Οι ιπτάμενοι δίσκοι είναι πραγματικοί (αλλά κατασκευάστηκαν από το MIT, όχι από εξωγήινους)

Για χρόνια – 74,52 χρόνια, για την ακρίβεια – η ιδέα των διαπλανητικών ταξιδιωτών που μας επισκέπτονται με ιπτάμενους δίσκους ήταν βασικός πυλώνας της επιστημονικής φαντασίας και των θεωριών συνωμοσίας. Αλλά εδώ είναι η ανατροπή:τι θα γινόταν αν εμείς ήταν όλοι οι ιπτάμενοι δίσκοι;

Μπείτε στο Τμήμα Αεροναυτικής και Αστροναυτικής του MIT, όπου οι μηχανικοί εργάζονταν πάνω σε κάτι από ένα μυθιστόρημα του H. G. Wells:ένα σεληνιακό ρόβερ σε σχήμα δίσκου που μπορεί να αιωρείται κατά μήκος της Σελήνης χρησιμοποιώντας μικροσκοπικούς ιοντικούς προωθητές που τροφοδοτούνται από το φυσικό πεδίο δύναμης της Σελήνης.

«Σκεφτόμαστε να το χρησιμοποιήσουμε όπως οι αποστολές Hayabusa που εκτοξεύτηκαν από την ιαπωνική διαστημική υπηρεσία», εξήγησε ο Oliver Jia-Richards, επικεφαλής συγγραφέας μιας μελέτης σκοπιμότητας για το έργο που δημοσιεύθηκε τον Μάρτιο. «Αυτό το διαστημόπλοιο λειτουργούσε γύρω από έναν μικρό αστεροειδή και ανέπτυξε μικρά ρόβερ στην επιφάνειά του. Ομοίως, πιστεύουμε ότι μια μελλοντική αποστολή θα μπορούσε να στείλει μικρά αιωρούμενα ρόβερ για να εξερευνήσουν την επιφάνεια της Σελήνης και άλλους αστεροειδείς.»

Δεν είναι τόσο παράλογο όσο ακούγεται. Σε αντίθεση με τη Γη, και ακόμη και (αν και σε πολύ μικρότερο βαθμό σε ορισμένες περιπτώσεις) τους άλλους πλανήτες του Ηλιακού μας Συστήματος, η Σελήνη και οι αστεροειδείς έχουν βασικά μηδενική ατμόσφαιρα. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αρκετά περίεργα αποτελέσματα:οι επιφάνειές τους, ουσιαστικά γυμνές στην ακτινοβολία από τον Ήλιο και το περιβάλλον πλάσμα, δημιουργούν ηλεκτρικά πεδία που απωθούν τα αντικείμενα μακριά από το έδαφος. Στη Σελήνη, είναι αρκετά ισχυρό ώστε να αιωρείται σκόνη σε ύψος μεγαλύτερο από ένα μέτρο.

Φυσικά, τα διαστημικά σκάφη είναι συχνά αρκετά μεγαλύτερα από τα σωματίδια σκόνης – αλλά αυτό δεν αποτελεί πρόβλημα για μια ομάδα μηχανικών που έχουν εκπαιδευτεί από το MIT και τη NASA. Το rover είναι κατασκευασμένο με Mylar:ένα είδος πολυεστερικής μεμβράνης που βραβεύεται στην αεροδιαστημική βιομηχανία για την υψηλή αντοχή εφελκυσμού, σταθερότητα και ηλεκτρική μόνωση. Σε ένα χωρίς αέρα, άγονο περιβάλλον, το Mylar θα ταίριαζε φυσικά με το φορτίο που προέρχεται από το έδαφος και, όπως οι μαγνήτες με τους οποίους πειραματιστήκαμε στη φυσική της όγδοης τάξης, οι δύο επιφάνειες θα απωθούνταν η μία την άλλη, αιωρώντας έτσι το ρόβερ.

«Αυτό το είδος ιοντικού σχεδιασμού χρησιμοποιεί πολύ λίγη ισχύ για να παράγει πολλή τάση», εξήγησε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Paolo Lozano. "Η ισχύς που απαιτείται είναι τόσο μικρή, μπορείτε να το κάνετε σχεδόν δωρεάν."

Αυτή η φυσική απώθηση μπορεί να είναι καλή για μικρούς αστεροειδείς, αλλά η Σελήνη έρχεται με ένα επιπλέον εμπόδιο:το μέγεθός της. Αν και είναι σχετικά μικροσκοπικό από το πλεονέκτημά μας – η Σελήνη, τελικά, δεν είναι τόσο ευρεία όσο η Αυστραλία – ο πλησιέστερος γείτονάς μας στον νυχτερινό ουρανό είναι εύκολα αρκετά μεγάλος ώστε να τραβήξει ένα μικρό ρόβερ στο βαρυτικό του πεδίο.

