我们什么时候才能拥有喷气背包？

从空中城市到机器人管家，未来主义的愿景充斥着 PopSci 的历史。在“我们到达了吗？”专栏中，我们检查了实现最雄心勃勃的承诺的进展情况。请在此处阅读本系列的更多内容。

没有什么比飞行的刺激更能激发人类的想象力。飞行不是那种坐在飞机中间的飞行，挤在靠窗和靠过道的幸运乘客之间，被动地争夺肘部空间，一边无奈地看着飞机图标在贴在前排座椅靠背上的粗糙数字 GPS 地图上缓慢地向目的地飞去。而是那种能让我们摆脱地心引力的束缚和道路束缚的飞行——独自飞向三维空间，空气从我们的四肢上掠过。这种不受束缚的飞行启发了雨果·根斯巴克 1928 年 8 月的标志性科幻杂志《惊奇故事》的封面，虚构的太空英雄巴克·罗杰斯背着一个背包，把他推向空中。从那时起，发明家们就一直在追求这种轻型喷气背包。

“喷气背包的吸引力在于，你可以把它放在储物柜里，拿出来，然后戴上去任何地方，”麻省理工学院航空航天学教授约翰·汉斯曼说。“但我们目前看到的版本并没有多大意义。它们只是噱头。”尽管有各种奇幻但可能不切实际（且危险）的喷气背包设计，汉斯曼补充道，“这是一个有趣的时代。有许多技术即将问世，可以让你拥有喷气背包的功能。”

八十多年来， 《大众科学》一直在记录喷气背包飞上地面的努力。我们发表的第一篇报道发表于 1940 年 3 月，报道了俄罗斯发明家乔治·德·博特扎特的单人直升机——一个带有双螺旋桨的简单框架，由“轻型汽油发动机”驱动。该设备在空中由飞行员的身体、手臂和腿部运动控制。德·博特扎特在真正发明之前就去世了。但他的尝试并不完全是为了鸟类。1945 年 7 月，我们报道了波音工程师霍勒斯·T·彭特科斯特的努力，他改进了德·博特扎特的设计，用“飞行杆”进行转向。彭特科斯特将这种旋转装置重新命名为“跳跃直升机”——这种小玩意只能在空中短距离飞行。

1952 年 1 月， 《大众科学》杂志开始更加认真地对待发展缓慢的喷气背包，当时该杂志用了两页篇幅介绍 Pentecost 的下一代跳跃直升机：Gilbert Magill 的风车。Magill 保留了原始设计的顶置旋翼，但升级了操纵杆，增加了座椅和飞行员安全装备（呼）——只不过是“带有塑料面罩的头盔”。

第一个类似喷气发动机的突破出现在我们 1958 年 12 月的专题报道中，该报道描述了美国军方的“蚱蜢计划”，该计划旨在将秘密的跳跃火箭升级为飞行腰带。跳跃火箭是一种“固体燃料装置”，可以绑在士兵的腰上，使他们能够跳跃 50 英尺宽的河流或跳上二楼的窗户。蚱蜢计划的目标是使用氮气压缩气罐延长跳伞者的空中时间，这种气罐可以“在不到一分钟的时间内更换耗尽的气罐”。

此后不久，贝尔航空系统公司的工程师温德尔·摩尔 (Wendell Moore) 借助火箭腰带 (也是由美国陆军资助) 进行了一次巨大的喷气背包飞行。火箭腰带是一种个人推进装置，在 1966 年 1 月的詹姆斯·邦德装备概述中备受关注。在 1965 年的邦德电影《霹雳弹》的开场逃跑场景中，肖恩康纳利 (Sean Connery) 系上贝尔的火箭腰带，像巴克罗杰斯 (Buck Rogers) 一样从反派的城堡中飞走。火箭腰带这个名字来源于火箭发动机推进设计。发动机以蒸馏过氧化氢和氮气为动力，用于产生高压过热蒸汽，将飞行员推向天空。其他设计的火箭腰带也表现出一定的持久力，至少对于像 1984 年洛杉矶奥运会开幕式这样的大型特技活动来说是如此。我们最近在 2006 年 3 月报道过它们，当时我们介绍了自制火箭腰带制造者胡安洛扎诺 (Juan Lozano)。即使在 2006 年，我们仍然对他们赋予真正喷气背包飞行自由的能力持怀疑态度， PopSci工作人员给洛扎诺的火箭腰带的现实评分为 2 分（满分 10 分），这意味着实现商业突破的机会很小。

随着火箭带的出现，动力似乎在不断增强，但喷气背包的开发却突然停滞不前。除了偶尔报道太空喷气背包（1971 年 11 月）外，没有太多新进展可报道。然后在 2008 年 12 月，新西兰发明家格伦·马丁 (Glenn Martin) 数十年来致力于制造管道风扇（非喷气式）、汽油动力喷气背包的努力终于有了回报。管道风扇依靠罐中的旋转式螺旋桨来引导推力。马丁的喷气背包非常引人注目，他因此在该杂志令人垂涎的顶级创新者名单中占有一席之地。

