Υπερηχητικές πτήσεις που θα μπορούσαν να αλλάξουν ριζικά τα δεδομένα στις διεθνείς μετακινήσεις φαίνεται πως έρχονται πιο κοντά στην πραγματικότητα, χάρη σε νέα επιστημονικά ευρήματα.
Αν καταστεί εφικτή η αξιοποίησή τους, ταξίδια που σήμερα διαρκούν μία ολόκληρη ημέρα θα μπορούσαν να ολοκληρώνονται σε λιγότερο από δύο ώρες. Μια διαδρομή όπως το Αθήνα – Νέα Υόρκη, που σήμερα απαιτεί περίπου 11 ώρες, ενδέχεται στο μέλλον να περιοριστεί σε λιγότερο από μία ώρα.
«Αυτό ουσιαστικά συρρικνώνει τον πλανήτη», δηλώνει ο καθηγητής Νίκολας Παρτσιάλε, ο οποίος αφιερώνει την έρευνά του στη μετατροπή της υπερηχητικής πτήσης από θεωρία σε πράξη. Ο Παρτσιάλε τιμήθηκε πρόσφατα με το Προεδρικό Βραβείο Πρώιμης Σταδιοδρομίας για Επιστήμονες και Μηχανικούς, για τη συμβολή του στη μελέτη της ρευστομηχανικής σε ακραίες ταχύτητες. «Θα κάνει τα ταξίδια ταχύτερα, ευκολότερα και πιο ευχάριστα», τονίζει.
Οι προκλήσεις των Mach 10
Η ιδέα να καλύπτει ένα αεροσκάφος τη μισή υδρόγειο σε μία ώρα μοιάζει φουτουριστική, ωστόσο η τεχνολογία βρίσκεται πιο κοντά απ’ όσο φαίνεται. Ορισμένα στρατιωτικά αεροσκάφη φτάνουν ήδη ταχύτητες Mach 2 ή Mach 3, δηλαδή δύο ή τρεις φορές την ταχύτητα του ήχου. Για να διανύσει όμως την απόσταση Λος Άντζελες – Σίδνεϊ σε 60 λεπτά, θα έπρεπε να φτάσει το Mach 10. Το μεγαλύτερο εμπόδιο είναι η έντονη αναταραχή και η τεράστια θερμότητα που παράγονται σε αυτές τις συνθήκες.
Η συμπεριφορά του αέρα γύρω από ένα αεροσκάφος αλλάζει δραματικά ανάλογα με την ταχύτητα. Οι μηχανικοί διακρίνουν τη ροή σε ασυμπίεστη και συμπίεστη. Σε χαμηλές ταχύτητες (κάτω από Mach 0.3), η πυκνότητα του αέρα παραμένει σχεδόν σταθερή, διευκολύνοντας τον σχεδιασμό. Όταν όμως ξεπεραστεί η ταχύτητα του ήχου, ο αέρας γίνεται συμπίεστος, καθώς –όπως εξηγεί ο Παρτσιάλε– «ένα αέριο μπορεί να “συμπιεστεί”».
Γιατί η ροή του αέρα έχει σημασία
Όταν ο αέρας συμπιέζεται, μεταβάλλεται η πυκνότητά του ανάλογα με την πίεση και τη θερμοκρασία. Αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν την άντωση, την αντίσταση και την ώθηση που απαιτούνται για να παραμείνει το αεροσκάφος στον αέρα. Όλοι αυτοί οι παράγοντες είναι κρίσιμοι για τον σχεδιασμό υπερηχητικών οχημάτων.
Οι μηχανικοί κατανοούν ήδη καλά τη ροή του αέρα σε χαμηλές ταχύτητες, όμως η συμπεριφορά του σε Mach 5, Mach 6 ή Mach 10 παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστη. Μία από τις βασικές θεωρίες που καθοδηγούν την έρευνα είναι η υπόθεση του Μάρκοβιν.
