Φανταστείτε να μπορούσατε να μετακινήσετε αντικείμενα και υλικά μέσα στον αέρα, χωρίς να τα ακουμπήσει απολύτως τίποτα – σαν να χρησιμοποιείτε κάποιου είδους τηλεκίνηση. Αν και αυτό ακούγεται σαν σενάριο από ταινία επιστημονικής φαντασίας, η σύγχρονη τεχνολογία κατάφερε να το κάνει πραγματικότητα, επιστρατεύοντας τη δύναμη του ήχου.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι αποκάλυψε έναν «άυλο» (χωρίς μάζα) σωλήνα υπερήχων, ο οποίος μετακινεί την ύλη στον αέρα χωρίς να την αγγίζει, χρησιμοποιώντας ηχητικά κύματα υπερήχων που δεν είναι ανιχνεύσιμα από το ανθρώπινο αυτί.
Η ερευνητική ομάδα πίσω από αυτή τη «μαγική» εφεύρεση δήλωσε ότι ο άυλος σωλήνας υπερήχων είναι ιδανικός για τη μεταφορά κολλωδών ουσιών που φράζουν τους συνηθισμένους σωλήνες, τοξικών ουσιών ή ευαίσθητου ιατρικού υλικού που κινδυνεύει από επιμόλυνση.
Ακουστική αιώρηση: Ο άυλος σωλήνας υπερήχων που φέρνει επανάσταση στη μεταφορά
Κατά την ανακοίνωση του άυλου σωλήνα υπερήχων, ο Άρι Σάλμι (Ari Salmi), Καθηγητής Ηλεκτρονικής στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι, δήλωσε ότι αρχικά συνέλαβε την ιδέα πριν από τέσσερα χρόνια κατά τη διάρκεια ενός βραδινού περιπάτου.
Σύμφωνα με τον Σάλμι, η ομάδα του εργαζόταν πάνω σε μια συσκευή σχεδιασμένη να καθαρίζει τις εσωτερικές επιφάνειες των παραδοσιακών σωλήνων χρησιμοποιώντας υπερηχητικά κύματα.
«Σε ένα γεύμα με έναν συνάδελφο, συζητήσαμε ότι θα ήταν πολύ βολικό αν ένας σωλήνας δεν είχε καθόλου επιφάνεια για να κολλάει η βρωμιά», περιέγραψε ο ερευνητής.
Με τον καιρό, και χάρη σε περισσότερους βραδινούς περιπάτους με τους σκύλους του, ο Σάλμι συνειδητοποίησε ότι η λύση ήταν να σχηματιστούν τα τοιχώματα του σωλήνα με υπέρηχους.
Αφού αποφάσισε να αντιμετωπίσει τις μηχανικές προκλήσεις, ο Σάλμι επιστράτευσε συναδέλφους από το Δημόσιο Πανεπιστήμιο της Ναβάρα και το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν για να δει αν θα μπορούσαν να κατασκευάσουν ένα λειτουργικό πρωτότυπο άυλου σωλήνα υπερήχων.
Μια ανάσα από τη… μαγεία: Η δήλωση των ερευνητών
Για να δημιουργήσει έναν άυλο σωλήνα από καθαρούς υπέρηχους, η ομάδα του Ελσίνκι τοποθέτησε 256 μικρά ηχεία σε έναν προκαθορισμένο σχηματισμό που έμοιαζε με σωλήνα.
Όταν η ομάδα συντόνισε τα ηχεία ώστε να εκπέμπουν υπερηχητικά κύματα στα 40 kilohertz, τα αόρατα κύματα δημιούργησαν έναν σωλήνα υπερήχων που αιωρούσε και μετέφερε την ύλη μέσα στον αέρα.
“Από όλα τα πειραματικά συστήματα που έχω δει, θα έλεγα ότι αυτό είναι ό,τι πιο κοντινό στη μαγεία“, δήλωσε ο Σάλμι.
