飞机大变革跨世纪重登《Nature》，MIT创造离子推进飞机未来希望取代莱特兄弟

导读

1904年2月《Nature》杂志公布了一条简短的报道莱特兄弟发明的飞机完成了第一次飞行，人类就此开始了航天的时代。一个多世纪之后的当下，《Nature》又发了一篇文章，公布了MIT研发的离子推进飞机，这或许标志着世界即将进入一个新航空时代。

作者|风雨抚蕖

编辑|海蛟

1904年2月《自然》杂志公布了一条简短的报道，标志了一项不朽事件的开始——莱特兄弟发明的飞机完成了第一次飞行，人类就此开始了航天的时代。

万万没想到，在经受了飞机涡轮发机动机轰鸣、螺旋桨转动、化石燃料燃烧100多年后的2018年11月21日，同样是《自然》杂志，公布了由MIT研发的全新飞机。

这架飞机翼展约5米，重约 2.45 公斤，在平均飞行高度为 0.47 米的情况下能持续飞行 60 米（总之这些数据都不重要）。

最重要的是它是人类发明的第一架不配备任何活动部件、采用“离子推进器”的飞机。

麻省理工学院航空航天副教授史蒂文巴雷特说：“这是有史以来第一次在推进系统中没有活动部件的飞机。” “这有可能为飞机带来新的和未开发的可能性，同时这些飞机更安静，机械更简单，不会排放燃烧物。”

目前，该飞机已经完成了在MIT体育馆内的首次飞行。

何为离子推进技术

离子推进技术听起来如同科幻大片中的未来技术一样

实际上离子推力器这项技术很早以前就运用在航天领域，是空间电推进技术中的一种，其特点是推力小、比冲高，广泛应用于空间推进。

如航天器姿态控制、位置保持、轨道机动和星际飞行等，是目前已实用化的火箭技术中，最为经济的一种，在火箭远距离的航行中起着重要作用。

众所周知传统的火箭是通过尾部喷出高速的气体实现向前推进的，离子推进器也是采用同样的喷气式原理，但是它并不是通过燃料燃烧而排出炽热的气体，而是通过电能作用于工质激发高速离子流向后推进。

它所喷出的是一束带电粒子或是离子。它所提供的推动力或许相对较弱，但关键的是这种离子推进器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要离子推进器能够长期保持性能稳定，它最终将能够把太空飞船加速到更高的速度。

离子风带让飞机重新起航

MIT团队的飞机正是借鉴离子推进技术。在重约5磅，翼展5米的飞机上搭载了一系列的细线，这些细线在飞机机翼前端的下方构成水平围栏。

导线充当带正电的电极，而沿着平面翼的后端延伸的类似布置的较粗的导线用作负电极。

飞机机身内装有锂聚合物电池。研究人员设计了一种能够将电池输出转换为足够高电压的装置来作为推动飞机的电源。通过这种方式，电池以40,000伏的电力供电，再通过轻型电源转换器连接到导线。

一旦导线通电，它们就会将氮气和氧气电离，并从周围的空气分子中剥离带负电的电子，就像巨大的磁铁吸引铁屑一样，留下的空气分子形成新的离云，并且又被吸引到带负电的电极，当新形成的离子云流向带负电的导线时，如同雪崩一样，每个离子与其空气分子碰撞数百万次带来更多的离子。

根据牛顿第三定律，就会产生推动飞机前进的推力，虽然目前该飞机只能巡航飞行60米，但比起在没有离子推进器时飞行的10米，已经是一个巨大的进步。

没有离子推进器

有离子推进器

又一里程碑

很多让看完后会觉得，60米的飞行距离在如今这个跨洋飞机的时代有什么意义呢？对于这个问题小编觉得就好比莱特兄弟的第一次飞行一样，它应当是一个里程碑式的事件，让离子推进飞机经历了从无到有的过程。

实际上，在太空中运用离子推进技术远比在大气中容易得多。由于理想的真空环境，航天器在太空中不需要考虑各种复杂的气流、阻力，只需要一个非常小的力便可以实现航向矫正。但是在地球上，离子推进器必须要在克服空气阻力的情况下产生足够的推力来驱动飞机，这是非常困难的，以至于早在 20 世纪 60 年代时，研究人员就得出结论，这种技术无法创造维持飞行所需的推力水平。

MIT的离子推进器飞机打破了这个结论，正如莱特兄弟打破大地的束符一样，它为未来的离子推进飞机技术创下了开端，正如研究人员巴特雷所说：“这虽然是我们可以设计的最简单的飞机，但它证明了离子飞机是一个可行的概念，但是它离一架实用的的飞机还有一段差距，未来它需要改进得更高效，飞得更久，这样才能应用到实际的生活中。“

正如莱特兄弟100多年前所做的，这是一次技术的证明，未来如何，让我们拭目以待。

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