Στην NASA μελετούν τα έντομα και τα πουλιά για να αναπτύξουν νέα σχέδια αεροπλάνων.

Από σελίδα της NASA 1-Μαρτίου-2001

"Τα πουλιά είναι τόσο πολύ πιό ευκίνητα από τα αεροπλάνα που έχουμε σήμερα. Τα πουλιά μπορούν να αιωρηθούν, μπορούν να πετάξουν προς τα πίσω και λοξά. Και τα έντομα αναποδογυρίζονται, κάνουν looping, όλα τα είδη των πραγμάτων." Anna McGowan, διευθύντρια προγράμματος στο ερευνητικό κέντρο Langley της NASA.

Τα "προσωπικά αεροσκάφη" που αντικαθιστούν το αγαπημένο αυτοκίνητο στα γκαράζ των ανθρώπων μπορούν ακόμα να βρίσκονται στη σφαίρα των κινούμενων σχεδίων επιστημονικής φαντασίας, αλλά οι ερευνητές στο ερευνητικό κέντρο Langley της NASA (LaRC) αναπτύσσουν τις εξωτικές τεχνολογίες που θα μπορούσαν να φέρουν ένα προσωπικό "αέρο-αυτοκίνητο" πιό κοντά στην πραγματικότητα.

Και τα αέρα-αυτοκίνητα είναι ακριβώς η αρχή.

Αυτοθεραπευόμενα φτερά που λυγίζουν και αντιδρούν όπως οι οργανισμοί διαβίωσης, ευπροσάρμοστα βομβαρδιστικά αεροπλάνα που συμπεριφέρονται και ως ευκίνητα αεριωθούμενα μαχητικά, και σμήνη μικροσκοπικών τηλεκατευθυνόμενων αεροσκαφών, είναι όμοια ακριβώς με μερικά από αυτά που συναντάμε στην επιστημονική φαντασία, που αυτές οι τεχνολογίες της επόμενης παραγωγής θα μπορούσαν να καταστήσουν εφικτές σε μερικές δεκαετίες μπροστά.

Ανωτέρω: Τα αυριανά αεροπλάνα θα μπορούσαν να έχουν αυτο-λυγιζόμενα φτερά, τα οποία μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς χτυπήματα -- που μειώνουν έτσι την έλξη και που μειώνουν τις δαπάνες των καυσίμων.  Πατώντας με το ποντίκι σας, θα δείτε   μια κινούμενη εικόνα Quicktime από την NASA

Στον πυρήνα αυτού του επικείμενου κβαντικού πηδήματος στην αεροδιαστημική τεχνολογία είναι τα "έξυπνα υλικά" -- ουσίες με παράξενες ιδιότητες, όπως η δυνατότητα να λυγίσουν με μια εντολή, "να αισθανθεί" την πίεση, και να μετασχηματισθεί από υγρό σε στερεό όταν τοποθετείται σε ένα μαγνητικό πεδίο.

"Αυτή είναι τεχνολογία που οι περισσότεροι άνθρωποι δεν γνωρίζουν ακόμη πως υπάρχει," είπε η Anna McGowan, διευθύντρια προγράμματος για το έργο Morphing στο LaRC, το οποίο αναπτύσσει αυτές τις νέες τεχνολογίες.

Αριστερά: Η Αννα McGowan, διευθύντρια του προγράμματος για το έργο Morphing στο ερευνητικό κέντρο Langley της NASA.

Ο στόχος του προγράμματος Morphing είναι να προβλεφθεί πως θα μοιάζει το  αεροδιαστημικό design με τέμνοντα άκρα σε 20 έτη από τώρα και θα αρχίσει την ανάπτυξη των τεχνολογιών για να το κάνει πραγματικότητα.

Παραδείγματος χάριν, ένα προσωπικό αέρα-αυτοκίνητο πρέπει να είναι συμπαγές, όμως ικανό να πετάξει και με πολύ χαμηλές και με πολύ υψηλές ταχύτητες.

"Ξέρουμε ότι για να πάρετε ένα όχημα μάρκας "Jetsons", πρόκειται πιθανώς να χρειαστείτε ένα φτερό που μπορεί να υποβληθεί σε μια ριζική διαμόρφωση," είπε η McGowan. "Το είδος φτερού που εσείς χρειάζεται σε πολύ χαμηλές ταχύτητες και το είδος του φτερού που χρειάζεστε για τις υψηλές ταχύτητες είναι απολύτως διαφορετικά"

Μερικά αεροπλάνα μπορούν σήμερα ήδη να επανακατευθύνουν τα φτερά τους, όπως τα F- 14 Tomcat του ναυτικού και το B-1 υπερηχητικό βομβαρδιστικό αεροπλάνο. Αυτά όμως τα αεροπλάνα χρησιμοποιούν άκαμπτα φτερά που τοποθετούνται στους μεγάλους, βαριούς άξονες, στο σώμα του αεροπλάνου.

