Несмотря на это, личность создателя не вызывает чрезмерного скептицизма: автором летательного аппарата нового типа выступил американский профессор индийского происхождения Субрата Рой. Господин Рой занимает должность директора Лаборатории моделирования динамики плазмы при Университете штата Флорида и является членом различных научных организаций и фондов, а также на протяжении длительного времени сотрудничает с исследовательскими подразделениями ВВС США и NASA.
Плазменный пирог
В чем заключается суть изобретения, представленного на суд общественности столь авторитетным специалистом? Естественно, речь не идет о настоящем дискообразном космическом корабле, используемом для предполагаемых путешествий внеземных цивилизаций. Согласно документации по патенту, бескрылый электромагнитный летательный аппарат (БЭЛА) имеет диаметр всего 15 сантиметров, что позволяет разместить на нем лишь улиток и кузнечиков. Внешне устройство напоминает пирог, приготовленный в специальной форме. Иными словами, диск будет иметь форму тора с относительно большим отверстием в центре.
Бескрылый летательный аппарат
Как демонстрирует схема, бескрылый электромагнитный летательный аппарат имеет полую внутреннюю структуру и обладает характерной аэродинамической формой. Какова функция центрального отверстия? Помимо снижения веса конструкции, оно необходимо для обеспечения устойчивости аппарата при сильных ветрах. В этом случае зона внутри отверстия окажется наименее подверженной давлению ветра, что позволит использовать расположенные там генераторы плазмы для стабилизации положения БЭЛА в воздухе посредством создания ускорения по вертикальной оси. Если проект будет развиваться, то, согласно замыслу конструктора, у человечества появится возможность объединить функции самолета, вертолета и летающей тарелки в одном типе летательных аппаратов. Оценивая масштаб технических трудностей, профессор Рой отмечает: «Да, риски значительны, но вознаграждение будет столь же велико».
Принцип движения БЭЛА, представляющего собой поистине новаторское решение, заключается в удержании и перемещении аппарата в воздухе посредством плазменного потока. Идея создания подобного устройства не была спонтанной – к моменту подачи заявки на патент профессор Рой уже имел за плечами значительный перечень научных работ, посвященных изучению взаимодействия приповерхностного слоя плазмы с воздушным потоком. Аэрокосмическая отрасль давно проявляет интерес к данным исследованиям, поскольку слой плазмы на поверхности летательного аппарата может быть использован для улучшения его аэродинамических характеристик. Кроме того, военные рассматривают возможность применения этого явления для снижения заметности объекта радарам противника. Стоит отметить, что советские инженеры в 80-х годах прошлого столетия предпринимали попытки использования свойств ионизированного газа при разработке гиперзвуковой крылатой ракеты «Метеорит», оснащенной специальным плазменным генератором.
В основе работы БЭЛА лежит принцип диэлектрического барьерного разряда. Суть этого явления заключается в следующем: при подаче высокочастотного переменного напряжения на два электрода происходит ионизация воздуха между ними – формируется плазма. Полученную таким образом плазму профессор Рой предлагает использовать в качестве рабочего тела для своего оригинального двигателя. По всей поверхности «тарелки», изготовленной из диэлектрического материала, будут равномерно распределены пары электродов, ионизирующие тонкий слой воздуха, примыкающий к поверхности. При взаимодействии магнитного поля с этой плазмой возникают магнитогидродинамические силы (подробности см. во врезке). Фактически речь идет о небольших плазменных двигателях, предназначенных для взаимодействия с окружающим воздухом и формирования в нем вихрей. Именно эти вихри и создадут подъемную силу, удерживающую БЭЛА в воздухе, а также обеспечивающую его перемещение в воздушном пространстве. Управление формированием плазмы в различных точках поверхности БЭЛА будет осуществляться установленной на борту электроникой. Таким образом, разработка американского физика сможет подняться в небо благодаря аэродинамическим процессам, возникающим в воздухе под воздействием направленного потока ионизированного газа.
Диск против стрекоз
Изучение электрореактивных двигателей продолжается на протяжении многих лет. Основное достоинство этих устройств – высокий удельный импульс и низкий расход рабочего тела. Главным сдерживающим фактором, препятствующим их широкому внедрению, является отсутствие компактных источников питания, подходящих для применения в авиационной и космической технике. В настоящее время размещение подобного источника энергии на борту БЭЛА, размеры которого составляют всего 15 сантиметров, представляется невозможным.
