I noen science fiction filmer løftes fartøyene fra bakken ved hjelp av en ukjent kraft og fyker avgårde. Benytter de seg kanskje av ionvind?

Steven Barrett og kollegaer ved MIT - Massachusetts Institute of Technology har nå klart å holde et modellfly på vingene, kun ved hjelp av luftpartikler i møte med høy spenning. Denne måten å drive et flyvende fartøy på er lydløs og krever ingen bevegelige deler eller forbrenning. Forskerne har nå publisert sine funn i tidsskriftet Nature.

Les også

Dette flyet kan fly Oslo-Bergen elektrisk på én time

Flyet hadde fem meters vingespenn og veide 2,4 kilo. Ingen har tidligere klart å fly ved hjelp av electroaerodynamics, som forskerne kaller konseptet.

Barrett sier at inspirasjonen til flyet delvis kom fra TV-serien Star Trek.

- Det fikk meg til å tenke at i framtiden så bør ikke fly trenge propeller og turbiner. Flyene burde være mer som i Star Trek, og ta av med en blå glød og gli stille avsted, sier han i en pressemelding.

Barrett har jobbet med ideen om å designe et fly uten bevegelige deler i ni år. Etter mange forsøk greide teamet hans å lage en vellykket modell som fløy 60 meter 10 ganger. Forsøkene måtte gjøres innendørs av sikkerhetshensyn, så lengden på flyveturene ble begrenset av størrelsen på gymsalen ved MIT.

Tidligere sett på som umulig

Flymodellen inneholdt en spesialutviklet ultra-høyspenningsomformer og batterier.

Kan denne teknologien også brukes til å fly mennesker? Tidligere ble det sett på som umulig. Men forskerne skriver at denne muligheten er åpen med videre utvikling av teknologien. De ser for seg at ionvind kan brukes som kraft i fly drevet av solenergi.

- Dette var det enkleste modellen vi kunne designe som beviste at et «ionfly» kan fly, sier Barret.

- Det er fortsatt en vei å gå til en farkost som kan brukes til noe nyttig. Det trenger å være mer effektivt, fly lenger, og kunne fly ute.

Trodde han hadde funnet antigravitasjon

Oppdagelsen av electroaerodynamics kan dateres bak til 20- tallet, da Thomas Townsend Brown eksperimentere med elektroder og høy spenning.

Han mente å ha oppdaget antigravitasjon, en hypotetisk fysisk kraft som opphever tyngdekraften. Hele livet forsøkte Brown forgjeves å selge oppdagelsen sin til industri og militæret. Men det var ikke antigravitasjon som Brown hadde funnet i sine eksperimenter, det var electroaerodynamics, der ladde partikler dytter nøytrale partikler i lufta og lager en vind som gir oppdrift.

I nyere tid har konseptet vært mye brukt i hobbyforsøk. Du kan selv se effekten av ionvind med en enkel trekant av trepinner, metalltråd, folie og en spenningskilde. Men forsøket er ikke helt risikofritt.

Første del av en lang utvikling

SINTEF-forsker Ole Martin Løvvik jobber i likhet med MIT-forskerne med å utvikle teknologi der noe skjer selv om ingenting beveger seg, for eksempel å lage strøm fra varme.

- Jeg tror vel at fremtiden er i den retningen, sier Løvvik, som også er professor i strukturfysikk ved Universitetet i Oslo.

Han synes det blir spennende å se hvordan ionvind kan brukes på sikt. Han tror at hovedfordelen med det første, er at teknologien er lydløs. Man kan derfor se for seg at konseptet kan brukes for å fly droner som ikke lager lyd.

- I første omgang vil man nok lage noe som ligner på seilfly. Droner er nok litt lenger unna, for de trenger veldig høy energitetthet og spenningstetthet. Du må klare å generere høy spenning uten at det veier for mye. Det er en kjempeutfordring, og det har man ikke klart å løse før nå. Forskerne har laget en spesialdesignet transformator som er mye lettere enn det man har klart tidligere, det er hva som har muliggjort dette flyet.

Han tror at flymodellen vil kunne optimeres på mange måter når det gjelder batteri, designet av elektrodene, designet av vingene og så videre.

- De kan jo ikke ha denne modellen flyvende rundt ute. Høyspenningsvaierne i vingene vil fare som en fluefanger gjennom lufta, de kommer til å grille alle småfugl den møter på sin vei. Det er altså mye der som må løses.

I tillegg produseres det ozon når luft ioniseres. Ozon er bra å ha langt oppe i atmosfæren, men gassen er giftig for mennesker og dyr. Dette må også løses.

- Det vi ser er kanskje første del av en lang utvikling som til slutt vil føre til et gjennombrudd. Kanskje vil elektriske fly i fremtiden bruke dette prinsippet og ikke det som vi tenker oss i dag, sier Løvvik.

Slik fungerer modellen

I vingene på flymodellen er tynne metalltråder plassert noen centimeter ovenfor små vinger som danner et gitter. Det er i mellomrommene at kilden til framdriften produseres. De tykke, svarte vingene på toppen er kun for å få svev.

Metalltrådene er ladet med en veldig høy spenning, så mye som 20 000 volt. Til sammenligning har et vanlig AA batteri en spenning på 1,5 volt.

Den høye spenningen river elektroner fra luftatomer som befinner seg rundt metalltrådene. Atomene blir dermed til positive ioner. Vingene overfor har en spenning på – 20 000 volt, og det dannes et elektrisk felt mellom punktene. De positive ionene trekkes mot den den negativt ladde vingen. På veien dytter de med seg masser av nøytralt ladde luftpartikler.

Det er denne dyttingen av luft som fører til framdriften. Bak flyet står det ut en vind av partikler.

Referanse: Haofeng Xu m.fl: "Flight of an aeroplane with solid-state propulsion", Nature, 21. november 2018. Sammendrag.