Γεωμηχανική: Τροποποίηση καιρού μέσω «ιόντων κορώνας»

Απόρριψη Corona (γνωστός και ως το Corona Effect) είναι μια ηλεκτρική εκφόρτιση που προκαλείται από τον ιονισμό ενός ρευστού, όπως ο αέρας που περιβάλλει έναν αγωγό ο οποίος είναι ηλεκτρικά φορτισμένος.

Το φαινόμενο corona συμβαίνει σε συστήματα υψηλής τάσης. Η εκκένωση του Corona ιονίζει τον αέρα γύρω από τους αγωγούς. Το φαινόμενο corona συμβαίνει φυσικά λόγω του γεγονότος ότι ο αέρας δεν είναι ένας τέλειος μονωτήρας – που περιέχει πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιόντα κάτω από κανονικές συνθήκες. Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εγκαθίσταται στον αέρα μεταξύ δύο αγωγών, τα ελεύθερα ιόντα και τα ηλεκτρόνια στον αέρα θα βιώσουν μια δύναμη. Λόγω αυτού του αποτελέσματος, τα ιόντα και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια επιταχύνονται και κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Τα φορτισμένα σωματίδια κατά τη διάρκεια της κίνησης συγκρούονται το ένα το άλλο και επίσης με βραδέως κινούμενα αφόρτιστα μόρια. Έτσι ο αριθμός των φορτισμένων σωματιδίων αυξάνεται γρήγορα. Εάν το ηλεκτρικό πεδίο είναι αρκετά ισχυρό, θα συμβεί διηλεκτρική διάσπαση του αέρα και θα σχηματιστεί ένα τόξο μεταξύ των αγωγών.

Το ηλεκτρικό φορτίο υπάρχει πάντα στην χαμηλότερη ατμόσφαιρα. Εάν φορτωθούν σταγονίδια ή αερολύματα, η συμπεριφορά τους αλλάζει, επηρεάζοντας τη σύγκρουση, την εξάτμιση και την εναπόθεση. Η απελευθέρωση τεχνητού φορτίου είναι μια ανεξερεύνητη πιθανή τεχνική γεωμηχανικής για την τροποποίηση ομίχλης, νεφών και βροχοπτώσεων.
Κεντρικό στοιχείο της αξιολόγησης αυτών των διαδικασιών πειραματικά στην ατμόσφαιρα είναι η καθιέρωση μιας αποτελεσματικής μεθόδου για την παράδοση χρεώσεων. Ένα μικρό αεροσκάφος που αποδίδει φορτίο εξ αποστάσεως έχει αναπτυχθεί ειδικά για αυτό, το οποίο είναι ηλεκτροκίνητο.
Μεταφέρει ελεγχόμενους διπολικούς εκπομπούς φορτίου (ονομαστικό ρεύμα εκπομπής ± 5 μA) κάτω από κάθε πτέρυγα, με ενσωματωμένους αισθητήρες νέφους και μετεωρολογικούς αισθητήρες στο πλαίσιο. Οι μετεωρολογικές και σταγονιδιακές μετρήσεις αποδεικνύονται σε υψόμετρο 2 km σε σύγκριση με ένα ραδιόφωνο, συμπεριλαμβανομένου του νέφους, και η επιτυχή εκπομπή φορτίου επαληθεύτηκε ψηλά χρησιμοποιώντας προγραμματισμένες διαδρομές πτήσης. Αυτή η τεχνολογική προσέγγιση είναι εύκολα επεκτάσιμη για να παρέχει μη ρυπαίνοντας στόλους αεροσκαφών απελευθέρωσης φορτίου, εντοπίζοντας και στοχεύοντας περιοχές σταγονιδίων με τους δικούς τους αισθητήρες. Πέρα από τη Γεωμηχανική, τη γεωργία, και βιολογικές εφαρμογές αερολύματος, ασφαλής ιοντική πρόκληση μελλοντικών ηλεκτρικών αεροσκαφών απαιτεί επίσης λεπτομερή διερεύνηση των επιπτώσεων φόρτισης στα φυσικά συστήματα ατμοσφαιρικών σταγονιδίων.

Η πλατφόρμα RPA που περιγράφεται εδώ δημιουργεί μια νέα ικανότητα για έρευνες νέφους και αερολύματος και για την αξιολόγηση των επιπτώσεων στην ηλεκτρική συμπεριφορά τους μετά την απελευθέρωση φόρτισης. Παρείχε με επιτυχία θερμοδυναμικές, οπτικές και ηλεκτρικές ιδιότητες των νεφών σε ύψη έως 2 χλμ., επιτρέποντας την πρόσβαση στα περισσότερα σύννεφα οριακών επιπέδων και τη μελέτη, καθώς και καταχνιά, ομίχλη και νέφη αερολύματος. Ο νέος συνδυασμός ενός ελεγχόμενου διπολικού συστήματος παροχής φορτίου με ενσωματωμένους οπτικούς αισθητήρες επιτρέπει την αναγνώριση και τη στόχευση θολών περιοχών από απόσταση ή αυτόνομα. Μελλοντική χρήση ηλεκτρικών αεροσκαφών με ιοντική πρόωση, ή η εξουδετέρωση των πολύ φορτισμένων σωματιδίων σύννεφων που παρουσιάζουν ηλεκτροστατικούς κινδύνους, απεικονίζουν περαιτέρω περιβαλλοντικές εφαρμογές που μπορεί να επωφεληθούν από τη στοχευμένη ικανότητα απελευθέρωσης φορτίου.
Η ατμοσφαιρική απελευθέρωση φορτίου έχει καθιερώσει βιολογικές και γεωργικές εφαρμογές και μπορεί τελικά να έχει μια νέα χρήση στη γεωμηχανική μέσω της παροχής φόρτισης σταγονιδίων νέφους. Αυτή η εργασία δείχνει ότι η παράδοση φορτίων σε μεγάλους ατμοσφαιρικούς όγκους μπορεί να επιτευχθεί αποτελεσματικά με μικρά ηλεκτρικά αεροσκάφη.
Δεδομένου ότι η φόρτιση εκπέμπεται μόνο από ένα σημείο, απαιτείται περαιτέρω εργασία για τον καθορισμό της ενεργού περιοχής στην οποία κατανέμεται η φόρτιση. Για να επιτευχθεί μεγαλύτερη αποτελεσματική περιοχή απελευθέρωσης, θα μπορούσαν να εξεταστούν ορισμένες εναλλακτικές προσεγγίσεις. Η τοποθέτηση ενός συνόλου πομπών σε μεγαλύτερο πλαίσιο αέρα [στα αεροσκάφη] παρέχει μία δυνατότητα. ένα άλλο, με μεγαλύτερη κάλυψη όγκου, θα ήταν μέσω της εφαρμογής ενός «σμήνους» αεροσκαφών, με πολλαπλά αεροσκάφη που θα ακολουθούν το ίδιο μοτίβο πτήσης και ταυτόχρονα απελευθερώνοντας φορτίο σε μια σειρά υψομέτρων.
Η διερεύνηση εφαρμογών Γεωμηχανικής, ανεξάρτητα από την τελική κοινωνική αξία τους, είναι μια ολοένα και πιο επείγουσα προτεραιότητα που αντιμετωπίζεται άμεσα από αυτήν την τεχνολογία. Για αυτήν τη νέα εφαρμογή, τα ηλεκτρικά ρομποτικά αεροσκάφη παρέχουν προσαρμόσιμες πλατφόρμες παράδοσης χωρίς προϊόντα καύσης και το φορτίο που απελευθερώνεται δεν αφήνει υπολείμματα για το περιβάλλον.