Η ομάδα ρύθμισε με ακρίβεια τα ηχεία για να χειρίζεται το υγρό που έρρεε μέσα στον άυλο σωλήνα υπερήχων, αυξάνοντας έτσι τον έλεγχό της. Αυτό περιλάμβανε επαρκή ακρίβεια ώστε να απελευθερώνεται ακόμα και μια μεμονωμένη σταγόνα υγρού από την άκρη του σωλήνα.
“Αλλάζοντας τον τρόπο ελέγχου των ηχείων, μπορούμε να αναδιαμορφώσουμε και να στρίψουμε τον σωλήνα όπως χρειάζεται”, εξήγησε ο επικεφαλής του έργου Ντμίτρι Νικολάεφ (Dmitry Nikolaev).
Επειδή ο σωλήνας δεν έχει φυσική δομή, μπορεί να μεταφέρει διαβρωτικές ή κολλώδεις ουσίες που φράζουν ή φθείρουν τους παραδοσιακούς σωλήνες.
Μπορεί επίσης να εκμεταλλευτεί την έλλειψη φυσικής μορφής του για να μεταφέρει ευαίσθητες ουσίες, “ευάλωτες σε επιμολύνσεις”, με τρόπο που δεν απαιτεί καμία επαφή.
Ο Νικολάεφ δήλωσε ότι ο σωλήνας υπερήχων μπορεί επίσης να προσαρμοστεί για τη μεταφορά υγρών και στερεών, απλώς αλλάζοντας τις θέσεις και την απόδοση των ηχείων. Αυτό περιλαμβάνει και την αλλαγή της κατεύθυνσης της ροής μέσα στον άυλο σωλήνα.
“Η μεταφορά μιας στερεάς ουσίας, για παράδειγμα, απαιτεί μια διαφορετική διαμόρφωση του πεδίου από ό,τι η μεταφορά ενός υγρού ή ενός αερίου”, εξήγησε ο ερευνητής.
Πέρα από τη μεταφορά φυσικής ύλης, ο άυλος σωλήνας υπερήχων μπορεί να κατευθύνει ένα ηλεκτρικό φορτίο μέσα στον αέρα χωρίς καλώδια, ανοίγοντας ένα εντελώς διαφορετικό φάσμα δυνατοτήτων.
Από το εργαστήριο στην παραγωγή: Ένα ενεργειακά αποδοτικό πρωτότυπο
Συζητώντας για τα επόμενα βήματα, η ομάδα του Ελσίνκι σημείωσε ότι έχει ήδη ολοκληρώσει την κατασκευή του πρωτότυπου άυλου σωλήνα υπερήχων. Αν και η διάμετρός του είναι μόλις οκτώ εκατοστά, ο Νικολάεφ δήλωσε ότι αρκετές τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν να συνδεθούν στη σειρά για να δημιουργήσουν έναν σωλήνα οποιουδήποτε επιθυμητού μήκους.
Η τρέχουσα έκδοση του άυλου σωλήνα υπερήχων καταναλώνει περίπου 50 watt ισχύος. Για σύγκριση, τα 50 watt είναι περίπου η ίδια κατανάλωση με έναν παραδοσιακό λαμπτήρα πυράκτωσης, γεγονός που τον καθιστά εκπληκτικά ενεργειακά αποδοτικό, δεδομένων των φαινομενικά μαγικών ικανοτήτων του.
Αν και οι άνθρωποι δεν μπορούν να ακούσουν τα ηχητικά κύματα που παράγει ο σωλήνας υπερήχων, η ερευνητική ομάδα σημείωσε ότι οι σκύλοι μπορεί να είναι αρκετά ευαίσθητοι σε αυτά.
Για σύγκριση, ο Νικολάεφ δήλωσε ότι ο ήχος στον πυρήνα της συσκευής “είναι συγκρίσιμος με έναν συνεχή βρυχηθμό από πυροβολισμούς ακριβώς δίπλα στο αυτί σας”.
“Ακόμα και εδώ δίπλα, ο ήχος θα μπορούσε να συγκριθεί με τον κινητήρα ενός τζετ αν στεκόσουν ακριβώς δίπλα του”, εξήγησε. “Αλλά η συχνότητά του είναι πολύ υψηλή για το ανθρώπινο αυτί”.
