμού τους και να παράγουν περισσότερο ιοντικό άνεμο χρησιμοποιώντας λιγότερη τάση. Η επιτυχία ενός τέτοιου σχεδιασμού πρέπει να ελεγχθεί με την κλιμάκωση της τεχνολογίας και αυτό μπορεί να είναι μια δύσκολη εργασία. Η μεγαλύτερη πρόκληση θα ήταν εάν το μέγεθος και το βάρος του αεροπλάνου αυξηθεί και καλύψει μεγαλύτερη επιφάνεια από τα φτερά του, το αεροπλάνο θα απαιτούσε μεγαλύτερη και ισχυρότερη ώθηση για να παραμείνει στην επιφάνεια. Διαφορετικές τεχνολογίες μπορούν να διερευνηθούν για παράδειγμα κάνοντας τις μπαταρίες πιο αποτελεσματικές ή ίσως χρησιμοποιώντας ηλιακούς συλλέκτες, π.χ. την εξεύρεση νέων τρόπων παραγωγής ιόντων. Αυτό το αεροπλάνο χρησιμοποιεί τη συμβατική σχεδίαση για αεροσκάφη, αλλά μπορεί να είναι δυνατό να δοκιμάσει ένα άλλο σχέδιο στο οποίο τα ηλεκτρόδια θα μπορούσαν να διαμορφώσουν την κατεύθυνση ιονισμού ή οποιοδήποτε άλλο νέο σχέδιο θα μπορούσε να δημιουργηθεί.
Η τεχνολογία που περιγράφεται στην τρέχουσα μελέτη θα μπορούσε να είναι τέλεια για αθόρυβα drones ή απλά αεροπλάνα, επειδή τα drones που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος αποτελούν μεγάλη πηγή ηχορύπανσης. Σε αυτή τη νέα τεχνολογία, η αθόρυβη ροή δημιουργεί άφθονη ώθηση στο σύστημα πρόωσης που μπορεί να ωθήσει το αεροπλάνο σε μια καλά διατηρημένη πτήση. Αυτό είναι μοναδικό! Ένα τέτοιο αεροπλάνο δεν θα απαιτεί ορυκτά καύσιμα για να πετάξει και επομένως δεν θα έχει άμεσες ρυπογόνες εκπομπές. Επίσης, σε σύγκριση με ιπτάμενες μηχανές που χρησιμοποιούν έλικες κλπ, αυτό είναι αθόρυβο. Η νέα ανακάλυψη δημοσιεύεται στο Φύση.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
Xu H et al. 2018. Πτήση αεροπλάνου με πρόωση στερεάς κατάστασης. Φύση. 563(7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9
***
