科学前沿观天下 笃学明理洞寰宇
看过科幻电影《星际迷航》的观众一定会被电影中的宇宙飞船所吸引。巨大的航天器既没有螺旋桨，也没有需要消耗燃料且发出巨大噪声的发动机和推进器，仅仅依靠一块很小的能量棒来驱动，带着一种神秘的蓝色辉光，无声无息的在太空中滑翔。为了将这一构想变成现实，科学家们一直都在努力，并于近日取得了重要的成果。这就是今天要给大家介绍的通过“电离空气”来飞行的未来飞机。
自1904年莱特兄弟发明飞机，首次将人类带向蓝天到现在已经过去了100多年，飞行器技术不断更迭，取得了巨大的发展，但是以燃料为动力的模式几乎没有改变。早在1921年，科学家们就曾试图开发一种类似《星际迷航》中飞船那样的全新的技术，但最终并没有成功，因为这种技术被一度认为是反重力的代表，与当今主流科学相违背。不过，这一貌似“天方夜谭”的未来科幻式技术真的无法实现吗？事实证明，一切皆有可能。
最近发表于《Nature》杂志上的一篇论文中，由麻省理工学院(MIT)的Steven Barrett领导的一个研究团队描述了他们是如何制造出一种电动力学飞机的。这种未来飞机通过全固态等离子推进，无需依靠传统的螺旋桨或任何可燃性燃料的燃烧（喷气式飞机）。
在2016年至2018年的测试中，科学家们制造了一架翼展5米、重2.45公斤的小型飞机，其机翼上分布有许多细电极，在这些细电极的前端是细导线，而在机翼后侧的曲面跟传统机翼一样可以用于产生升力。机翼上的细导线会加以 20000伏的电压，而机翼后侧则通以-20000伏的电压，形成一个强大的电场。在机翼前，空气中氮气分子外的电子脱离原子核，产生电离态的气体分子。当这些电离态分子经过机翼后侧时，就会产生离子风，给飞机以强大的推力。
该项目的负责人巴雷特介绍，“这款飞行器的原理就是电离空气，从空气分子中移除电子形成离子，并通过高压电场来加速空气的流动。”就像在头发上摩擦气球时可以得到一股吸力一样。
在进行的数十次试飞中，这架飞机用12秒的时间飞行了60米的距离，推力的利用效率约为2.6%。虽然这一数据离真正实现还有一段距离，但是随着飞机飞行速度的增加，整个推进系统的效率也随之提高。理论上来讲，当飞机的速度达到1080公里/小时时，飞机推进系统的效率就可以达到50%。
不需要任何的推进剂和航空燃料，也不需要笨重的喷气发动机，只需要电极、导线和现成的锂聚合物电池就可以让飞机无声无息的漂浮在空中，并快速行进。不过目前这架飞机还只是原型机，科学家们还在继续对飞机进行测试和改善。正如巴雷特所言，“我也不知道未来这一技术能否真正实现商用，用以载客，但其前景值得我们期待！”
作者/朱张航宇
参考文献：Flight of an aeroplane with solid-state propulsion, Nature, volume 563, pages532–535 (2018)
