Первая демонстрация бесшумных грузовых дронов с ионным двигателем

Компания Undefined Technologies из Флориды утверждает, что ей удалось поднять уровни тяги ионных силовых установок до "беспрецедентного уровня" с помощью технологии "Air Tantrum", позволяющей создавать очень тихих дронов без движущихся частей в двигательной установке, которые выглядят как летающие поддоны.

Все силовые установки устройства обеспечивают тягу за счет движения воздуха или другого топлива, и для подавляющего большинства дронов это означает, что какой-то вентилятор или пропеллер вращаются под углом, чтобы проталкивать воздух и создавать тягу в противоположном направлении. Ионная тяга же полностью электромагнитная.

Принцип работы нового двигателя

В процессе используется высоковольтное электрическое поле для ионизации молекул азота и кислорода в воздухе и освобождения электронов для создания, в первую очередь, множества положительно заряженных молекул азота. Они притягиваются к отрицательно заряженному электроду, обычно в форме плоской экранной сетки, и по мере ускорения сталкиваются с другими молекулами воздуха, создавая ионный ветер. Беспилотный летательный аппарат Undefined с ионным двигателем - не первая машина, использующая эту технологию. НАСА использовали нечто подобное в космосе с 1960-х годов, принося с собой собственное ксеноновое топливо, поскольку в космосе отсутствует воздух для ионизации.

Ближе к Земле, ионные двигатели были скорее научным любопытством, но в последние годы достижения в области хранения энергии побудили исследователей довести эту технологию до совершенства. Примечательно, что один французский проект, схожий по концепции, был запущен еще в 2003 году. Полеты в результате были сняты с использованием одной из лучших камер, доступных в то время, а отснятый материал был закодирован в формате RealVideo, который, как считали, будет актуален долгое время.

Совсем недавно в конце 2018 года команде Массачусетского технологического института удалось реализовать устойчивый полет устройства: квадратный легкий дрон с размахом крыльев 5 метров (16,4 фута). Вскоре после этого Калифорнийский университет в Беркли выпустил ионный квадрокоптер размером с пенни - самый маленький летающий робот из когда-либо созданных.

Теперь Undefined Technologies, стартап, базирующийся в Дорале, примерно в 15 милях от Майами, заявил, что у них есть ионная силовая установка, способная работать с крупным объектом: большим квадратным дроном высотой около 2 футов (0,6 м) и длиной в 4 фута (1,2 м). Это похоже на обычную стопку поддонов, но компания опубликовала видео, на котором эта штука совершает короткий полет.

Об Undefined Technologies и их целях

Undefined Technologies - отличное название для компании в её нынешнем виде. Весь веб-сайт и презентация стартапа сосредоточены на преимуществах беспилотных летательных аппаратов с ионным двигателем, а именно на тихом полете, который, по мнению компании, будет лучше для городского звукового ландшафта, чем дрон с раздражающими жужжащими пропеллерами.

Цель, которую предстоит достичь - 70 децибел. К примеру, последнее устройство Mavic, которым мне довелось управлять, было достаточно громким, чтобы свести с ума мою собаку, хотя стоит отметить, что грузоподъемность дрона поражала. Как именно это простимулирует прорыв в отрасли, не известно.

Вот полный текст раздела технологий на веб-сайте компании: «С тех пор, как Томас Таунсенд Браун обнаружил движущую силу, генерируемую асимметричными электродами в 1921 году, не произошло значительного прорыва, который позволил бы генерировать ионную тягу до уровней, позволяющих разработать аппараты вертикального взлета и посадки в атмосферных условиях. Технология Air Tantrum ™ использует инновационные принципы физики, которые увеличивают тягу до беспрецедентного уровня».

Проблемы с которыми предстоит столкнуться

Благодаря участию в ранних тестах технологии я немного знаю об Air Tantrums, но мы постараемся связаться с командой и узнать больше. Между тем, вот некоторые проблемы, которые могут возникнуть: во-первых, эти дроны должны быть довольно большими и чрезвычайно легкими, чтобы нести необходимые ресурсы, компьютеры, камеры, инструменты и груз, а это означает, что они будут громоздкими, и даже если делать их из прочных материалов, вроде углеволокна, они могут быть хрупкими. Во-вторых, размер дронов сделает их легкой мишенью для ветра, а это означает, что на самостабилизацию будет затрачиваться значительно больше энергии, чем если бы это был небольшой квадрокоптер.

И из видео, которое мы видели до сих пор, неясно, насколько отзывчивы ионные двигательные установки и как быстро они могут генерировать мгновенную тягу, необходимую для устойчивости при изменении ветра. На видео все выглядит действительно ненадежно. В-третьих, мы не знаем, насколько эффективны эти двигатели по сравнению с винтами. В-четвертых, без реакции на крутящий момент нескольких вращающихся пропеллеров, которые можно использовать, неясно, как ионный дрон будет контролировать свои действия в воздухе. В-пятых, мы не знаем, насколько хорошо он будет масштабироваться.

Команда Беркли, ответственная за создание дрона размером с пенни, казалось, чувствовала, что ионная силовая установка имеет больше смысла, чем меньший масштаб, и даже их квадрокоптер сильно ограничен современной технологией батарей. Квадрокоптер на видео Undefined выглядит довольно большим, и все же очень сложно определить его размеры только по разметке на стенах. В видео дрон летает всего несколько секунд с выключенным звуком, и мы слышим только игру на виолончели вместо звуков самого устройства.

Так что есть множество вопросов, на которые нужно ответить, прежде чем технология Air Tantrum сможет «преобразовать сферу транспорта». Мы достаточно заинтересованы, чтобы узнать больше, но Undefined нужно будет многое определить в отношении таких вещей, как тяга, вес, физические размеры, потребление энергии, грузоподъемность, долговечность и отзывчивость устройства, не говоря уже о том, какие именно принципы лежат в основе «инновационной физики». Посмотреть видео можно здесь