Αντίθετα, οι επιστήμονες του προγράμματος Morphing προβλέπουν ένα φτερό που θα ξεδιπλώνει με κάποια εντολή χρησιμοποιώντας κράματα μετάλλων "μνήμης-σχημάτων" ή άλλα νέα "έξυπνα" υλικά. Το υλικό του ίδιου του φτερού θα λύγιζε για να δημιουργήσει τη νέα μορφή.

Τα κράματα με μνήμη της μορφής έχουν την ασυνήθιστη ιδιότητα της αλλαγής πίσω στη αρχική μορφή τους με μεγάλη δύναμη όταν εφαρμόζεται ένα ορισμένο ποσό θερμότητας. Οποιαδήποτε μορφή μπορεί "να εκπαιδευθεί" στο κράμα ως αρχική μορφή της.

Ανωτέρω: Η σύλληψη ενός καλλιτέχνη που επεξηγεί μερικά από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα που μπορούν να καθορίσουν τα αεροσκάφη λυγισμένων-ακρών σε 20 έτη από τώρα. Εκτός από τα αυτολυγιζόμενα φτερά, αυτή η απόδοση παρουσιάζει πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες που παρέχουν σε πραγματικό χρόνο στοιχεία πίεσης, επιτρέποντας στο αεροπλάνο "να αισθανθεί" την κίνηση των φτερών του όπως τα πουλιά. Τα συνθετικά αεριωθούμενα αεροπλάνα επιτρέπουν στο αεροπλάνο να αλλάξει καταλεπτώς τη ροή του αέρα πάνω από τα φτερά, που παρέχουν λεπτό αεροδυναμικό έλεγχο όπως κάνουν τα φτερά

Μεταξύ των εξωτικών "έξυπνων" υλικών που αναπτύσσονται από το πρόγραμμα Morphing, τα κράματα με μνήμη της μορφής είναι σχετικά συνηθισμένα.

Φανταστείτε μια σφαίρα που ρίχθηκε μέσω ενός φύλλου του υλικού, μόνο που να έχει το υλικό την ιδιότητα "να θεραπευτεί" αμέσως, και να γίνει όπως πριν από τη ρίψη της σφαίρας! Θυμηθείτε, αυτό δεν είναι επιστημονική φαντασία. Τα αυτοθεραπευόμενα υλικά υπάρχουν πραγματικά, και οι επιστήμονες του LaRC εργάζονται για να διευκρινίσουν τα μυστικά τους.

"Οτι κάναμε στη NASA- Langley ήταν βασικά να τεμαχίσουμε εκείνο το υλικό για να απαντήσει στην ερώτηση, "πώς το κάνει αυτό;" είπε η McGowan. "Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε πραγματικά να φτάσουμε κάτω στην υπολογιστική διαμόρφωση αυτών των υλικών σε μοριακό επίπεδο."

"Μόλις καταλάβουμε τη συμπεριφορά του υλικού σε εκείνο το επίπεδο, κατόπιν μπορούμε να δημιουργήσουμε 'έξυπνα' υλικά σχεδιάζοντας τα", πρόσθεσε.

Το LaRC αναπτύσσει επίσης τις προσαρμοσμένες παραλλαγές των πιεζοηλεκτρικών υλικών. Αυτές οι ουσίες συνδέουν την ηλεκτρική τάση με την κίνηση. Εάν εσείς συστρέψετε ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό παράγεται μια τάση. Αντιθέτως, εάν εφαρμόζετε μια τάση, το υλικό συστρέφεται.

Οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν τέτοιες ιδιότητες να σχεδιάσουν τα πιεζοηλεκτρικά υλικά που λειτουργούν ως αισθητήρες πίεσης ή ως "ενεργοποιητές" -- συσκευές που δημιουργούν τις μικρές κινήσεις στις μηχανές, όπως την κίνηση των χτυπημάτων των φτερών.

Αριστερά : Αυτή η λεπτή, εύκαμπτη ταινία περιέχει ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό που αποκρίνεται στην κάμψη, με την παραγωγή μιας τάσης που ανίχνευσε από τα ηλεκτρόδια που φαίνονται στο κατώτατο σημείο αριστερά της εικόνας.

"Συνεργαζόμαστε πολύ στενά με δύο διαφορετικές ομάδες εμπορευματοποίησης, που χρηματοδοτούνται από τη NASA," είπε η McGowan, "και η προοπτική για αυτήν την τεχνολογία ανέρχεται σε παραγγελίες εκατομμυρίων εφαρμογών"