几个月后的 2009 年 2 月，我们报道了瑞士飞行员 Yves Rossy（又名 Wingman）的奇怪故事。他将微型喷气发动机装在自制的机翼上，系好安全带，从飞机上跳下，飞越英吉利海峡。虽然严格来说不是喷气背包，但 Rossy 的机翼确实使用了真正的喷气发动机，预示着即将发生的事情。

到了 2010 年代，喷气背包和其他个人飞行器创新达到了新的高度——悬浮滑板、飞行板和水力喷气背包，更不用说无数的无人机，都已占据了主导地位。然后，经过 70 年的历程，从 20 世纪 40 年代的单人操作直升机到 21 世纪的涵道风扇喷气背包，真正的喷气发动机喷气背包终于出现了，其外形和升力甚至让巴克·罗杰斯大吃一惊。2015 年 11 月 3 日，JetPack Aviation 在纽约自由女神像周围进行了可穿戴发射器的首飞。与此同时，新西兰发明家格伦·马丁继续改进涵道风扇喷气背包，最终吸引了风险投资来扩大他的公司 Martin Jetpack 并提供消费产品。

到 2017 年，单人飞行的前景似乎如此真实，而且可能带来丰厚利润，波音公司赞助了一项价值 200 万美元的 GoFly 竞赛，以鼓励个人飞行器创新，让其成为主流。这家航空航天公司看到了该技术不断进步的前景，例如推进、轻质材料以及控制和稳定系统的改进。

2019 年，在 GoFly 决赛结束之前，我们再次审视了喷气背包的现实情况，并认为虽然取得了进展，但这项技术仍然太吵、太重、太昂贵。GoFly 评委似乎同意这一观点，因为虽然他们颁发了一些创新奖，但没有人赢得比赛。参赛者均未达到比赛的基本尺寸限制和飞行时间参数等。约翰·汉斯曼曾是最初的顾问，但后来退出了，他对令人失望的结果并不感到惊讶。

汉斯曼表示，巴克·罗杰斯式喷气背包存在太多问题。他称其为摩托车的极端版本​​，但由于高度和速度，它甚至更加危险。此外，喷气发动机并不是绕地球飞行的最有效方式。“喷气背包在太空中非常有用，”汉斯曼指出，“在那里获得推进力的最佳方式是推动气体。”然而，在有大气层的地方，“喷气发动机无法与旋翼螺旋桨相媲美。”喷气背包需要持续的推力才能保持在高空——因此会消耗大量燃料——而螺旋桨则利用伯努利原理，即旋翼上下的气压差。

但如今，喷气背包设计师正在从数十年的反复试验中学习。汉斯曼认为，该领域正处于私人飞机新一轮创新的风口浪尖，但不是经典的喷气发动机背包形式。“喷气式飞机方面没有发生任何实质性变化，”汉斯曼指出——还没有足够的发展来说服他喷气发动机提供最佳设计。相反，他认为私人飞机的形式是基于旋翼的空中自行车或气垫板。“如果你想想已经出现的技术，”他说，“那就是电动飞机的电池技术、分布式推进和相对便宜的主动控制系统。”例如，无人机可以拥有廉价的主动控制系统，该系统使用传感器和软件来稳定它们。分布式推进，其中有多个转子协同工作，使气垫板等飞行器的设计成为可能，也许在不久的将来，还有空中出租车和空中自行车。

汉斯曼认为，市场最初会接受休闲私人飞机，类似于水上摩托艇。这是因为制造可靠的通勤式车辆需要不同级别的工程技术来应对日常使用的磨损。此外，还有在受控空域航行的问题。尽管联邦航空管理局 (FAA) 不监管超轻型飞机（单人、空重不超过 254 磅、最高速度不超过 60 英里/小时）或 400 英尺以下空域的交通管制，但它们确实限制了机场和城市周围的空域。这些限制必须进行修改，以切实支持个人通勤飞机。

尽管仍存在诸多障碍，但喷气背包和其他私人飞行器已经取得了长足进步，而且比以往任何时候都更接近现实。对于狂热的喷气背包爱好者来说，有许多公司，如 JetPack Aviation、Martin Jetpack、Gravity Industries 和 Maverick Aviation，都推出了实用产品——前提是，你有足够的资金，并且不害怕这些设备的危险。对于那些寻求更安全的方式来体验单人飞行刺激的人来说，可能很快就会有周末去山上旅行，并租借空中自行车或气垫滑板，让你每次 20 分钟就能在树梢和湖泊上空翱翔。但如果你的目标是在日常通勤中飞过交通拥堵的街道和高速公路，在头顶滑行时炫耀地面上的汽车，你就必须等待更长时间——不幸的是，你等待的东西很可能不会出现在未来的飞行超市的 Buck Rogers 货架上。