在月球上，这种表面电荷足以使尘埃悬浮在距地面一米多的地方，就像静电可以使人的头发竖起来一样。
美国宇航局和其他机构的工程师最近提议利用这种自然表面电荷来悬浮带有聚酯薄膜制成的机翼的滑翔机，这种材料自然具有与无空气物体表面相同的电荷。他们推断带电表面应该相互排斥，从而产生将滑翔机抬离地面的力。但这种设计可能仅限于小型小行星，因为较大的行星体会有更强的反作用力。
麻省理工学院团队的悬浮漫游车有可能突破这个尺寸限制。这一概念类似于复古风格的圆盘形飞碟，使用微小的离子束为飞行器充电并增强表面的自然电荷。总体效果是在车辆和地面之间以需要很少能量的方式产生相对较大的排斥力。在初步可行性研究中，研究人员表明，这种离子助推器的威力应该足以使2 磅重的小型飞行器悬浮在月球和Psyche 等大型小行星上。
麻省理工学院航空航天系的研究生、主要作者奥利弗·贾-理查兹说：“我们考虑像日本航天局发射的隼鸟号任务一样使用它。” “那艘航天器绕着一颗小行星运行，并向其表面部署了一个小型漫游车。同样，我们认为未来的任务可能会派出小型漫游车探索月球和其他小行星的表面。”
该团队的研究结果发表在本期，《航天器和火箭杂志》。 Jia-Richards 的合著者包括M. Alemn-Velasco 航空航天学教授兼麻省理工学院太空推进实验室主任Paulo Lozano；和前访问学生塞巴斯蒂安·汉普尔，现在麦吉尔大学。
该团队的悬浮设计依赖于使用称为离子液体离子源的微型离子推进器。这些小型微型喷嘴连接到含有室温熔盐形式的离子液体的储液器。当施加电压时，液体离子带电并以一定的力通过喷嘴喷射。
洛萨诺的团队率先开发了离子推进器，并主要使用它们来推进和物理操纵太空中的小型卫星。最近，洛萨诺看到的研究表明月球带电表面对月球尘埃的浮力效应。他还考虑了美国宇航局的静电滑翔机设计，并想知道：配备离子推进器的漫游车能否产生足够的静电排斥力，以在月球和更大的小行星周围盘旋？
为了测试这个想法，该团队最初建造了一个小型圆盘状漫游车模型，配备了可以独立为车辆充电的离子推进器。他们模拟了推进器，将带负电的离子射出飞行器，这有效地给飞行器带来了正电荷，类似于月球表面的正电荷。但他们发现这还不足以让飞船升空。
“然后我们想，如果我们将自己的电荷转移到表面来补充其自然电荷怎么办？”贾-理查兹说道。
通过将额外的推进器指向地面并发射正离子来放大表面的电荷，研究小组推断升力可以在火星车上产生更大的力，足以将其升离地面。他们针对这种情况建立了一个简单的数学模型，并发现原则上它是可行的。
基于这个简单的模型，研究小组预测，一个重约两磅的小型漫游车可以使用10 伏离子源在像Psyche 这样的大型小行星上悬浮在距地面约一厘米的地方。为了在月球上实现类似的升力，同一个漫游车需要50 千瓦的电源。
“这种离子设计使用很少的能量来产生大量的电压，”洛萨诺解释道。 “所需的力量非常小。”
为了确保模型代表真实太空环境中可能发生的情况，他们在洛扎诺的实验室中进行了一个简单的场景。研究人员建造了一辆小型六边形测试车，重约60克，与人手大小相当。他们安装了一个向上的离子推进器和四个向下的离子推进器，然后使用两个经过校准以抵消地球重力的弹簧将飞行器悬挂在铝表面上。整个装置被放置在真空室中，以模拟月球和小行星的无空气环境。
研究人员还在实验弹簧上悬挂了一根钨棒，并利用其位移来测量推进器每次发射时产生的力。他们向推进器施加不同的电压并测量产生的力，然后用这些力来计算飞行器单独可以悬浮的高度。他们发现这些实验结果与他们的模型对相同场景的预测相匹配，这让他们相信模型对悬停在普赛克和月球上空的漫游车的预测是现实的。
目前的模型旨在预测简单实现悬浮所需的条件，对于2 磅重的车辆来说，悬浮仅距地面约1 厘米。离子推进器可以通过更大的电压产生更大的力，将飞行器提升到离地面更高的位置。但贾-理查兹表示，该模型需要修改，因为它没有考虑发射的离子在更高海拔的行为。 “原则上，通过更好的建模，我们可以悬浮到更高的高度，”他说。
洛萨诺说，在这种情况下，未来的月球和小行星任务可以部署使用离子推进器的漫游车，在未知、不平坦的地形上安全悬停和机动。
“使用悬挂式漫游车，你不必担心轮子或移动部件，”洛萨诺说。 “小行星上的地形可能完全不平坦，只要你有一个可控机制来让你的漫游车保持悬浮，那么你就可以在非常崎岖、未经探索的地形上行走，而不必物理上避开小行星。”
