丰色 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
让橡胶气球化身“热气球”,匀速飞行:
让泡沫板变身“小快艇”,水上前进:
家人们,DIY大佬又来整活了——
让如上两个物件产生动力的可不是什么小玩具,而是离子等离子推进器(ionic plasma thruster)。
是的没错,这个被用于航天领域的高级玩意儿,现在让葡萄牙小哥、YouTuber博主@Integza在家给搞了出来。
视频一经发出,就引来大量网友围观,评论区一水儿的膜拜(播放量已270万+次)。
在推特、Reddit等平台也很火。
有人表示:
好久没见过这么有趣的东西了。
还有人说:
这是科幻电影来到现实的感觉。
我猜测星际迷航里就是这么飞的吧。(手动狗头)
那么——
如何在家DIY离子发动机?
原理
离子推进器(ion thruster)是航天器电推进的一种,它通过电加速离子来产生推力。
小哥所做的这个离子等离子体推进器(ionic plasma thruster)则是通过发射电子产生离子风,离子风在管内产生空气流而形成推力。
如下图所示,小哥面前有两根电线(一粗一细)组成的装置,将一根点燃的蜡烛放在前面,火苗就好像有风吹过一样。
当他把房间的灯关掉时,画面便是这样的:
可以看到,有一段从细线流向粗线的“风”。
这其实就是两根电线被施加高电压之后产生了电晕,电晕放电产生的离子风气流,是它吹动了蜡烛。
如果我们加上更多的细线和粗线组成“风扇”,再施加高电压,就能获得更强的“风力”。
如下图所示,一根火柴很快被熄灭:
按照这样的逻辑我们就可以设计一个推进器,但需要注意的是,如果单纯罗列“风扇”会导致成品自重太大根本飞不起来,所以尺寸和重量需要控制。
材料清单
一共7个(都能在网上买到):
详细步骤
下面开始试图教会大家。
为了集中“风力”,小哥首先将装置改为了这样(一个金属圆筒+一根简易电缆):
施加电压之后,它产生电晕放电,果然吹灭了蜡烛。
但小哥撇了撇嘴:
这个设计不错,但不够。
问题就在于增加电压时,管内会产生很多火花,管子边缘太光滑,也不太好聚集电流balabla。
于是装置又改成了这样:
左边是一个圆环,右边是专门切割出来的镍带形状,可以形成更容易产生电晕放电的尖点。
前面说过,由于这类推进器本身提供不了太大的推力,所以自重一定要轻。
装置重量的大头是这个变压器,足足44g。
一开始,小哥想要换用只有15g的电动打火机,或者用硫酸去除变压器表面的环氧树脂减轻一些重量。
但,这些“骚操作”都失败了。
最终他只好回到原点,选择“就这么的吧”。
不过,变压器整不了,但那个圆环还是能整的,它是小哥从窗帘上抠下来的,也不算轻。
而且虽然它的设计可以消除火花,但同时,没有了“管道”也意味着它不太好收集电流,所以正好还得跟最开始的圆筒结合改进一下。
说干就干,小哥用较轻的树脂3D打印出来了一个类似锥体的塑料,然后利用硫酸铜电镀工艺为其镀上铜。
需要注意的是,由于树脂不导电,需要先在其表面喷上石墨。
(这样一来,哪怕是一个西红柿也能搞定(镀铜)了)。
改动确有奇效,最终待装置组装好上秤一称——
芜湖,53g!
下面就是更加激动人心的验证时刻了。
为其连上一块锂电池,开机:
蜡烛被瞬间熄灭。放远一点,哪怕是40cm之外,也毫不费力。
再下来就是开头我们看到的那两幕了:
小哥diy的这个推进器成功产生了推力,稳稳地带动充满氦气的橡胶气球和泡沫小船前进。
彼时彼刻,小哥脸上的笑容be like:
不少网友都表示太有感染力了。
Ps. 小哥还给小船安上了3个推进器,虽然速度进步不多,但也确实快了1s左右。
在评论区,有人提议可以给小船后部加个鳍。
但呼声最大的还是加遥控器,这样离子推进器就可以带着小船或气球向各个方向移动了。
这样一来,“齐柏林飞船”也不是梦了。
作者介绍
小哥真名Joel Gomes,1992年出生于葡萄牙,现居美国。
他从2015年开始在YouTube上发布自己的作品,如今已有粉丝近90万。
其作品从机械工程科学到各种workshop实验应有尽有,涵盖火箭发动机到各种3D打印装置。
他最火的一个视频是2021年8月发布的“我将风扇变成喷气发动机”,累积429万播放量。
有趣的是,他的YouTube主页介绍非常神秘,仅一句“Tomatoes are disgusting!”
怪不得今天这个视频里也吐槽了一把。
视频地址:
https://www.youtube.com/watch?v=mnCmvxt2jn8