在麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的一条室内跑道上，航天工程师史蒂芬•巴雷特(Steven Barrett)用一块薄薄的白色面纱将他的临时实验室与慢跑者隔开。在面纱后面，巴雷特最近试飞了第一架使用离子风推进器(ionic wind thruster)供电的飞机。
根据巴雷特的说法，利用这一原理驾驶飞机一直是一个“牵强的想法”，也是科幻小说的素材。但他仍然想试一试。“在《星际迷航》(Star Trek)中，你会看到毽子静静地滑过，”他说。“我想，‘我们应该有那样的飞机。’”
他花了8年时间研究这项技术，然后决定尝试制造一架微型飞机原型机——尽管他认为这架飞机有点丑。“这是一种肮脏的黄色，”他说。他还补充说，黑色涂料中通常含有碳，碳可以导电，而碳会在之前的涂料中自燃。
巴雷特对最新的原型机期望稍高一些，他冷静地将其命名为版本2。他说:“在我们开始试飞之前，我认为可能性是50%。”“我在麻省理工学院(MIT)的同事认为，这更像是百分之一的可能性行得通。”
但与之前的版本不同的是，第2代在空中以大约每小时11英里(17公里)的速度飞行了近200英尺。没有可见的排气，没有轰鸣的喷气机，也没有旋转的螺旋桨——事实上，根本没有移动的部件——飞机似乎被一种虚无缥缈的来源无声地驱动着。“这非常令人兴奋，”巴雷特说。“然后它撞到了墙上，这并不理想。”
尽管如此，第2版还是成功了，巴雷特和他的同事周三在《自然》杂志上发表了他们的研究结果。乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的航空工程师米切尔•沃克(Mitchell Walker)说，这架飞机是别人尝试过但失败了的壮举。“(巴雷特)展示了一些真正独特的东西，”他说。离子推进器并不是一项特别新的技术;它们已经非常有效地推动了航天器，但它们与火箭或喷气机相去甚远，通常是推动航天器进入轨道。他们还将“黎明号”等深空探测器送上小行星带执行任务。在接近真空的空间中，离子推进器必须携带船上的气体，它们电离并发射到相对真空中以产生推力。然而，在穿越地球厚厚的大气层时，“每个人都看到(离子推进器的)速度不足以推动飞机，”沃克说。“没有人知道如何前进。”
但是巴雷特和他的团队指出了使版本2起作用的三个主要因素。第一个是离子风推力器的设计。版本2的推进器由两排长长的金属线组成，悬挂在天蓝色的机翼下。前排传导的电压约为40000伏特，是普通家庭电压的166倍，足够的能量将空气中大量的氮原子中的电子剥离。
当这种情况发生时，氮原子变成带正电的离子。由于金属细丝的后一排带有负电荷，离子就像磁化的台球一样向它倾斜。“在此过程中，这些离子和中性空气分子之间发生了数百万次碰撞，”巴雷特指出。这将空气分子推到飞机后部，产生的风将飞机推进得又快又猛，足以飞行。
沃克尔指出，巴雷特团队的另一项创新是设计了一种重量轻但功能强大的电子系统。他说，在这架飞机问世之前，还没有人能创造出一种系统，能够有效地将电力从轻量电池转换为足够为推进器产生足够的电压。“最大的挑战是(离子推进器)需要2万或3万伏特才能工作。飞机上的高压并不容易，”他说。“你想在飞机上玩40000伏特吗?”这种技术并不存在。史蒂夫·巴雷特(Steve Barrett)找到了一种聪明的方法来实现高效的转换。
最后，巴雷特利用电脑模型最大限度地利用了飞机的每一个设计元素，从推进器和电气系统设计到贯穿飞机的电线。巴雷特说:“功率转换器、电池、发动机盖和机身——一切都经过了优化。”模拟总是失败。我们不得不做出数百项改变。最终，他们获得了胜利的版本2。
密歇根大学(University of Michigan)航天工程师亚历克•加里莫尔(Alec Gallimore)表示，这一突破为离子推进器可以在地球上使用提供了一个很好的概念证明。加里莫尔没有参与这项工作。但任何此类使用都可能是有限的。螺旋桨和喷气机仍然比巴雷特演示的离子风推进器高效得多，这使得客机不太可能在短时间内转换。但推进器有一个关键优势:“没有声音产生。因此[无人机]用于建筑检查或类似的东西“将是这些推进器的理想应用，Gallimore指出。
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