Η υπόθεση του Μάρκοβιν και η υπερηχητική αναταραχή
Η θεωρία, που διατυπώθηκε στα μέσα του 20ού αιώνα, υποστηρίζει ότι γύρω από τα Mach 5-6 η φύση της αναταραχής δεν διαφέρει ουσιαστικά από εκείνη σε χαμηλότερες ταχύτητες. Παρότι οι μεταβολές θερμοκρασίας και πυκνότητας είναι μεγαλύτερες, το βασικό μοτίβο της ροής παραμένει σχεδόν ίδιο. «Αν η υπόθεση είναι σωστή, δεν χρειάζεται να ξαναγράψουμε τους νόμους της αεροδυναμικής», εξηγεί ο Παρτσιάλε. Αυτό σημαίνει ότι τα μελλοντικά υπερηχητικά αεροσκάφη ίσως να μην απαιτούν εντελώς νέο σχεδιασμό.
Μέχρι σήμερα, η υπόθεση δεν είχε επαρκή πειραματική επιβεβαίωση. Το κενό αυτό επιχείρησε να καλύψει η πρόσφατη μελέτη του Παρτσιάλε με τίτλο Hypersonic Turbulent Quantities in Support of Morkovin’s Hypothesis, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications στις 12 Νοεμβρίου 2025.
Πείραμα με λέιζερ και κρυπτόνιο
Στο πλαίσιο της έρευνας, η ομάδα του Παρτσιάλε χρησιμοποίησε αέριο κρυπτόνιο σε αεροσήραγγα και το ιονίζε με λέιζερ, δημιουργώντας μια φωτεινή γραμμή. Ειδικές κάμερες κατέγραψαν πώς αυτή η γραμμή παραμορφωνόταν από τη ροή του αέρα, αποκαλύπτοντας τη δομή της αναταραχής. «Καθώς η γραμμή κινείται με το αέριο, βλέπουμε πτυχώσεις και δομές που μας αποκαλύπτουν πολλά», αναφέρει ο καθηγητής, σημειώνοντας ότι η ανάπτυξη της μεθόδου χρειάστηκε 11 χρόνια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι «σε Mach 6, η αναταραχή μοιάζει πολύ με τη ροή σε ασυμπίεστες συνθήκες».
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα Young Investigator Research Program της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ το 2016 και του Ναυτικού το 2020, με επιπλέον στήριξη από το Office of Naval Research.
Τι σημαίνουν τα ευρήματα για το μέλλον των πτήσεων
Αν και η υπόθεση του Μάρκοβιν δεν έχει επιβεβαιωθεί πλήρως, τα νέα δεδομένα φέρνουν τους επιστήμονες πιο κοντά στην κατανόηση του πώς να σχεδιάζουν αεροσκάφη ικανά να αντέχουν σε υπερηχητικές ταχύτητες. Τα ευρήματα δείχνουν ότι οι μηχανικοί ίσως να μην χρειάζεται να επαναπροσδιορίσουν εκ θεμελίων τις αρχές του σχεδιασμού, καθιστώντας το έργο τους πιο απλό και αποδοτικό.
«Σήμερα βασιζόμαστε σε υπολογιστικά μοντέλα για τον σχεδιασμό αεροσκαφών, αλλά η προσομοίωση όλων των μικροσκοπικών λεπτομερειών σε Mach 6 είναι αδύνατη», σημειώνει ο Παρτσιάλε. «Η υπόθεση του Μάρκοβιν μας επιτρέπει να κάνουμε απλουστευτικές υποθέσεις, μειώνοντας τις υπολογιστικές απαιτήσεις».
Ο ίδιος προσθέτει ότι οι ίδιες αρχές θα μπορούσαν να αλλάξουν και την πρόσβαση στο Διάστημα. «Αν καταφέρουμε να κατασκευάσουμε αεροσκάφη που πετούν σε υπερηχητικές ταχύτητες, θα μπορούμε να τα χρησιμοποιούμε και για πτήσεις σε χαμηλή τροχιά, αντί για πυραύλους», εξηγεί. «Θα πρόκειται για πραγματική επανάσταση στις μεταφορές, τόσο στη Γη όσο και στο Διάστημα».
Πηγή: sciencedaily.com
