太陽(yáng)能飛機(jī)完成“環(huán)球之旅”

人類(lèi)已有百年的航空史，隨著航空技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)飛行有了更高的追求。這其中，利用太陽(yáng)能進(jìn)行“綠色”飛行便是世界航空研究的一大夢(mèng)想。隨著“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”完成環(huán)球飛行，人們對(duì)太陽(yáng)能飛機(jī)也有了更大的期許。然而，從現(xiàn)有技術(shù)水平看，太陽(yáng)能飛機(jī)要實(shí)現(xiàn)商用目標(biāo)，走進(jìn)百姓生活依然長(zhǎng)路漫漫。

環(huán)球飛行，不用一滴油

7月26日，全球最大太陽(yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”抵達(dá)阿聯(lián)酋阿布扎比巴廷商務(wù)機(jī)場(chǎng)，完成史上首次純太陽(yáng)能飛機(jī)環(huán)繞地球一周的創(chuàng)舉。該飛機(jī)由兩位飛行員輪流掌舵飛行。一位飛行員在人們的歡呼聲和掌聲中激動(dòng)地表示：“未來(lái)是清潔能源的，未來(lái)是你們的，未來(lái)就在現(xiàn)在，讓我們走得更遠(yuǎn)。”

阿布扎比也是“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”環(huán)球飛行的始發(fā)站。去年3月9日，“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”從阿布扎比起飛開(kāi)始環(huán)球飛行，并一路宣傳可再生能源和清潔能源。本次飛行先后途經(jīng)阿曼、印度、緬甸、中國(guó)、日本、美國(guó)、西班牙、埃及等國(guó)，行程3.5萬(wàn)公里，創(chuàng)下人類(lèi)飛行史上的多項(xiàng)世界紀(jì)錄。

比如，行程中最長(zhǎng)的一程是從日本飛往夏威夷，飛行里程達(dá)8924公里，總飛行時(shí)長(zhǎng)達(dá)118個(gè)小時(shí)，該飛機(jī)在從日本名古屋飛往檀香山的118個(gè)小時(shí)不間斷飛行中創(chuàng)造了三項(xiàng)世界紀(jì)錄：最長(zhǎng)時(shí)間太陽(yáng)能飛機(jī)不間斷飛行、最長(zhǎng)時(shí)間單人駕機(jī)飛行和最遠(yuǎn)距離太陽(yáng)能動(dòng)力飛行。而這只是本次全球航空探險(xiǎn)19項(xiàng)紀(jì)錄中的3項(xiàng)。

重慶、南京作為本次環(huán)球之旅的經(jīng)停站，“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”與中國(guó)民眾也進(jìn)行了一次“親密接觸”。2015年3月31日，“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”抵達(dá)重慶江北機(jī)場(chǎng)。4月21日晚，“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”順利抵達(dá)南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)。所到之處，受到了中國(guó)民眾的廣泛關(guān)注。

對(duì)于此次飛行的意義，江蘇省科協(xié)副主席陳惠娟表示，“這絕對(duì)不是一場(chǎng)華麗的冒險(xiǎn)，而是一次真正的科學(xué)探索?！痹谀暇┡e行的新聞發(fā)布會(huì)上，飛行員還為中國(guó)民眾講述了飛行經(jīng)歷和清潔能源理念。

用太陽(yáng)飛行的“綠色夢(mèng)”

作為純太陽(yáng)能動(dòng)力飛機(jī)，“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”能夠完成此次飛行壯舉，得益于其先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)。甚至可以說(shuō)，“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”是世界太陽(yáng)能飛機(jī)研制領(lǐng)域的集大成者，體現(xiàn)了該項(xiàng)研究幾十年的技術(shù)成果。

早在2003年，瑞士探險(xiǎn)家貝特朗·皮卡爾提出了太陽(yáng)能飛機(jī)環(huán)球飛行構(gòu)想，計(jì)劃駕駛太陽(yáng)能飛機(jī)，經(jīng)過(guò)5次起降實(shí)現(xiàn)環(huán)球晝夜飛行，這一計(jì)劃被命名為“太陽(yáng)脈動(dòng)”，最終的目標(biāo)是用太陽(yáng)能飛機(jī)實(shí)現(xiàn)永久飛行。“太陽(yáng)脈動(dòng)”是一個(gè)復(fù)雜的工程，科研人員決定分階段實(shí)施，進(jìn)行充分試驗(yàn)和準(zhǔn)備，從而降低風(fēng)險(xiǎn)。

