夢(mèng)想驅(qū)動(dòng)

太陽(yáng)能飛機(jī)飛行計(jì)劃代價(jià)高昂，沒(méi)有商業(yè)化前景，但科學(xué)家們更看重的是宣傳無(wú)污染飛行。

飛行自古以來(lái)都是人類的夢(mèng)想，而各種各樣的飛行器就是實(shí)現(xiàn)人類夢(mèng)想的翅膀，隨之而來(lái)的是飛行器的能源消耗不斷上升。航空技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使人們驚覺(jué)：利用取之不竭的陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)永久飛行，正跳出科幻的意味，變得越來(lái)越真實(shí)可及，正如英國(guó)皇家航空俱樂(lè)部的巴里#8226;羅爾夫所說(shuō)：“誰(shuí)知道將來(lái)還有什么會(huì)成為可能呢？”

太陽(yáng)能飛機(jī)是上世紀(jì)70年代隨著成本合理的太陽(yáng)能電池的出現(xiàn)而問(wèn)世的，當(dāng)時(shí)只有微型型號(hào)，直到1980年才首次載人飛行，但飛行距離一直較短。

2003年，瑞士探險(xiǎn)家貝特朗#8226;皮卡爾提出太陽(yáng)能飛機(jī)環(huán)球飛行構(gòu)想，計(jì)劃2011年挑戰(zhàn)太陽(yáng)能飛機(jī)環(huán)球載人飛行的構(gòu)想，通過(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)”，這將是太陽(yáng)能飛機(jī)歷史上首次載人作晝夜、長(zhǎng)距離飛行。

從“挑戰(zhàn)者”到“太陽(yáng)脈動(dòng)”

70年代末，人力飛機(jī)的發(fā)展積累了制造低速、低翼載、重量輕的飛機(jī)的經(jīng)驗(yàn)。在這一基礎(chǔ)上，美國(guó)在80年代初研制出“太陽(yáng)挑戰(zhàn)者”號(hào)單座太陽(yáng)能飛機(jī)。飛機(jī)翼展14.3米，翼載荷為60帕(6公斤力/平方米)，飛機(jī)空重90公斤，機(jī)翼和水平尾翼上表面共有16128 片硅太陽(yáng)電池，在理想陽(yáng)光照射下能輸出3000瓦以上的功率。這架飛機(jī)1981年7月成功地由巴黎飛到英國(guó)，平均時(shí)速54公里，航程290公里。

之后，有人提出設(shè)計(jì)一種無(wú)人駕駛的高空、低速遙控太陽(yáng)能飛機(jī)，白天飛行時(shí)利用取得的太陽(yáng)輻射能盡量爬高（或貯能于蓄電池內(nèi)），夜間利用高度作滑翔飛行（或由蓄電池取得能量）。這樣依靠取之不盡的太陽(yáng)能，可維持長(zhǎng)時(shí)期的飛行，這樣的飛機(jī)可首先用于氣象觀測(cè)和偵察任務(wù)。

2007年11月5日，在瑞士杜本多夫舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，“太陽(yáng)脈動(dòng)”太陽(yáng)能飛機(jī)樣機(jī)首次亮相：“太陽(yáng)脈動(dòng)”機(jī)翼上裝有1.2萬(wàn)對(duì)太陽(yáng)能電池板；白天飛行時(shí)，可將多余的太陽(yáng)能電力儲(chǔ)備到高性能蓄電池中供夜間飛行使用；它的翼展63.4米，與空客A340型飛機(jī)相當(dāng)，而重量只有1600公斤，僅相當(dāng)于一輛普通小汽車；飛機(jī)用超輕碳纖維材料制成，為減輕飛機(jī)重量，駕駛基本是機(jī)械操縱，沒(méi)有使用大量電子設(shè)備，甚至連機(jī)身都是貼薄膜，沒(méi)有涂油漆。

