Уже в ближайшем будущем станет актуальным вопрос создания транспорта для проведения исследований на других планетах, Луне и астероидах. Небесные тела, лишенные атмосферы, в отличие от Марса, на котором уже испытан вертолет Ingenuity, не позволят использовать традиционные земные технологии. Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) предложили концепцию футуристического левитирующего космического аппарата, способного передвигаться в безвоздушном пространстве небесных тел. Идея изучается на примере исследования Луны, где левитация становится возможной благодаря естественному заряду нашего спутника.
Отсутствие атмосферы на Луне и других небесных телах приводит к тому, что здесь формируется поверхностное электрическое поле, генерируемое от прямого взаимодействия поверхности с солнечным ветром и материей в межпланетном пространстве. Такой поверхностный заряд на Луне позволяет поднимать частички лунной пыли на высоту до одного метра. Это явление напоминает опыт со статическим электричеством, которое заставляет волосы человека вставать дыбом.
Ученые из NASA рассматривали возможность применения естественного поверхностного заряда для левитации планера с крыльями, сделанными из майлара — материала, который естественным образом удерживает такой же заряд, как и поверхности на безвоздушных небесных телах. Учитывая тот факт, что одинаково заряженные поверхности должны отталкиваться друг от друга, инженеры рассчитали силу, позволяющую планеру отрываться от поверхности. При этом решается много проблем с передвижением исследовательского ровера по неровной поверхности небесных тел. «Парящему вездеходу» не требуются колеса и движущиеся детали.
Тем не менее подобная конструкция, вероятно, будет ограничена небольшими астероидами, поскольку более крупные небесные тела потребуют более сильное противодействие гравитационному притяжению. Решение, предложенное инженерами MIT, позволит преодолеть гравитацию при помощи компактных ионных двигателей. Крошечные форсунки ионных двигателей соединены с резервуаром с ионной жидкостью, которая представляет собой расплавленную при комнатной температуре соль. Приложение к системе напряжения заряжает ионы жидкости, которые затем излучаются в виде пучка через сопла, генерируя подъемную силу.
Концепция, напоминающая летающую тарелку в форме диска в стиле ретро, использует крошечные ионные лучи как для зарядки транспортного средства, так и для увеличения естественного заряда поверхности. В результате создается относительно большая сила отталкивания между транспортным средством и поверхностью, что требует очень небольшой мощности.
В первоначальном технико-экономическом обосновании исследователи показывают, что такой ионный импульс может быть достаточно сильным, чтобы небольшой аппарат массой около 900 грамм левитировал на Луне и крупных астероидах, таких как Психея. Для полета над поверхностью Луны потребуется источник питания 50 киловольт, а над Психеей достаточно и 10 киловольт.
При тестировании был выбран крошечный шестиугольный аппарат массой до 60 грамм, величина которого не превышает человеческую ладонь. Один ионный двигатель направили вверх, а четыре — вниз. Аппарат подвесили над алюминиевой поверхностью на двух пружинах, откалиброванных под гравитационную силу Земли. Вся система помещена в вакуум для создания модели безвоздушной среды Луны и астероидов. Сила, создаваемая двигателями, измерялась при помощи вольфрамового стержня, прикрепленного к пружинам. В результате тестирования ученые убедились, что теоретические расчеты совпадают с экспериментальными данными модели зависания вездехода над поверхностью Луны и Психеи. Принцип левитации при помощи ионных двигателей может быть использован в будущих исследованиях для безопасного передвижения над неровной местностью на неизведанных небесных телах.