Αρχικά, η ομάδα μοντελοποίησε το ρόβερ ως εξοπλισμένο με προωθητές που αντλούσαν αρνητικά φορτισμένα ιόντα – πράγμα που το καθιστούσαν θετικά φορτισμένο, όπως η σεληνιακή επιφάνεια. Θεωρητικά, αυτό θα έπρεπε να κάνει τα δύο σώματα να απωθούν το ένα το άλλο και να ωθήσει το ρόβερ μακριά από το έδαφος, αλλά η ομάδα σύντομα διαπίστωσε ότι η δύναμη που δημιουργήθηκε δεν ήταν αρκετή.

«Τότε σκεφτήκαμε, τι θα συμβεί αν μεταφέρουμε το δικό μας φορτίο στην επιφάνεια για να συμπληρώσουμε το φυσικό του φορτίο;» είπε η Jia-Richards. Με άλλα λόγια, η ομάδα πρότεινε, τι θα γινόταν αν το rover μπορούσε να στείλει δέσμες θετικών ιόντων στη Σελήνη, ενισχύοντας το φυσικό του ηλεκτρικό πεδίο; Θα μπορούσε αυτό να είναι αρκετό για να κατεβάσει το rover από το έδαφος;

Ένα σύντομο μαθηματικό μοντέλο αργότερα, και η ομάδα ήταν πεπεισμένη:κατ 'αρχήν, θα μπορούσε να λειτουργήσει. Με επιπλέον προωθητές για την ενίσχυση της δύναμης της Σελήνης εναντίον της, ένα μικρό, περίπου 0,9 κιλών (2 λίβρες) ρόβερ θα μπορεί να αιωρείται περίπου ένα εκατοστό (0,4 ίντσες) από τη σεληνιακή επιφάνεια – ανοίγοντας νέους διαδρόμους για εξωγήινη εξερεύνηση.

"Με ένα αιωρούμενο rover, δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για τροχούς ή κινούμενα μέρη", λέει ο Lozano. "Το έδαφος ενός αστεροειδούς θα μπορούσε να είναι εντελώς ανώμαλο και εφόσον είχατε έναν ελεγχόμενο μηχανισμό για να κρατάτε το ρόβερ σας να επιπλέει, τότε θα μπορούσατε να περάσετε σε πολύ ανώμαλο, ανεξερεύνητο έδαφος, χωρίς να χρειάζεται να αποφύγετε τον αστεροειδή φυσικά."

Το καλύτερο κομμάτι? Αυτή η ιδέα επιστημονικής φαντασίας έχει ήδη αποδειχθεί ότι λειτουργεί στον πραγματικό κόσμο. Οι ερευνητές πειραματίστηκαν με ένα μικρό εξαγωνικό όχημα δοκιμής - περίπου στο μέγεθος της παλάμης σας και βάρους μόλις 60 γραμμαρίων (2,1 ουγγιές) - εξοπλισμένο με πέντε προωθητές ιόντων:ο ένας δείχνει προς τα πάνω, οι υπόλοιποι προς τα κάτω. Σε μια εξειδικευμένη διάταξη σχεδιασμένη για να εξουδετερώσει τις ατμοσφαιρικές συνθήκες και τη βαρυτική δύναμη της Γης, η ομάδα μπόρεσε να αιωρήσει το εξαγωνικό δοκιμαστικό ρόβερ με αποτελέσματα που ταίριαζαν ακριβώς με τις προβλέψεις της.

Και ενώ το να σηκώνετε ένα ρόβερ 2 κιλών 1 εκατοστό από το πάτωμα μπορεί να μην ακούγεται ως επίτευγμα, η Jia-Richards εξήγησε ότι αυτό είναι μόνο η αρχή.

«Καταρχήν, με καλύτερο μόντελινγκ, θα μπορούσαμε να ανυψωθούμε σε πολύ υψηλότερα ύψη», είπε – και ενώ γνωρίζουμε ότι ήταν μάλλον Μιλώντας μόνο για εξερεύνηση χωρίς πληρώματα, δεν μπορούμε παρά να ελπίζουμε ότι αυτό σημαίνει ότι οι μελλοντικές βάσεις της Σελήνης θα έρχονται με τον δικό τους στόλο ιπτάμενων αυτοκινήτων, à la The Jetsons . Hooba-dooba-dooba!