Новини науки

Політ на іонних вітрах: якими будуть екологічні літаки майбутнього

Американські науковці зуміли створити прототип літака майбутнього, який може здійснити революцію.

Команда дослідників та інженерів з Массачусетського технологічного інституту (знаменитого MIT) вдалося створити прототип літального апарату, що здатен утримуватися в повітрі без звичного нам рухомого двигуна. Апарат при вазі в 2,3 кг та розмаху крил близько 5 метрів нагадує модель планера, а головною «родзинкою» є наявність конструкції під крилами, яка нагадує антену. Насправді це атмосферний іонний двигун – технологія майбутнього, яка здатна здійснити справжню революцію.

Принцип використання іонізації повітря для польоту, за яким працює двигун, був відкритий ще в 20-х роках минулого століття американськими вченими Томасом Брауном та Полом Біфельдом, а пізніше в 60-х був вдосконалений білим емігрантом Олександром Сєвєрським. Ідея полягає в створенні сітки з тонкого дроту або фольги, одна з сіток виконує роль позитивного, а друга – від’ємного електрода. Навколо від’ємно зарядженого електрода молекули повітря іонізуються. Вони отримують заряд і починають рухатись до електрода з позитивним зарядом, при цьому вони захоплюють на своєму шляху молекули повітря, чим і створюють тягу для польоту.

Тривалий час технологія мала більше недоліків, таких як великі розміри приладів та слабу тягу. Це унеможливлювали практичне використання іонних двигунів. Прорив в створенні атмосферного іонного двигуна став можливий завдяки роботі професора Стівена Баретта, який присвятив цій темі близько 9 років. Натхнення черпав з фільмів та телесеріалів «Star Trek», від яких неймовірно фанатів. Особливо його увагу привертали космічні кораблі, які легко здіймалися в небо, не мали рухомих частин та не шуміли.

«Це змусило мене думати, що в довгостроковому майбутньому літаки не повинні мати гвинтів і турбін, – каже Барретт. – Вони повинні бути більше схожі на шатли з «Star Trek», які мають блакитне світло та безшумно літають».

В результаті йому вдалося створити високоефективний двигун, що складається з провідників різної товщини. Вони діють як окремі електроди, а чергування позитивних і від’ємних електродів в особливій послідовності дало змогу підвищить ефективність двигуна.

Джерелом енергії слугує невеличка літій-полімерна акумуляторна батарея. А спеціалісти з Power Electronic Research Group створили високовольтну електронну систему, що дозволяє отримати електричний потенціал в 40 тисяч вольт, які необхідні для роботи електродів іонного двигуна.Попри досить примітивну технологію апарат зміг вдало пролетіти відстань 60 метрів і це обмеження викликане не технічними характеристиками іонного літака, а розмірами спортзалу, в якому відбувався експеримент. При цьому він повністю беззвучний.

Професор Барретт зазначає: «Іонний двигун працює виключно на електриці і не потребує пального, він може використовуватися для забезпечення польоту стратосферних літальних апаратів, які піднімаються практично до границі з космосом. Крім того, такий двигун може стати джерелом додаткової тяги для літальних апаратів, які використовують традиційні технології».

Дослідники визнають, що час для практичного використання іонного двигуна настане не скоро. Проте вражаюча перспектива цієї технології змушує вчених продовжувати роботу. Адже апарат на базі такого двигуна зможе вертикально злітати і сідати, а також зависати в повітрі. В цьому він схожий на гелікоптер, проте відсутність шуму та вібрацій створюватиме максимальний комфорт для пасажирів. Незамінним він виявиться і на військовій службі, оскільки інфрачервоні датчики не здатні побачити такий апарат.

Використовувати іонний двигун в майбутньому можна буде по-різному: починаючи від левітуючих платформ та закінчуючи літаками для польотів в атмосфері інших планет. Але все-таки залишається вирішити питання з потужним джерелом живлення.