המטוס תוכנן שלא יהיה תלוי בדלק מאובנים או בסוללה מכיוון שלא יהיה לו שום חלק נע
מאז הגילוי של מטוס לפני יותר מ-100 שנים, כל טיסה מכונה או כלי טיס בשמיים עפים משתמשים בחלקים נעים כמו מדחפים, מנוע סילון, להבי טורבינה, מאווררים וכו' אשר מקבלים כוח משריפת דלק מאובנים או באמצעות סוללה שיכולה לייצר אפקט דומה.
לאחר מחקר של כמעט עשור, מדעני אווירונאוטיקה ב-MIT בנו והטיסו לראשונה מטוס שאין לו חלקים נעים. שיטת ההנעה המשמשת במטוס זה מבוססת על עיקרון הדחף האלקטרו-אירודינמי ונקראת 'רוח יונים' או הנעת יונים. לכן, במקום מדחפים או טורבינות או מנועי סילון המשמשים במטוסים קונבנציונליים, המכונה הייחודית והקלה הזו מופעלת על ידי 'רוח יונית'. ניתן להפיק את ה'רוח' על ידי העברת זרם חשמלי חזק בין אלקטרודה דקה לעבה (מופעלת באמצעות סוללות ליתיום יון) מה שגורם ליינון של גז ובכך לייצר חלקיקים טעונים הנעים במהירות הנקראים יונים. הרוח היונית או זרימת היונים מתנפצות למולקולות אוויר ודוחפות אותן לאחור, מה שנותן למטוס את הדחף לנוע קדימה. כיוון הרוח תלוי בסידור האלקטרודות.
טכנולוגיית הנעת יונים כבר נמצאת בשימוש על ידי נאס"א בחלל החיצון עבור לוויינים וחלליות. בתרחיש זה מכיוון שהחלל הוא ואקום, אין חיכוך ולכן די פשוט להניע חללית להתקדם ומהירותה גם גדלה בהדרגה. אבל במקרה של מטוסים על פני כדור הארץ מובן כי שלנו של כוכב הלכת האטמוספירה צפופה מאוד כדי לגרום ליונים להניע מטוס מעל פני הקרקע. זו הפעם הראשונה שטכנולוגיית יונים נוסתה להטיס מטוסים על שלנו כוכב לכת. זה היה מאתגר. ראשית כי יש צורך בדחף מספיק כדי לשמור על המכונה בטיסות ושנית, המטוס יצטרך להתגבר על הגרר מהתנגדות לאוויר. האוויר נשלח לאחור ואז דוחף את המטוס קדימה. ההבדל המכריע בשימוש באותה טכנולוגיית יונים בחלל הוא שצריך לשאת גז על ידי החללית שייונן מכיוון שהחלל הוא ואקום בעוד שמטוס באטמוספירה של כדור הארץ מיינן חנקן מאוויר אטמוספרי.
הצוות ביצע סימולציות מרובות ולאחר מכן תכנן בהצלחה מטוס בעל מוטת כנפיים של חמישה מטרים ומשקל של 2.45 קילוגרם. ליצירת שדה חשמלי הוצמדו סט אלקטרודות מתחת לכנפי המטוס. אלה כללו חוטי נירוסטה בעלי מטען חיובי מול פרוסת קצף בעלת מטען שלילי מכוסה באלומיניום. ניתן לכבות את האלקטרודות הטעונות במיוחד באמצעות שלט רחוק ליתר ביטחון.
המטוס נבדק בתוך אולם התעמלות על ידי שיגורו באמצעות בנג'י. לאחר ניסיונות כושלים רבים, המטוס הזה יכול להניע את עצמו להישאר מוטס. במהלך 10 טיסות ניסוי, המטוס היה מסוגל לטוס עד לגובה של 60 מטר פחות כל משקל של טייס אנושי. מחברים מחפשים להגביר את היעילות של העיצוב שלהם ולייצר יותר רוח יונית תוך שימוש במתח נמוך יותר. הצלחתו של עיצוב כזה צריכה להיבדק על ידי הגדלת הטכנולוגיה וזו עשויה להיות משימה בעלייה. האתגר הגדול ביותר יהיה אם גודל ומשקלו של המטוס יגדל ויכסה שטח גדול יותר מכנפיו, המטוס ידרוש דחף גבוה וחזק יותר כדי להישאר צף. ניתן לחקור טכנולוגיות שונות, למשל להפוך את הסוללות ליעילות יותר או אולי באמצעות פאנלים סולאריים, כלומר למצוא דרכים חדשות להפקת היונים. מטוס זה אכן משתמש בעיצוב הקונבנציונלי עבור מטוסים, אך ייתכן שניתן לנסות עיצוב אחר שבו אלקטרודות יכולות לעצב את כיוון המיינן או שניתן להמשיג כל עיצוב חדשני אחר.
הטכנולוגיה המתוארת במחקר הנוכחי יכולה להיות מושלמת עבור מל"טים שקטים או מטוסים פשוטים מכיוון שמל"טים בשימוש כיום הם מקור גדול לזיהום רעש. בטכנולוגיה חדשה זו, זרימה שקטה מייצרת דחף רב במערכת ההנעה שיכול להניע את המטוס על טיסה מתמשכת היטב. זה ייחודי! מטוס כזה לא ידרוש דלקים מאובנים כדי לטוס ולכן לא יהיו לו פליטות מזהמות ישירות. כמו כן, בהשוואה למכונות מעופפות שמשתמשות במדחפים וכו' זה שקט. התגלית הרומן מתפרסמת ב טבע.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Xu H et al. 2018. טיסה של מטוס עם הנעה מוצק. טֶבַע. 563 (7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9
***
