Ampliando horizontes con el elevador propulsado por iones

Como muchas personas, ir a la universidad seguido de un intenso período de desarrollo profesional fue un período de sequía en términos de hacer cosas. Por supuesto, las cosas se calmaron y finalmente rompí ese período de sequía para trabajar en lo que llamé “propulsión no convencional”.

Quería mantenerme alejado del término "antigravedad" porque era lo suficientemente loco por la ciencia como para saber que tal cosa era dudosa. Pero también sospechaba que podría haber principios científicos aún por descubrir. Estaba dispuesto a intentarlo de todos modos y lo hice durante algunos años. También fue mi introducción al mundo del alto voltaje… DC. Sin embargo, todo resultó nulo, lo que significa que cualquier efecto podría explicarse por alguna forma de ionización o fuerza de Coulomb. En ningún momento logré que nada realmente volara, aunque hubo muchas cosas que giraban en los rotores o cambios de peso en básculas y balanzas debido a la propulsión iónica.

Entonces, cuando apareció un video en 2001 de una pequeña empresa llamada Transdimensional Technologies de una cosa con forma de triángulo, papel de aluminio y alambre llamada elevador que en realidad se impulsaba fuera de la mesa, inmediatamente tuve que hacer uno. Para entonces ya tenía suficiente experiencia para estar seguro de que volaba usando propulsión iónica. Y de hecho, dada mi experiencia, pude incorporar una mejora en mi primera versión que a otros se les ocurrió solo más tarde.

Para aquellos que nunca han visto un levantador, es extremadamente simple. Piense en ello como un condensador con muchas fugas. Un electrodo es un faldón de papel de aluminio, en forma de triángulo. Separado de eso aproximadamente a una pulgada de distancia, generalmente usando palos de madera de balsa de 1/6 ″, hay un cable desnudo muy delgado (piense en 30 AWG) que también tiene forma de triángulo. Se aplica alto voltaje entre el faldón de aluminio y el cable. El resultado es que se crea un chorro de aire hacia abajo alrededor y a través del centro del triángulo y el elevador sale volando de la mesa. Pero esa es sólo la explicación más básica de cómo funciona. ¡Debemos profundizar más!

Para que un levantador tenga éxito tiene que ser extremadamente liviano. No hay posibilidad de transportar la fuente de alimentación. Un levantador típico con lados de 4″ (100 mm) pesa sólo 0,07 onzas (2 gramos).

Si alguna vez ha visto uno despegar mientras el voltaje aumenta gradualmente, habrá notado que su trayectoria de vuelo es muy errática hasta que el voltaje es lo suficientemente alto como para que parezca flotar. La verdad es que el vuelo sigue siendo errático, o lo sería, si no fuera por tres hilos atados a las piernas, atando cada esquina hacia abajo. Normalmente, la propulsión producida por los tres lados del triángulo no es uniforme y, por lo tanto, para estabilizarlo, los tres lados deben impulsarse lo suficiente como para levantar sus respectivos lados. Eso significa que el lado más fuerte está impulsando más de lo que necesita y el lado más débil está impulsando tanto como necesita. Los hilos que lo sujetan hacen que parezca estable en ese punto.

No pasó mucho tiempo después de que el primer levantador voló cuando también se hicieron variaciones: múltiples triángulos conectados entre sí, espirales en lugar de triángulos, incluso tubos de aluminio en lugar de faldones de lados rectos.

Recuerdo uno de Asia (creo recordar que estaba en Japón, pero no estoy seguro) que tenía el tamaño de una habitación y volaba en un gran garaje o almacén. El récord documentado de carga útil es un elevador de forma hexagonal de 98 gramos que levanta una carga útil de 102 gramos utilizando 40 kV de una fuente de alimentación de 1000 vatios especialmente diseñada. Esta no es la respuesta a cómo volar como Iron Man.

El elevador vuela utilizando propulsión iónica. La clave es que un electrodo actúa como una punta afilada y el otro actúa como un borde liso. El alambre delgado es la punta afilada. El mío suele ser positivo. Cualquier punta afilada con un voltaje suficientemente alto en el aire ioniza el aire a su alrededor. Esto se debe al fuerte campo eléctrico que hay allí. El faldón de aluminio es el borde liso y está en la polaridad opuesta, negativo y conectado a tierra en mi caso. Al tener una superficie grande, el campo eléctrico es más débil y, por lo tanto, hay menos ionización. La mejora que hice en mi primera versión fue redondear el borde de la lámina más cercana al cable, lo que resultó en un campo eléctrico aún más débil. Cuando intenté seguir los planes de otros sin el redondeo, fue más difícil lograr que despegara. Tener un campo eléctrico asimétrico creado por electrodos afilados y suaves es esencial para esta forma de propulsión iónica.

