Америкалик олимлар ион двигателида ишловчи илк учоқни яратди. Унинг ўзига хослиги нимада?

Яқинда Массачусетс технология институти тадқиқотчилари ион двигателида ишловчи илк учоқни яратгани ҳақидаги хабарлар кенг тарқади ва муайян давраларда шов-шувга сабаб бўлди. Унинг ўзига хосликлари нима, янги қурилма фан оламида қандай ўзгаришларга олиб келади – бу ҳақда физик олим Пўлат Тожимуродов жавоб беради.

Ҳаво кемалари – самолётлар, яъни учоқлар қандай учишини биласизми? Эътибор берган бўлсангиз, уларнинг қанотлари ясси эмас, олд томони юпқароқ, орқаси эса қалин, шунинг ҳисобига қанотнинг уст қисми қия жойлашган. Учоқ ҳаракатланганида қанотнинг устидан келган ҳаво сиқилади, натижада унинг тезлиги ортади. Қанотнинг остки томони эса нисбатан текисроқ, у ердан ўтган ҳавонинг тезлиги ўзгармайди.

Суюқликлар ва газлардаги оқим қонуниятларини тавсифловчи Бернулли қонунига кўра тез оқаётган газнинг босими камроқ бўлади. Қўпол ўхшатиш қиладиган бўлсак, тез оқаётган газ гўёки катта босим кўрсатишга "улгурмайди". Учоқ қанотининг устидан оқиб ўтаётган ҳаво тезлиги каттароқ бўлгани туфайли қанот устидаги босим унинг остидаги босимга қараганда кичикроқ бўлади ва натижада қанотни юқорига кўтарувчи куч ҳосил бўлади. Учоқ қанча тез ҳаракатланса, бу куч ҳам шунча катта бўлиб, охир-оқибат учоқни пастга тортувчи оғирлик кучини енгиб ўтади ва у ҳавога кўтарилади. Демак, учоқни ҳавога кўтариш учун унга етарлича катта тезлик бера олсак бас.

Ана шундай катта тезликка эришиш учун замонавий катта учоқларда қудратли двигателлар ўрнатилади. Ички ёнув двигателлари тўғридан-тўғри учоқ ғилдиракларини айлантирса, реактив двигателлар ёқилғи газларини катта тезликда орқага отиш орқали учоқни тезлаштиради. Ҳар иккала турдаги двигател катта миқдорда ёқилғи сарфлайди ва бунда ҳосил бўлган газларни атмосферага чиқариб, ҳавони ифлослантиради.

Буларга муқобил сифатида элетродинамик двигателни келтириш мумкин. Ғояси ўтган асрнинг 20-йилларида таклиф этилган бу двигател ишлаш принципи бўйича реактив двигателга жуда ўхшайди, фақат унда ҳаракат ҳосил қилиш учун ёнилғи газлари эмас, ионлар – қўшимча зарядга эга бўлган атом ёки молекулалар отилиб чиқади. Ионлар массаси кичик бўлгани сабабли уларга жуда катта тезлик бериш мумкин. Ион двигателлари амалда яратилган, бироқ самарадорлиги пастлиги туфайли шу кунгача фақат космик аппаратларда ишлатилган – қаршилик кучи йўқ бўлган коинотда кичик куч билан ҳам ҳаракат ҳосил қилиш мумкин. Лекин ҳатто коинотда ҳам ион двигателлар бевосита ҳаракатланиш учун эмас, фақат манёврлар учун ишлатилади.

Энди Массачуссетс технология институти (MIT) тадқиқотчилари яратган учоқнинг фюзеляжида қувватли литий-полимер батареялари ўрнатилган бўлиб, бу батареялар таъминот блоки орқали учоқ қанотлари бўйлаб тортилган симларга уланган. Қурилма ишга тушган пайт таъминот блоки батареялардан олган электр энергияни симларга 40000 вольт кучланиш бериш орқали уларни мусбат зарядлайди. Натижада симлар ўз атрофидаги ҳаво молекулаларидан манфий зарядланган электронларни суғуриб олади, ҳаво молекулалари мусбат ионларга айланади. Улар эса учоқнинг орқа томонидаги манфий электродларга тортилиш оқибатида жуда катта тезликда орқага отилади ва худди реактив двигателдаги газ оқими каби учоқни ҳаракатга келтиради.

Учоқнинг тажриба учун қурилган прототипининг катталиги 5 метр. Тадқиқотчилар уни ўн марта учириб, турғун ҳаракатга эришиш мумкинлигини кўрсатиб беришди. Бу тўғрисидаги мақола 21 ноябрь куни Nature илмий журналида чоп этилди.

Албатта, 5 метрли кичкинагина тажрибавий қурилма ҳеч қандай амалий аҳамиятга эга эмас, бироқ бу тажриба кўп йиллардан буён иложсиз деб ҳисобланган ион двигателли учоқлар қуриш мумкин эканлиги, унинг аввалги ҳисоб-китобларда кўрсатган жуда паст самарадорлигини технологиялардан ақл билан фойдаланиб анча-мунча ошириш мумкинлигини кўрсатди.

Хўш, ион двигател ёрдамида ҳаракатланувчи учоқнинг бошқа турдагиларидан нима устунликлари бор? Биринчидан, унда қазилма ёқилғидан фойдаланилмайди ва у ҳавога заҳарли газларни чиқармайди. Иккинчидан, унда пропеллер ҳам, турбина ҳам, умуман ҳеч қандай ҳаракатланувчи қисм йўқ, натижада у деярли ҳеч қандай шовқин чиқармайди.

Жамоа раҳбари Стивен Барретнинг айтишича, бундай ҳаво кемаси яратишга уларни қисман "Star Trek" телесериали илҳомлантирган. У ердаги футуристик, шовқинсиз, ҳавода "сузиб" юрувчи шаттллар унга жуда катта таъсир ўтказган.

Барретнинг ўзи кашфиётни қуйидагича баҳолайди:

"Бу – двигатель тизимида ҳаракатланувчи қисмлари йўқ учоқнинг тарихда биринчи марта ўз-ўзини таъминлаган ҳолда учиши. Бу кашфиёт авиация учун сокинроқ, механик жиҳатдан соддароқ, чиқиндисиз янги ўрганилмаган имкониятларни очиб беради".
“Замин” янгиликларини “Инстаграм”да кузатиб боринг