全球首架“离子风飞机”从科幻小说中走出来了！没有嘈杂的螺旋桨或涡轮机，这架由麻省理工学院团队开发的原型机，完全靠带电粒子推动空气来产生飞行动力，于试验中滞空长达 9 秒──不要觉得这没什么，当初莱特兄弟成功试飞的第一架动力飞机也才滞空 12 秒。
飞机是我们已经习以为常的空中交通工具，其全名为固定翼飞机（Fixed-wing aeroplane），自机身延伸出的固定机翼产生升力，运转部件（moving part）如涡轮机、螺旋桨则用来产生推力或拉力，维持机体在大气层内飞行，可分为喷射机或螺旋桨飞机。
但还有另一种利用电场推动空气流动的方法，也可以当作飞机的动力系统。虽然空气主要由不带电分子组成，但若电压足够高，就可以电离大气层中的氮气和氧气（比如闪电现象），当电子被释放出来后，空气中带正电荷或负电荷的离子开始到处游移、与中性分子碰撞并将它们推在一起，这就是离子风。
但过去的研究计算结果对离子风推进系统不怎么乐观，因为离子风产生的推力实在太小，无法推动一台飞机（用来推动火箭的离子推进器又是另一种工作方式了），科学家在 1960 年代也曾尝试制造过离子风飞机，结果不是太成功。
不过麻省理工学院航太工程师 Steven Barrett 相信，只要有恰当的设计与够轻的电池，离子风飞机还是有机会在天空翱翔。新研究中，他与团队先利用数学方程算出飞机最适合的外型构造、材料等，接着一一测试各种组合，成功做出这架原型机：展翼长约 5 米、重量仅 2.5 公斤（差不多一只鸡的重量），上有看起来像百叶窗的高压电焊条阵列用来塑造电场。
（Source：麻省理工学院）
电焊条前方有金属细线做为带正电的电极，后方较粗导线作为带负电的电极；接着是该团队另外一项创新研发：一套轻巧但功能强大的电气系统，机身内带有定制的电池组（锂聚合物电池）和转换器，后者用来将电池电压从 200V 提升至 40,000V，这是过去开发离子推进器时最大的挑战。
当电池以 40,000V 通电，前方金属细线开始吸引大气中的中性分子（如氮原子）并剥离出电子，这些氮原子变成带正电的离子后，遇上后排带负电的电极又像磁铁一样被吸引过去，每个离子与其他空气分子碰撞数百万次形成离子风，以此产生推动飞机前进的推力。
在经历无数次修正，这台原型机终于可以完全靠离子风的推力飞行长达 60 米，滞空达 9 秒！这道成果更不是昙花一现而已，研究人员成功重复了 10 次试飞。更重要的是，由于没有螺旋桨或涡轮机，这架飞机飞行时几乎没有声音。
▲ 失败。
▲ 成功飞行 60 米。
接下来团队将致力于改善效率，希望以更低的电压产生更多离子风并提高推力密度。目前原型机的电极占用范围太大，最理想情况是完全“隐藏”推进系统。新论文发表在《Nature》期刊。
- First ever plane with no moving parts takes flight
- Silent and Simple Ion Engine Powers a Plane with No Moving Parts
- A new airplane uses charged molecules, not propellers or turbines, to fly
- Airplane with no moving parts takes flight
- First flight of ion-drive aircraft
- Ion drive meets drone, as small plane flies with no moving parts
（首图来源：麻省理工学院新闻室）
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