該計(jì)劃面臨的最大挑戰(zhàn)是徹夜飛行，因?yàn)橐归g無(wú)法采集陽(yáng)光，飛機(jī)只能依靠電池白天儲(chǔ)蓄的有限能量。皮卡爾承認(rèn)：“我們最大的問(wèn)題是能否在白天儲(chǔ)存足夠的太陽(yáng)能，保證夜晚飛行?！辈贿^(guò)他認(rèn)為，只要太陽(yáng)能電池板的能量轉(zhuǎn)換效率以及電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到足夠水平，并不是一個(gè)遙不可及的目標(biāo)。

在“太陽(yáng)脈動(dòng)”計(jì)劃之后研制的“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”研究讓太陽(yáng)能飛機(jī)環(huán)球飛行逐漸成為可能。自2010年4月7日首飛成功后，“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”每年都有突破，2011年首次完成瑞士至比利時(shí)跨國(guó)飛行，2012年5月完成瑞士至摩洛哥跨洲飛行。2014年4月9日正式亮相的“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”2號(hào)是“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”的升級(jí)版，它超越“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”成為目前全球體積最大的太陽(yáng)能飛機(jī)。

“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”2號(hào)的翼展達(dá)72米，堪比波音747-800型客機(jī)，“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”2號(hào)的機(jī)身和機(jī)翼均采用極輕的碳纖維材料，機(jī)翼上安裝有17248塊超薄、高效太陽(yáng)能電池板。與“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”一樣，“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”2號(hào)在飛行中無(wú)需一滴燃料，僅依靠陽(yáng)光就能實(shí)現(xiàn)晝夜飛行。

距離“商用”依然遙遠(yuǎn)

飛機(jī)一直是最昂貴的交通手段，溫室氣體排放占全球3%以上。而太陽(yáng)能飛機(jī)堪稱(chēng)最純凈的綠色飛行方式。隨著“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”2號(hào)實(shí)現(xiàn)環(huán)球飛行，這是否意味著在不久的將來(lái)，人們能像乘坐普通飛機(jī)一樣出行呢？

目前來(lái)看，太陽(yáng)能飛機(jī)還處于能飛的階段，要達(dá)到普通飛機(jī)的性能水平還有很大的距離，距離商用目標(biāo)更是長(zhǎng)路漫漫。

首當(dāng)其沖的就是太陽(yáng)能動(dòng)力問(wèn)題。當(dāng)前飛機(jī)使用的光伏面板，轉(zhuǎn)換效率大約為20%，飛機(jī)必須飛到9000米的高空才能吸取足夠的光熱。就連飛機(jī)設(shè)計(jì)師也承認(rèn)，在長(zhǎng)達(dá)十幾個(gè)小時(shí)需要使用電池飛行的過(guò)程中，若電池有問(wèn)題或儲(chǔ)能不足，飛機(jī)不排除自9000米高空墜毀的可能。

實(shí)際上，在“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”2號(hào)環(huán)球之旅中，作為核心技術(shù)的太陽(yáng)能動(dòng)力問(wèn)題頻發(fā)。在從日本飛往夏威夷穿越西太平洋5天5夜的行程中，飛機(jī)電池還由于過(guò)熱出現(xiàn)了損壞，迫使飛行計(jì)劃中斷了8個(gè)月，在電池修復(fù)后才得以從夏威夷繼續(xù)飛行。

此外，這項(xiàng)試驗(yàn)性的設(shè)計(jì)也展現(xiàn)了很多的技術(shù)性難題，例如飛機(jī)對(duì)天氣非常敏感。比如開(kāi)羅段的航程非常不平穩(wěn)，因?yàn)樯程厣衬峡盏臍饬魇癸w機(jī)劇烈顛簸。而在重慶、南京經(jīng)停期間，由于天氣原因，屢屢耽誤“行程”。

此外，“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”2號(hào)駕駛艙的空間非常狹小，只相當(dāng)于一個(gè)電話亭大小。飛行員飛行到一定高度時(shí)，必須頭戴氧氣面罩，一次睡眠只允許20分鐘。而太陽(yáng)能飛機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)速遠(yuǎn)低于普通飛機(jī)的時(shí)速，顯然無(wú)法達(dá)到飛機(jī)快速出行的需求。即便作為世界最大的太陽(yáng)能飛機(jī)，其大得如同一架波音飛機(jī)的機(jī)體，卻仍無(wú)法承載駕駛員以外的乘客。

正如專(zhuān)家所言，要么太陽(yáng)能電池得到新的發(fā)展，使得動(dòng)力得到增加；要么改造所有機(jī)場(chǎng)保證其起降，這或許才是飛機(jī)作為太陽(yáng)能應(yīng)用的終極挑戰(zhàn)。