Deze uitvinding kan voor revolutie in de luchtvaart zorgen: vliegen op ionische wind

Ruim een eeuw geleden, op 17 december 1903, vloog de Flyer van de gebroeders Wright twaalf seconden lang boven de duinen van Kitty Hawk. ‘Kennelijk zijn ze erin geslaagd zichzelf van de grond te tillen met een motorisch toestel’, meldde het tijdschrift Nature destijds. Nu schrijft het vakblad over een nieuwe korte vlucht die wel eens net zo historisch zou kunnen worden.

Amerikaanse fysici hebben voor het eerst een toestel gebouwd dat vliegt zonder bewegende delen en wordt voortgedreven door zogeheten ionische wind. Hun onbemande vliegtuigje maakte vluchten van acht à negen tellen waarin het telkens zestig meter aflegde.

“Dit opent de mogelijkheden voor een nieuwe generatie vliegtuigen”, zeggen de onderzoekers in een persbericht. “Vliegtuigen die stil zijn, mechanisch simpel en geen uitlaatgassen produceren.”

Elektrodes

Het idee van de ionische wind stamt al uit de tijd van de gebroeders Wright zelf. Leg twee elektrodes aan met een flink spanningsverschil. De positieve elektrode ‘zuigt’ alle elektronen weg van de omringende (stikstof)moleculen in de lucht. Die zijn daardoor positief geladen en worden aangetrokken door de negatieve elektrode even verderop. Doordat ze onderweg nog meer moleculen ioniseren ontstaat er een heuse luchtstroom.

Maar uit proeven in de jaren zestig van de vorige eeuw bleek dat die ionische wind veel te zwak was om een vliegtuig van de grond te tillen. Het idee verdween in een diepe la totdat Steven Barrett van het MIT in het Amerikaanse Cambridge het er tien jaar terug weer uithaalde. Barrett was als kind gefascineerd door de futuristische ruimteveren uit ‘Star Trek’ die moeiteloos en stil door de lucht zoefden.

Toen hij op de ionische wind – ook wel de elektroaerodynamische voortstuwing genoemd – stuitte, besefte hij dat hij het liftvermogen kon verbeteren door meer spanning uit de batterijen te halen en door een ontwerp te kiezen dat optimaal gebruikmaakte van de wind. Met lichtgewicht materialen en speciale omvormers kon hij zijn batterijen opstuwen tot 40.000 volt, terwijl een computerprogramma de ideale vorm uitrekende.

Drones

Een spanwijdte van vijf meter, een gewicht van 2,5 kilo, terwijl de stroomdraden om de voor- en achterzijdes van de vleugels gewikkeld zijn. In de plaatselijke sporthal maakte het toestel tien geslaagde testvluchten.

Barrett hoopt dat zijn vondst ooit de gehele luchtvaart verovert, maar dat duurt zeker nog enige decennia. Voor de kortere termijn dacht hij aan stille drones en aan hybride vliegtuigen die van de ionische wind een extra zetje kregen.

Het rendement valt nu nog tegen; het toestel zet 2,5 procent van de energie uit de batterijen om in vliegkracht, maar de theorie leert dat die efficiëntie bij normale kruissnelheden kan oplopen naar 50 procent. Vergeet niet, schrijft Nature, dat de vlucht van de gebroeders Wright destijds weinig indruk maakte. Niemand had toen een idee van de huidige luchtvaart.

Dus, wie weet.

Lees ook:

Een makkelijke oplossing voor de hoge emissie van de luchtvaart is er niet

De luchtvaart staat onder druk om iets te doen aan de hoge CO2-uitstoot. Grootste dilemma: klimaatverandering een halt toe roepen kan alleen door een rem te zetten op de groei.