史無前例

溫杰

7月26日，阿聯(lián)酋當(dāng)?shù)貢r(shí)間凌晨4時(shí)5分，全球最大的太陽(yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)（Solar Impulse 2）緩緩降落在阿布扎比機(jī)場(chǎng)，史無前例地完成了全程大約2.5萬英里（超過4萬千米）的環(huán)球飛行。“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)飛機(jī)的環(huán)球之旅，創(chuàng)下人類飛行史上的多項(xiàng)世界紀(jì)錄，盡管存在著飛行速度有限、易受天氣影響和電池出現(xiàn)故障等問題，但還是向世界展示了清潔能源和可再生能源的巨大潛力。

“陽(yáng)光動(dòng)力”太陽(yáng)能飛機(jī)項(xiàng)目由瑞士人貝特朗·皮卡爾和安德烈·博爾什貝格聯(lián)合發(fā)起。作為一名醫(yī)生和精神病專家，皮卡爾還是一名氣球飛行員和探險(xiǎn)家，曾完成了人類歷史上首次不間斷氣球環(huán)球飛行，而博爾什貝格則是一位工程師、戰(zhàn)斗機(jī)飛行員出身的職業(yè)飛行員。2003年，當(dāng)皮卡爾提出駕駛太陽(yáng)能飛機(jī)進(jìn)行一次環(huán)球飛行時(shí)，兩人一拍即合。

實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想并非一蹴而就，從概念設(shè)計(jì)、飛機(jī)研制到環(huán)球飛行，整個(gè)過程耗時(shí)13年，耗資近1.5億美元。在此期間，皮卡爾和博爾什貝格逐步深入研究高效能電池和綠色能源技術(shù)，最終成為了這兩個(gè)領(lǐng)域的專家。兩人強(qiáng)調(diào)“陽(yáng)光動(dòng)力”并不完全是一個(gè)航空研究項(xiàng)目，更多的是一個(gè)能源項(xiàng)目，希望通過低能耗的航空飛行驗(yàn)證項(xiàng)目，使人們意識(shí)到可持續(xù)環(huán)境新時(shí)代的正在到來。

“陽(yáng)光動(dòng)力”飛機(jī)的研制可謂人類科技面臨的一次重大挑戰(zhàn)，必須在能源、重量、堅(jiān)固性和飛行性能各方面都取得平衡，來自6個(gè)國(guó)家的150名各領(lǐng)域?qū)＜依?年時(shí)間，進(jìn)行研究、建造、模擬和試驗(yàn)，才完成了最初的原型機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力”1號(hào)。2010年，這架太陽(yáng)能飛機(jī)先后完成了太陽(yáng)能飛機(jī)首次夜間飛行、首次跨越北美等任務(wù)，創(chuàng)下了26小時(shí)飛行的紀(jì)錄，證明了其在白天能夠儲(chǔ)存足夠的電能供夜間飛行所用。5年后，經(jīng)過改進(jìn)的“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)準(zhǔn)備再次啟程，向終極目標(biāo)發(fā)起沖擊。

“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)是目前全球最大的太陽(yáng)能飛機(jī)，超大展弦比機(jī)翼的翼展達(dá)到72米，與A380飛機(jī)的翼展相當(dāng)，可以最大限度地降低誘導(dǎo)阻力。但是，該機(jī)采用質(zhì)量低于25克/米2的碳纖維層板制造，重量?jī)H為2.3噸，還不到A380飛機(jī)的1%。碩大機(jī)翼的一個(gè)重要作用是可以盡可能多地安裝厚度僅為135微米的單晶硅電池，以確保90小時(shí)不間斷飛行。該機(jī)在機(jī)翼、機(jī)身和尾翼的表面鋪設(shè)了17248塊光伏電池板，為飛機(jī)提供持續(xù)的可再生能源。這些電池板的總重量為633千克，大約相當(dāng)于飛機(jī)重量的四分之一。

這些光伏電池板在白天吸收太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)化為電能，除了為飛機(jī)動(dòng)力裝置提供電力外，多余部分儲(chǔ)存在4塊高性能鋰電池中，為飛機(jī)在夜間飛行時(shí)提供動(dòng)力?！瓣?yáng)光動(dòng)力”2號(hào)采用了4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大功率可達(dá)7.5千瓦，但平均工作在1.875千瓦，足以維持約45千米/時(shí)的巡航速度，最大速度可以達(dá)到140千米/時(shí)，最大巡航高度可以達(dá)到8500米，

為了盡可能減少能耗，這架太陽(yáng)能飛機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)最大限度地減少自身結(jié)構(gòu)重量，甚至駕駛艙的設(shè)計(jì)也是遵循這一原則。駕駛艙的空間只有3.8米3，僅能容下一人，沒有暖氣和加壓設(shè)備，飛行員在飛行過程中只能放倒座椅，進(jìn)行片刻小憩。此時(shí)，飛機(jī)可以借助增穩(wěn)系統(tǒng)（SAS）和監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)（MAS），在自動(dòng)駕駛模式下飛行20分鐘。

不可否認(rèn)的是，“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)的飛行安排非常容易受到天氣狀況的影響，每一段航程開啟前都需要等到有利的天氣和時(shí)段。為了獲得最佳的日照時(shí)間，飛行員駕駛“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)不僅要避開各種危險(xiǎn)情況，還要保持適當(dāng)?shù)乃俣群透叨?。白天，飛機(jī)要爬升到8500米的高度，夜間為了節(jié)省能源，只能下降到1500米的高度飛行。

2015年3月9日起，“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)從阿布扎比起飛，開始了環(huán)球飛行之旅，并一路宣傳清潔能源和可再生能源。在超過16個(gè)月時(shí)間里，“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)在空中飛行超過500小時(shí)，飛越了四個(gè)大陸和兩個(gè)大洋，先后途徑阿曼、印度緬甸、中國(guó)、日本、美國(guó)、西班牙、埃及等國(guó)的16個(gè)城市，進(jìn)行保養(yǎng)和補(bǔ)給。

隨著“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)環(huán)球之旅的結(jié)束，至少19項(xiàng)世界紀(jì)錄由此誕生，包括首次載人太陽(yáng)能飛機(jī)的環(huán)球航行、連續(xù)5晝夜的最長(zhǎng)單獨(dú)飛行時(shí)間、首次太陽(yáng)能飛機(jī)橫跨大西洋等，而皮卡爾則看重這次環(huán)球飛行對(duì)于清潔能源發(fā)展的重要意義。他表示，飛行史的成功得益于能源利用的發(fā)展，這次環(huán)球飛行的成功向世界證明了我們已經(jīng)可以成熟地使用清潔能源和可再生能源，我們可以利用這些能源來取得一些看似不可思議的成績(jī)。