Тем не менее, профессор Рой выражает уверенность в том, что разработанный им принцип движения, основанный на взаимодействии плазмы и воздуха, позволит обойтись минимальным количеством энергии и батареями, соответствующими требованиям по весу и габаритам. Остается лишь проверить соответствие этих утверждений действительности.
Жужжание роботов
Интерес к миниатюрным летательным аппаратам проявился в середине 90-х годов. В 1996 году Агентство перспективных исследований в области обороны США (DARPA), известное тем, что когда-то запустило проект, который впоследствии превратился в интернет, начало программу Micro Air Vehicle (MAV). Целью данной инициативы было стимулирование разработок миниатюрных летательных аппаратов для воздушной разведки и наблюдения. DARPA установила ограничение на размеры таких устройств – 15 сантиметров. С тех пор появилось множество различных проектов МАЛ. Особый интерес представляют разработки, вдохновленные принципами полета живых организмов; так, Robofly (робот-муха) по своим размерам практически не отличался от своего биологического прототипа. Предполагалось, что эти «насекомые» смогут действовать группами, например, для исследования территорий, загрязненных радиацией или опасными химическими веществами.
Другим заметным проектом стал Entomopter – летающий робот, разработанный американским профессором Робертом Майклсоном и использующий две пары крыльев, совершающих машущие движения. Движение крыльев обеспечивается уникальным возвратно-поступательным химическим мускулом, работающим от электричества, получаемого от бортовой химической батареи. По мнению экспертов NASA, Entomopter мог бы быть полезен не только на Земле, но и в условиях марсианской атмосферы. На представленной фотографии запечатлены испытания МАЛ военного назначения, проводимые подразделением армии США на военной базе в Калифорнии.
Размеры «летающей тарелки», безусловно, вызывают улыбку. Однако профессор Рой утверждает о возможности масштабирования его проекта. В то же время, 15 см – это базовый размер для особого класса устройств, которые получили название «микроскопические летательные аппараты» (МЛА, MAV).
Аэродинамика сверхлегких и малогабаритных ЛА существенно отличается от аэродинамики обычных самолетов и вертолетов. Именно поэтому разработчики МЛА часто стремятся не к копированию традиционной аэродинамики, а к воспроизведению принципов, заимствованных из природы. В частности, существуют модели с машущими крыльями, напоминающие стрекоз. Субрата Рой предлагает альтернативный подход, считая, что он создал более эффективную конструкцию МЛА, в которой отсутствует механика и движущиеся элементы.
Магнитогидродинамика
Магнитогидродинамика – это раздел физики, посвященный изучению взаимодействия проводящих жидкостей и газов с магнитным полем. Принцип магнитогидродинамики лежит в основе работы плазменных двигателей: электрический разряд превращает газ в плазму, которая под воздействием магнитного поля направленно вытекает, создавая реактивную тягу. Аналогичный принцип используется и в проекте Субраты Роя. До настоящего времени применение магнитогидродинамической тяги было экономически нецелесообразным из-за значительного расхода энергии. Экспериментальное японское судно «Yamato 1», построенное в 1991 году, использовало для приведения в движение магнитогидродинамический двигатель, включающий охлаждаемый жидким гелием сверхпроводящий электромагнит. В качестве токопроводящей среды и рабочего тела выступала обычная морская вода. Этот дорогостоящий и впечатляющий корабль развивал скорость всего 8 узлов (что составляет приблизительно 15 километров в час).
Беспилотные летающие аппараты – это не развлечение, а серьезный объект разработки, активно финансируемый военным ведомством США. Компактный летающий робот, способный поместиться в солдатский рюкзак, может выполнять разведывательные задачи на уровне взвода, облетая препятствия и проникая внутрь зданий, а также проводить воздушную разведку вражеских позиций. Учитывая давнее сотрудничество профессора Роя с Исследовательской лабораторией ВВС США, нельзя исключать, что его новая разработка – это не демонстрационный проект, а устройство, предназначенное для военных целей.
Тем не менее, существует серьезная проблема, решение которой необходимо для обеспечения перспектив развития подобных систем. «Летающая тарелка» профессора Роя, если она когда-либо поднимется в воздух, должна управляться посредством радиосвязи. Однако плазма, окружающая летательный аппарат, препятствует распространению радиоволн, что может создать трудности с управлением. В настоящее время неизвестно, какие методы американские ученые планируют использовать для обеспечения радиосвязи с БЭЛА. Если же эта задача окажется нерешаемой, тогда, как иронично заметили журналисты австралийского веб-журнала gizmag.com, аппарат может быть вынужден передавать информацию на Землю традиционными способами, используемыми НЛО: оставляя круги на полях и причиняя вред домашним животным.