Самолети на йонна тяга: мечта или въпрос на време?

Представете си напълно безшумни самолети, които не замърсяват въздуха, невидими са за инфрачервените детектори на ПВО и са способни да висят във въздуха по начин, по който не го могат дори съвременните хеликоптери. А сега си представете, че технологията, която позволява да се придобият тези способности, вече се използва в жилищата ни в качеството на йонизатори на въздуха.

Именно с разглеждането на този въпрос сега се занимава Масачузетският технологичен институт (MIT). Учените са провели изследване и са установили, че йонната тяга и двигателите, които сега се ползват с голям интерес, ще ни позволят да се вдигнем в небето.

Изобщо терминът „йонни двигатели” най-често се среща в сферата на космическите разработки и космическите кораби. Принципът на работа на двигателите, разработвани от НАСА и други космически агенции, практически е еднакъв. Но ако йонният двигател е предназначен за работа във вакуум в Космоса, то йонните ускорители по-скоро ще могат някога да заменят самолетните двигатели.

Ако искате да видите работата на йонния ускорител, погледнете някой електростатичен йонизатор или въздухоочистител. Той използва електростатичен заряд за събиране на молекули прах от въздуха и ги задържа на специални метални пластини. Какво отношение има това към полетите, ще попитате вие. Много е просто. Поставете ръка под решетката за събиране на прах и ще почувствате лек вятър. Като се отчита, че обикновено такива устройства нямат движещи части, всичко това изглежда странно. Какво тогава създава въпросния ефект? Отговорът е – йонният (или електростатичният) вятър.

Правилното название на „йонния вятър” е терминът „електрохидродинамичен ефект”. Той е познат още от XVIII век, когато учените открили, че електричеството може да създава слабо движение на въздуха. Един от пионерите в изследванията бил руско-американският летец и изобретател Александър Прокофиев-Северски, който описал физиката и патентовал базовите принципи на технологията.

Северски използвал електрохидродинамичния ефект за създаването на – както той сам го наричал – йонолет. Той работи на принципа на използването анода за зареждане на частици въздух. Тези заредени частици, или йони, се насочват към катода. При движението на йоните към катода те се сблъскват с молекули въздух и ги отблъскват, създавайки по такъв начин йонен вятър.

В работния модел на такъв „йонолет”, създаден от екипа на MIT, анодът от тънък меден електрод се нарича емитер. А катодът, в ролята на който тук се използва алуминиева тръбичка, се нарича колектор. След това те се съединяват с тънка рамка, включва се тази конструкция към външен източник на захранване и конструкцията полита.

През 60-те години на ХХ век йонолетът изглеждал революция в науката. Говорело се, че принципът на неговата работа може да се използва в малки самолети и във военното дело, тъй като такива йонолети не изработвали топлина и било невъзможно да бъдат открити с радари. В даден момент благодарение на своята безшумност йонолетите трябвало да заменят обикновените хеликоптери и дори да се построят специални летящи платформи за противоракетна отбрана и мониторинг на движението по пътищата.

Проблемът е в мощността. Технологията отлично работела с малки модели от рода на този, който може да видите на видеото, но не подхождала за строителството на по-големи йонолети. Технологията дори не можела да носи собствен източник на захранване, да не говорим вече за допълнително оборудване. И затова след известно време тя била забравена.

Когато учените от MIT решили да се върнат към този въпрос, открили, че не са провеждани сериозни изследвания на йонния вятър и възможностите за създаване на двигатели на негова основа. Затова те решили да проведат експеримент, при който на конструкцията на йонолета се подавал толкова ток, колкото би стигнал за запалването на обикновена крушка.

Резултатите се оказали удивителни. Изследователите открили, че йонната тяга е по-ефективна в сравнение например със самолетните двигатели.

Независимо от това доста обещаващо откритие не можем да очакваме скоро да видим и да полетим на йонолети. Въпреки своята ефективност технологията изисква невероятно много енергия за захранване. Затова учените тепърва трябва да решат въпроса как да осигурят в самолета мощност на цяла електроцентрала.

Характеристиките и особеностите на йонния двигател ни навеждат на разсъждения, че при увеличаване на самите двигатели се увеличава и разстоянието между анода и катода. Затова за пускането на един йонолет ще се изисква толкова голям двигател, че практически самото летателно средство ще се намира вътре в него. А това означава, че йонолетът вероятно ще бъде много голям и кръгъл.

С други думи, кой знае – някой ден може да видим истински безшумни летящи чинии с възможност за вертикално излитане и кацане.

Източник: Hi-News.ru