Los iones positivos son atraídos por la falda negativa. Algunos llegan a la falda y son neutralizados, y otros chocan en el camino con moléculas de aire neutras y les imparten impulso. Las moléculas neutras continúan entonces en una dirección generalmente descendente. El chorro resultante que fluye hacia abajo está formado por estas moléculas neutras, aunque he encontrado alguna evidencia de que algunos iones positivos también pasan la falda. Durante las colisiones, el impulso pasa de los iones al elevador a través del campo eléctrico. Piense en el campo eléctrico como brazos y manos que son físicamente parte del levantador y en los iones como bolas. Un ion que choca con un átomo neutro es análogo a la pelota que tienes en la mano chocando contra otra pelota. Cuando las bolas chocan, empuja tu mano en la dirección opuesta. Lo mismo sucede para crear la propulsión iónica.

Los electrones también desempeñan un papel, pero como en mi ejemplo el cable es positivo, desempeñan un papel más importante en la creación de iones positivos que en la transferencia de impulso.

Las pruebas de humo muestran una gran masa de aire que se mueve rápidamente hacia abajo a través y alrededor del centro del triángulo. Probé esto usando humo de una varita de incienso. Eso no solo mostró claramente la masa de aire en movimiento, sino que, como puede ver en la última foto, capturé un trozo brillante del incienso que se desprendió y fue rápidamente arrastrado por la masa de aire en movimiento.

Si bien ha habido una combinación de resultados en cámaras de vacío con elevadores y disposiciones de objetos afilados/objetos lisos, cualquier movimiento resultante es siempre pequeño en comparación con un elevador volador. A veces el experimento consiste en un dispositivo suspendido a lo largo de un alambre de torsión con una pequeña torsión producida en el alambre. Se logra un giro mayor encendiendo y apagando la fuente de alimentación al mismo tiempo que el movimiento, pero el giro mayor resultante es simplemente el resultado de la resonancia, lo mismo que sucede cuando aplicas fuerza a un swing en el punto justo de su arco. para hacerlo oscilar aún más alto.

Mucha gente que intenta volar un elevador fracasa porque su fuente de energía no es lo suficientemente potente. El vídeo original de Transdimensional Technologies mostraba un generador Van de Graaff con una cúpula de aproximadamente 14″. Lo intenté con mi propio domo VDG de 14 ″ y, a juzgar por la ionización azulada, resultó lamentablemente corto, incluso para un levantador de 2 ″.

Para hacer volar un elevador de 0,07 onzas (2 gramos) se requieren 25 kV y algo más de 250 microamperios (el medidor analógico que estaba dispuesto a sacrificar alcanzó un máximo de 250 microamperios). He leído sobre un elevador de 0,18 onzas (5 gramos) que requiere 37 kV y 1,7 miliamperios. Para eso, estás hablando de una fuente de alimentación multiplicadora de voltaje Cockcroft-Walton alimentada por pared. Un viejo monitor de PC CRT tiene eso y se adapta fácilmente a los levantadores de moscas. Algunas chispas pueden contener suficiente corriente como para causar daños a algunas fuentes de alimentación, especialmente a las fuentes de alimentación de monitores de PC. Para protegerse contra eso, use alrededor de 240 kiloohmios de al menos 2 vatios de resistencia nominal en serie con la entrada al elevador. Normalmente lo pongo en el lado del suelo ya que no tiene tantos problemas de fugas.

Tenga en cuenta que una vez intenté hacer volar un elevador desde un suelo polvoriento y no funcionó. Sospecho que el polvo se cargaba positivamente gracias a los iones positivos que pasaban por la falda. Esto daría como resultado que el piso cargado positivamente atraiga hacia abajo el faldón negativo. Así que manténgase alejado de superficies polvorientas.

Pero el mejor consejo para conseguir que un levantador vuele es hacerlo en total oscuridad y tomando todas las precauciones de seguridad. En la oscuridad, la corona que constituye la ionización es visible como un resplandor azulado. De esta manera puedes saber qué lados del triángulo contribuyen a la elevación. A menudo encontrarás que es solo un lado. Después de encender las luces y apagar y descargar la fuente de alimentación y el elevador, intente acercar los cables de los otros lados al faldón de aluminio o alejar el ionizante. Si obtienes chispas, entonces has acercado demasiado los cables. Las chispas son enemigas de la propulsión de iones, ya que provocan un cortocircuito en el campo eléctrico que produce los iones.

Y eso es una descarga de cerebros de mi experiencia con los levantadores. ¿Ha realizado alguna propulsión iónica de alguna forma? ¿Quizás has hecho la forma mucho más simple de hilar con aguja en la escuela? Nos encantaría conocer tus experiencias. Háganos saber en los comentarios a continuación.