Le ricerche sul tema hanno lo scopo di "aiutare l'aviazione a raggiungere un impatto ambientale zero. Ciò include lo sviluppo di tecnologie di propulsione a basse emissioni e rumore per gli aerei...", si legge sul sito del MIT.

Steven Barrett, professore di aeronautica e astronautica presso il Massachusetts Institute of Technology e Direttore del MIT Laboratory for Aviation and the Environment, è interessato alla propulsione ionica da molti anni.

Nel 2018, pubblicò un articolo sulla rivista Nature intitolato "Volo di un aeroplano con propulsione a stato solido", cioè un sistema di propulsione che non avendo parti mobili, è molto silenzioso. In questi motori la potenza viene generata dall'elettroaerodinamica, dove l'elettricità muove gli ioni e fornisce propulsione. Barrett e colleghi avevano anche fatto un test di volo con un piccolo veicolo.
"Questo è il primo volo di un aereo senza parti mobili nel sistema di propulsione", aveva dichiarato Barrett nel 2018. "Tale tecnologia apre potenzialmente a nuove e inesplorate possibilità per aeromobili più silenziosi, meccanicamente più semplici e senza emissioni”.

Finora, Barrett e il suo team hanno dimostrato con successo il concetto con un aliante da 2,26 chilogrammi con un'apertura alare di 5 metri.
L'ala è tesa con fili orizzontali alimentati da batterie al litio nella fusoliera. Queste forniscono una carica positiva di 40.000 Volt ai fili lungo la parte anteriore e inferiore dell'ala, mentre i fili lungo il bordo di uscita dell'ala fungono da elettrodi negativi.
Le cariche positive strappano gli elettroni dalle molecole d'aria, ionizzandole. Quindi, queste nuove molecole ionizzate vengono attratte dagli elettrodi negativi ai bordi d'uscita dell'ala. Questa polarità crea il "vento ionico" che forza l'aria intorno alle ali, generando portanza e spinta. Quando le molecole ionizzate viaggiano verso gli elettrodi negativi, entrano in collisione con milioni di altre molecole d'aria, spingendo l'aereo in avanti. 

Barrett ha continuato a sviluppare l'idea e ora sta lavorando con il programma NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) e ha pubblicato un aggiornamento il 7 febbraio 2022.

L'obiettivo

Il nodo della ricerca sembra essere raggiungere la capacità di atterrare e ripartire in verticale (VTOL) con piccoli veicoli silenziosi, senza arrecare disturbo, anche nel ben mezzo della notte e in aree urbane. Per esempio, in caso si necessiti di forniture mediche urgenti, dice Barrett.

In pratica, il progetto non è pensato per trasportare passeggeri ma per ottenere dei droni più silenziosi. Anche se un'evoluzione verso veicoli più grandi non è esclusa.
In effetti, proprio sul trasporto passeggeri la tecnologia potrebbe dare i suoi frutti. Nel mondo c'è tantissima gente che viaggia in aereo, emettendo miliardi di tonnellate di CO2 nell'aria. Senza considerare il trasporto merci. Le emissioni di questo settore rappresentano circa il 3% delle emissioni globali per cui, nuove tecnologie potrebbero essere di grande aiuto e mitigare il problema.

Vantaggi e svantaggi

La propulsione ionica è silenziosa ma genera una bassa spinta iniziale.
Ad esempio, la NASA ha utilizzato un potente razzo convenzionale per lanciare la sua missione DART perché questi vettori sviluppano una spinta sufficiente per raggiungere la velocità di fuga. La sonda utilizzerà la propulsione ionica solo quando si sarà allontanata dalla Terra. Quindi la domanda è: Barrett e il suo team hanno dimostrato che un aereo a elettroaerodinamica ionica (EAD) può volare. Ma può effettuare un volo VTOL?

"Nuovi propulsori EAD multistadio (MSD), in cui più stadi di propulsione EAD sono racchiusi all'interno di un condotto, verranno utilizzati per aumentare la spinta sufficiente per consentire le operazioni VTOL", ha scritto Barrett. "Con questo sforzo, progetteremo un aereo con capacità VTOL e quasi silenzioso alimentato da propulsori MSD". 

"Ci è voluto molto tempo per arrivare qui", ha detto Barrett. “Passare dal principio di base a qualcosa che vola effettivamente è stato un lungo viaggio per caratterizzare la fisica, quindi elaborare il design e farlo funzionare. Ora le possibilità per questo tipo di sistema di propulsione sono percorribili”.