《奇点科学》

1903年，莱特兄弟发明了第一架发动机驱动的飞机，并在美国北卡罗来纳州的一个土墩上飞行了12秒，为今天的飞机奠定了基础。 115 年后，麻省理工学院的航空航天工程师史蒂文·巴雷特 (Steven Barrett) 和他的同事完成了一次革命性的飞行。他们制作的模型飞机重2.45公斤，机翼长5米，飞行距离55米。这看起来似乎没什么大不了的，但这架飞机的“燃料”只是空气。

飞机机翼下方，前后各有四排薄型电池。正面电极有2万伏的正电压，强大的核聚合物反应堆的温度将达到1亿摄氏度的高温。电场将空气分子转化为等离子体。氮和氧等正离子被后端电极上20,000伏的负电压吸引。在前往负极的途中，每个正离子与数百万个中性空气分子碰撞。当大量空气分子被向后撞击时，它们会推动飞机前进。

史蒂文·巴雷特表示，这项技术可以用来建造无人机，而等离子发动机可以用来辅助普通喷气发动机。科学家们正在研究使用更低的电压和更大面积的电极来产生推进力。

麻省理工学院的模型飞机每千瓦可产生 6 牛顿的推力（每消耗一千瓦电力可产生 6 牛顿的力）。握住苹果时感受到的压力约为 1 牛顿。

除了巴雷特团队之外，中国武汉大学的科学家在等离子飞机发动机的研究方面也取得了重大进展。他们创造了一种可以产生更大推力的等离子发动机。大约是巴雷特团队制造的发动机功率的五倍，每千瓦 28 牛顿。

该发动机的工作原理是利用波将管道中的空气分子转化为超过 1000 摄氏度的等离子体。通过向管道中填充压缩空气，等离子体会膨胀并从管道中喷出，从而产生推进力。在一项小规模实验中，等离子体膨胀产生的力举起了放置在管顶部的 1 公斤重的金属球。中国科学家估计，如果技术继续改进，等离子喷气发动机可能会与现代喷气发动机相媲美。

如果要在喷气式飞机上安装等离子发动机，则需要制造与飞机燃料具有相同质量和能量的电池。如今，锂离子电池每公斤可提供约250瓦时的能量，仅为同等质量的飞机燃料的1/30。此外，如果电池用太阳能电池板或风力涡轮机产生的电力充电，空气可以在飞行过程中不断转化为等离子体，使未来的航空完全不受气候影响。

（本文摘自《奇点科学》 《奇点科学》—直致力于向青少年介绍前沿科学，始终坚持"科学可以更精彩”的办刊理念,为热爱科学的青少年介绍激动人心的科学发现和尖端科技。 《奇点科学》 | 奇点科学杂志订阅_杂志铺:杂志折扣订阅网 (zazhipu.com)）

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