I motori alimentati da ioni stanno attualmente trasportando satelliti all'esterno del nostro sistema solare, ma qui sulla Terra, questa propulsione futuristica potrebbe alimentare robot in miniatura.
Daniel Drew, uno studente di ingegneria dell'Università della California, Berkeley, si è trovato ispirato a studiare robot in miniatura dalla fantascienza che ha divorato da bambino.
I robot in miniatura ispirati agli insetti potrebbero un giorno essere utilizzati per cercare spazi confinati per i sopravvissuti dopo un disastro, monitorare la qualità dell'aria e persino riempire come impollinatori gli insetti della vita reale che sono stati spazzati via da un'area.
"Immagina un mondo in cui possiamo attingere all'input sensoriale di ogni singolo insetto sulla Terra", ha detto Drew. "Questo è il tipo di dati ad alta risoluzione che possiamo ottenere."
Ma oltre a questi prototipi bio-ispirati sembravano funzionare, ha detto Drew, si sono imbattuti in un problema che le loro ispirazioni nella vita reale non hanno dovuto affrontare: l'energia. A differenza di un insetto, un robot in miniatura ha bisogno di una fonte di energia, e questo di solito significa una batteria di qualche tipo. Ma le batterie possono solo diventare così piccole e mettere una batteria più grande e più potente su un microrobot significa che l'intero robot deve ingrandirsi, vanificando lo scopo.
Drew disse che il suo consigliere, tuttavia, pensava che una soluzione vintage potesse risolvere questo dilemma moderno: i propulsori ionici. Risalenti agli esperimenti del pioniere dei missili Robert Goddard, questi motori sfruttano il semplice effetto elettrostatico familiare alla maggior parte delle persone che hanno tirato i calzini attaccati insieme dall'asciugatrice. In sostanza, la propulsione ionica funziona sparando un elettrone in una camera riempita con un gas di qualche tipo. Quando colpisce un atomo di gas, quell'elettrone fa cadere un elettrone fuori dall'atomo, facendolo caricare positivamente. Una griglia caricata negativamente vicino all'estremità della camera estrae quindi quell'atomo dal propulsore. La forza di quell'atomo che vola fuori dall'elica spinge in avanti la sua imbarcazione.
Quella forza è piccola come un atomo, tuttavia, e i propulsori ionici impallidiscono rispetto alla potenza del carburante o dei motori a batteria. I tentativi di aumentare i propulsori ionici per renderli simili ai motori di Star Wars o persino lavorare con gli hoverboard non hanno avuto successo a causa della forza debole. I motori a ioni sono stati relegati nel vuoto dello spazio, dove i satelliti che li utilizzano non affrontano alcuna resistenza dell'aria e l'efficienza conta più della velocità.
Ma Drew si rese conto che nonostante tutti i loro difetti sulla macroscala, i propulsori ionici potevano fare miracoli sulla microscala.
Ha progettato versioni su piccola scala di propulsori ionici e ha iniziato a lavorare per integrarli nei robot in miniatura. Questi "ionocraft" sono circa mezzo pollice quadrato e volano attraverso un cavo. Le versioni future potrebbero utilizzare minuscole batterie di bordo per ottenere fino a 10 minuti di volo e Drew spera di vederle diventare ancora più efficienti. Ha dimostrato uno dei suoi robot in una conferenza il mese scorso a Montreal, in Canada. Attualmente, l'imbarcazione non può essere governata, ma Drew e il suo team sono in grado di controllarne l'altitudine, rendendolo simile a un quadricottero di base con i suoi quattro motori, dice. Con la sua mancanza di parti mobili e propulsione silenziosa, Drew afferma che gli spettatori hanno descritto lo ionocraft come "spettrale" e "come un UFO".
Drew ora sta lavorando per migliorare la spinta sui suoi microrobot per farli muovere più velocemente e con maggiore potenza, oltre a pensare a come questi ionocraft verranno guidati un giorno e persino a come gli umani interagiranno con loro psicologicamente quando questi dispositivi inizieranno ad entrare nella vita di tutti i giorni . Immagina simulazioni VR che associno gli umani a uno sciame di questi microrobot che si potrebbero incontrare.
"La microrobotica è un campo così giovane", ha detto Drew. "Devi spingerti su ogni aspetto per fare progressi."
Una versione precedente di questo articolo affermava erroneamente che lo ionocraft vola via batteria. Attualmente, l'imbarcazione è collegata a una fonte di alimentazione, ma le versioni future potrebbero utilizzare la batteria. Smithsonian.com si rammarica dell'errore.
