Những tấm ván trượt này có thể hoạt động trên thực tế ... nhưng chỉ trên mặt trăng

Dec 22 2021

“Các kỹ sư hàng không vũ trụ của MIT đang thử nghiệm một khái niệm cho một máy bay lượn lơ lửng có thể bay lên bằng cách khai thác điện tích tự nhiên của mặt trăng. Hình minh họa này cho thấy một hình ảnh khái niệm về rover.

Những nỗ lực tái tạo ván trượt trong Back to the Future II cho đến nay đã gây thất vọng về khả năng tự cân bằng, những phương tiện hai bánh thường xuyên bốc cháy hoặc những bệ nổi chạy bằng động cơ phản lực đòi hỏi một phi công có tay nghề cao. Nhưng như các kỹ sư của MIT đã đề xuất gần đây , việc tạo ra một phương tiện bay có thể không quá khó nếu tất cả chúng ta đều chỉ sống bằng nghề.

Hầu hết các phương tiện bay có tính cơ động cao được tạo ra cho đến nay đều hoàn toàn phụ thuộc vào bầu khí quyển của Trái đất để bay lên bầu trời. Cánh của máy bay cần không khí để tạo ra lực nâng, trong khi cánh quạt cần không khí để tạo ra lực đẩy. Tên lửa không cần bầu khí quyển để tự đẩy hoặc chế tạo — đó là cách chúng tôi có thể đưa con người đến nơi và đưa họ trở về Trái đất an toàn — nhưng là phương tiện có thể tái sử dụng, chúng đòi hỏi những nỗ lực bảo dưỡng và tiếp nhiên liệu đáng kể sau chuyến bay trước khi chúng có thể được sử dụng lại.

Đây là lý do tại sao chúng ta có xu hướng dựa vào các phương tiện có bánh để khám phá các thiên thể khác không có đủ bầu khí quyển để hỗ trợ chuyến bay. Nhưng một chiếc rover phải chịu đựng rất nhiều hao mòn khi lăn trên địa hình cằn cỗi, nhiều đá, ngay cả khi vận hành ở tốc độ hạn chế vì lý do an toàn. Bay lên bầu trời, như trực thăng Ingenuity trên sao Hỏa, là một cách an toàn hơn để khám phá một hành tinh khác hoặc các thiên thể như tiểu hành tinh ở tốc độ cao hơn để tăng đáng kể phạm vi khám phá của chúng, nhưng đó không phải là một lựa chọn trên những nơi như mặt trăng.

Không có bầu không khí không nhất thiết là một vấn đề, và trên thực tế, thực sự có thể là một lợi thế. Nó để bề mặt của mặt trăng tiếp xúc trực tiếp với mặt trời, khiến nó tạo ra một điện trường đủ mạnh để làm cho các hạt bụi thực sự trôi nổi ( không giống như tác động của tĩnh điện lên tóc của một tình nguyện viên tại một trung tâm khoa học) . Các điện tích bề mặt không đủ mạnh để giữ một chiếc máy bay nhỏ, nhẹ nổi lên trước lực hút của mặt trăng, nhưng các kỹ sư của MIT đã đưa ra một cách tiếp cận khác để "tạo ra một lực đẩy tương đối lớn giữa phương tiện và mặt đất" có thể cho phép một người lái máy bay nặng tới 2 pound để bay trên bề mặt mặt trăng.

Để có được một chiếc máy bay lớn hơn để bay lên mặt trăng sẽ dựa vào chiến lược gồm hai phần. Đầu tiên là trang bị cho chiếc xe những bộ đẩy ion thu nhỏ được kết nối với một bể chứa muối nóng chảy ở nhiệt độ phòng. Khi một điện áp nhỏ được đặt vào muối nóng chảy, "các ion của chất lỏng được tích điện và phát ra dưới dạng chùm qua các vòi phun với một lực nhất định." Đó là một ý tưởng đã được sử dụng để đẩy các tàu vũ trụ nhỏ trong không gian nơi lực hấp dẫn là nhỏ nhất. Để làm cho một chiếc thủ công nhỏ bay lên trên bề mặt của mặt trăng, nơi vẫn chịu sức hút bằng 1/6 của Trái đất, các kỹ sư của MIT đã thu thập các con số và kết luận rằng có thể thêm các động cơ đẩy bổ sung để bắn ra các ion dương làm tăng điện tích bề mặt của mặt trăng, và đến lượt nó, tạo ra một lực mạnh hơn đẩy lên máy bay đang bay.

“Hình ảnh này cho thấy sơ đồ thiết lập thử nghiệm. Thiết kế sử dụng các chùm ion cực nhỏ để sạc điện cho xe và bề mặt bên dưới mà không cần ít điện năng. Sự tăng cường ion như vậy có thể đủ mạnh để đẩy một chiếc xe nặng 2 pound lên mặt trăng và các tiểu hành tinh lớn ”.

Một lượng điện tối thiểu sẽ cần thiết để đẩy một chiếc máy bay đi 2 vòng lên khoảng một cm trên bề mặt mặt trăng và để kiểm tra ý tưởng, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một chiếc xe thử nghiệm trọng lượng nhẹ (khoảng 60 gram) trong phòng thí nghiệm với một ion bộ đẩy hướng lên để mô phỏng lực hấp dẫn của mặt trăng, bốn bộ hướng xuống để chống lại nó và các bộ phận khác, bao gồm hai lò xo “được hiệu chỉnh để chống lại lực hấp dẫn của Trái đất,” để tái tạo tốt nhất các điều kiện trên mặt trăng. Các kết quả của thử nghiệm phù hợp với kết quả lý thuyết mong đợi, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng một máy bay lượn được cung cấp năng lượng theo cách này có khả năng nổi cao hơn nữa hoặc có khả năng được chế tạo nặng hơn với các thiết bị khoa học bổ sung trên tàu.

Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một thiết bị di chuyển tận dụng các điều kiện độc đáo trên các mặt trăng và tiểu hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta để giúp khám phá và di chuyển trên các địa hình chưa biết dễ dàng hơn bằng cách chỉ cần lơ lửng ngay trên chúng — loại bỏ các biến chứng bổ sung của các phương tiện có bánh hoàn toàn. Nó có nghĩa là nếu và khi các phi hành gia quay trở lại mặt trăng, họ sẽ di chuyển từ miệng núi lửa này sang miệng núi lửa khác trên ván trượt? Làm cho một chiếc tàu lượn nặng 2 pound bay lên là một nhiệm vụ dễ dàng hơn đáng kể so với việc nâng một phi hành gia nặng 180 pound mặc bộ đồ không gian nặng 280 pound, nhưng phương pháp mới này vẫn chưa được thử nghiệm thực sự trên thiên thể láng giềng của chúng ta, vì vậy nó vẫn còn phải được xem xét bao xa công nghệ có thể được thúc đẩy. Những gì chúng ta biết là ít nhất không có khối nước lớn trên mặt trăng để tạo thành một cuộc rượt đuổi bằng ván trượt thú vị.