自莱特兄弟的“飞行者1号”于1903年升空以来 ， 100多年间 ， 飞机的外形、动力装置、燃料等都发生了翻天覆地的变化 。 但几乎所有飞机都存在一些共通之处：通过部件的运动产生推力 ， 例如螺旋桨、涡轮风扇 ， 也因此产生巨大的噪音 。 而现在 ， 麻省理工学院（MIT）副教授史蒂文·巴雷特（Steven Barrett）领导的团队 ， 研发出一款颠覆性的飞机原型——通过离子风驱动、不消耗化石燃料、不产生任何噪音 ， 并且在室内成功试飞 。 今天 ， 这项研究发表在《自然》期刊上 。
【告别引擎：离子推进飞机试飞成功，将开创航空新时代】离子风推进
巴雷特的灵感来源于《星际迷航》（Star Trek） 。 他在小时候看到《星际迷航》中梦幻般的飞行器时 ， 就在想 ， 这正是他梦想中未来飞机的飞行方式 。
9年前 ， 巴雷特开始带领MIT航空航天系的团队 ， 探索打造新型飞机的可能性 。 他采用的推进方案是电空气动力学 ， 也就是“离子风” 。 当气流经过两个电极（一薄一厚）之间时 ， 一旦施加足够的电压 ， 电极间的空气分子就会电离、被电极另一端吸引 ， 在移动过程中与周围空气分子碰撞从而产生推力 。 巴雷特猜想 ， 如果电压够高 ， 离子风或许能推动小型飞行器 。
事实上 ， 早在上世纪50年代 ， 就有科学家提出 ， 离子风不可能成为飞机的动力 。 而在很长一段时间内 ， 不信邪的巴雷特团队研发进展也并不顺利 。 他们只能让小型飞行器短暂滑行几秒钟 ， 距离产生足以维持更大型飞机飞行的离子风还很远 。 因此 ， 他们在设计新的飞机原型时 ， 也不敢抱有太高的期望——他们甚至都没有起一个响亮的名字 ， 以至于这架飞机最终顶着“第二版”（Version 2）这个平淡的名字 ， 完成创造历史的飞行 。 “我想的是 ， 我们只有50%的成功几率 ， ”巴雷特说 ， “我在MIT的同事更悲观 ， 认为成功的概率只有1% 。 ”
直到某天夜里 ， 出差在外的巴雷特因为时差而失眠 ， “我干脆起床来思考 ， 离子风飞机究竟是否可信 ， ”巴雷特讲述道 ， “我做了一些初步的计算 ， 这时我知道：没错 ， 我找到了可行的推进系统 。 ”
飞行60米
十年磨一剑 ， 巴雷特团队在论文中展示了名为“第二版”的飞机原型 。 飞机翼长5米 ， 质量只有5磅（2.45千克） 。 在机翼前端下方 ， 研究团队固定了一排与机翼平行的细金属线；而在机翼后侧下方 ， 是一排较粗的金属线 。 这些看似简单的导线 ， 就是驱动离子风飞机的核心部件 。
试验时 ， 飞机上的电池向前端的金属（正极）施加2万伏电压 。 高压将空气中氮气的电子剥离 ， 氮原子变为带正电荷的离子 。 而后侧的金属带负电荷（负极） ， 这些氮正离子就像被磁铁吸引的铁屑 ， 迅速向后排移动 。 “沿途它们会与数百万的中性空气分子碰撞 。 ”巴雷特说 ， 这些空气分子如同被撞击的台球 ， 被推向飞机后方 ， 从而产生足够的推力 。
在MIT的一座室内体育馆 ， 巴雷特的愿望迈出了第一步 。 研究团队测试了“第二版”的飞行性能 。 与那些坚持不过几秒的前任相比 ， “第二版”以每小时17千米的速度平稳飞行了60米 ， 直至撞上墙壁 。 研究者共进行了10次测试 ， 飞机在每次测试中都有稳定的表现 。 期间没有动力耗尽的迹象 ， 也没有恼人的噪音 。
在巴雷特看来 ， 除了离子风推进器的设计 ， 取得成功的另一项关键因素 ， 是设计出很轻 ， 但足够强大的电气系统 。 在此之前 ， 没有人能用轻质的电池产生如此高的电压 。 “想要在飞机上施加4万伏的电压？这样的技术根本不存在 。 而巴雷特找到了一条新颖的解决途径 。 ”佐治亚理工大学的航天工程师米切尔·沃克（Mitchell Walker）说 。
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