Słyszeliście o napędzie, który funkcjonuje bez udziału konwencyjnego paliwa kopalnianego i, co więcej, początkowo wydawał się być sprzeczny z jedną z podstawowych zasad fizyki newtonowskiej – zasady zachowania pędu? Brzmi to niczym technologia rodem ze „Star Treka”, jednak w rzeczywistości to idea napędu jonowego, który jest furtką dla długofalowych, załogowych misji kosmicznych oraz nadchodzącą rewolucją dla lotnictwa na Ziemi. Jedną z pierwszych osób, które myślały o napędzie jonowym był Konstantin Tsiolkovski. Niestety w 1911 roku temat nie ruszył z miejsca i ostatecznie skończyło się na samym pomyśle. Pierwsze eksperymenty na mocno ograniczonych prototypach laboratoryjnych przeprowadzono już 5 lat później, ale pierwszy w pełni sprawy silnik o napędzie jonowym pojawił się dopiero w 1959 roku w laboratorium NASA. Sami więc widzicie, nowatorskie napędy, które są obecnie wdrażane w życie, w wielu przypadkach dopracowywane są przez wiele dekad.

„Gdy wszyscy wiedzą, że coś jest niemożliwe, przychodzi ktoś, kto o tym nie wie, i on to robi” – powiedział kiedyś Albert Einstein.

Na czym polega zasada działania napędu jonowego?

Napęd jonowy w dużym skrócie można przyrównać do silnika elektrycznego na gaz. Rolę paliwa odgrywa w tym przypadku światło przechwytywane na ogniwach fotoelektrycznych. Przyspieszając jony, pojawia się ciąg pchający pojazd z wydajnością około 10 razy większą niż w przypadku klasycznych napędów rakietowych. Potężny strumień jonów tworzony jest przy użyciu elektrod o dużej mocy, zdolnych do jonizacji i przyspieszania cząstek powietrza. Generowana siła napędowa jest na tyle duża, że umożliwia realizację stabilnego lotu. Przez wiele lat fani lotnictwa korzystali z tego efektu, bawiąc się małymi konstrukcjami zdolnymi do zawiśnięcia w powietrzu.

Dotąd błędnie zakładaliśmy, że nie jesteśmy w stanie wytworzyć wystarczającej siły jonowej, aby zrealizować lot większego samolotu.

Dowodem jest film z prezentacji eksperymentu, który znajdziecie poniżej. W najbliższej przyszłości napęd ten może zasilić ciche, długodystansowe drony, a stąd już niedaleko do hybrydowych Boeingów. Naukowcy z MIT (Massachusetts Institute of Technology) postanowili wdrożyć kosmiczny napęd z pierwotnego założenia w życie codzienne. To dobra odmiana, bowiem przez ostatnie 100 lat praktycznie każdy samolot latał za pomocą części ruchomych. Ta era powoli się kończy.

W ostatnim czasie przeprowadzono pierwszy w historii lot samolotu bez ruchomych części układu napędowego. Lekka konstrukcja bez śmigieł czy turbin, w ciszy i nie emitując spalin wzbiła się w powietrze na odległość testową 60 metrów, czyli tyle, ile liczy długość hali sportowej MIT. Aby uzyskać jednoznaczne wyniki eksperymentu, lot ten zrealizowano z uwzględnieniem dziesięciu powtórzeń z jednoznacznym efektem. Twórcą nowego typu samolotu jest Steven Barrett, profesor aeronautyki i astronautyki w MIT. – To pierwszy w historii ciągły lot samolotu bez ruchomych części układu napędowego. Potencjalnie otwieramy nowe, nieznane możliwości w lotnictwie. Nasze samoloty są ciche, prostsze mechanicznie i nie emitują spalin – podsumował wyniki eksperymentu w wywiadzie dla prasy.

W przypadku Baretta dostosowanie napędu jonowego dla samolotu trwało około dziewięć lat.

Koncept, który wzniósł się w powietrze, przypomina duży szybowiec. Samolot waży 5 kilogramów i ma 5-metrową rozpiętość skrzydeł.

Pod skrzydłami ma zamontowaną sieć cienkich drutów i elektrod. Wewnątrz samolotu znajdują się akumulatory litowo-polimerowe, które dostarczają energii na poziomie 40 000 woltów i tworzą „wiatr jonowy”. Konstrukcja może lecieć z prędkością niecałych 20 kilometrów na godzinę i nie potrzebuje żadnego paliwa. – Wciąż jest daleko od samolotu, który może wykonać pożyteczną misję. Musi być bardziej wydajny, latać dłużej i przede wszystkim na zewnątrz – zaznaczył na koniec Barrett. Zespół MIT z Barrettem na czele nadal pracuje nad zwiększeniem wydajności ich konstrukcji i wdrożeniem ich w komercyjne zastosowania.

Więcej na temat próby Barretta znajdziecie w poniższym materiale:

Tekst: PM