瑞士探險(xiǎn)家將貝特朗#8226;皮卡爾計(jì)劃不使用普通燃料而駕駛太陽(yáng)能飛機(jī)進(jìn)行連續(xù)環(huán)球飛行，“太陽(yáng)脈動(dòng)”計(jì)劃因此吸引了眾多航空愛(ài)好者的目光?！疤?yáng)脈動(dòng)”計(jì)劃離現(xiàn)實(shí)越來(lái)越近：2010年7月8日，“太陽(yáng)脈動(dòng)” 在安德烈#8226;勃希勃格的駕駛下，成功完成首次夜間試飛，創(chuàng)造了26小時(shí)零9分鐘的不間斷飛行記錄，這也是太陽(yáng)能飛機(jī)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、飛行高度最高的世界記錄；2011年5月2日，“太陽(yáng)脈動(dòng)”從瑞士飛往比利時(shí)，降落在布魯塞爾國(guó)際機(jī)場(chǎng)，完成首次跨國(guó)飛行，因?yàn)轱w越國(guó)界并在外國(guó)機(jī)場(chǎng)降落需要各方面緊密配合，是一個(gè)“巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)”。

“太陽(yáng)脈動(dòng)”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?！边@一問(wèn)題在2010年的試飛中得以突破。

據(jù)“太陽(yáng)脈動(dòng)”新聞處介紹，7月7日白天，這架太陽(yáng)能飛機(jī)在海拔8500米高空飛行，為飛機(jī)的電瓶充電，以備夜航。傍晚前約2小時(shí)，當(dāng)陽(yáng)光不足以為機(jī)翼上的太陽(yáng)能采集板提供熱能時(shí)，飛機(jī)開(kāi)始降低高度，23時(shí)將降至1500米，依靠飛機(jī)蓄電池飛行至8日清晨。不過(guò)，地面控制人員會(huì)根據(jù)天氣狀況，判斷太陽(yáng)能電力，在日落前決定是否讓“太陽(yáng)脈動(dòng)”號(hào)繼續(xù)在夜間飛行以完成整個(gè)測(cè)試。飛行控制負(fù)責(zé)人克勞德#8226;尼科利爾說(shuō)，是否繼續(xù)飛行取決于“太陽(yáng)脈動(dòng)”號(hào)白天的蓄電情況以及高海拔風(fēng)力水平，“我們有信心它能做到”。

綠色夢(mèng)想

“太陽(yáng)脈動(dòng)”的試飛成功，驗(yàn)證了僅靠太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)完成夜間飛行的可行性。貝特朗#8226;皮卡爾說(shuō)，此次試驗(yàn)旨在證明可再生能源和清潔能源技術(shù)的潛力，并向大眾推廣普及。“我們不依賴化石能源，不用燃料把飛機(jī)送上天?！逼た栒f(shuō)，“這不僅是航空業(yè)的一次徹底變化，也是我們社會(huì)的一個(gè)完全轉(zhuǎn)變?！?/p>

皮卡爾的研究小組共有60名科研人員，研究機(jī)構(gòu)設(shè)在瑞士，他們的研究得到了法國(guó)達(dá)索特航空和歐洲宇航局的大力支持，整個(gè)項(xiàng)目投資7000萬(wàn)歐元。在每次實(shí)際飛行前，皮卡爾和他的研究小組都要完成充分的數(shù)據(jù)模擬以保證飛行安全。網(wǎng)上模擬要充分考慮“太陽(yáng)脈動(dòng)”可能遇到的各種實(shí)際情況，確定具體飛行的高度。此外，模擬還要考慮惡劣天氣，以及如何避開(kāi)云層、如何最大限度獲取陽(yáng)光等問(wèn)題。參與飛行計(jì)劃的氣象學(xué)家盧卡#8226;特魯曼斯說(shuō)：“我生來(lái)第一次希望天天都艷陽(yáng)高照?！?/p>

在能源消耗方面，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)堪稱最純凈的綠色飛行方式。皮卡爾預(yù)計(jì)，“太陽(yáng)脈動(dòng)”太陽(yáng)能飛機(jī)飛行計(jì)劃代價(jià)高昂，需要9400萬(wàn)美元投資，目前沒(méi)有商業(yè)化前景，但科學(xué)家們更看重的是宣傳無(wú)污染飛行，皮卡爾希望這架飛機(jī)能引起人們對(duì)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)更多的討論。

據(jù)英國(guó)媒體報(bào)道，到2014年，以飛機(jī)為主要出行工具的乘客人數(shù)有望從2009年的25億人次增加至33億人次。航空業(yè)雖然總體規(guī)模不大，但也是促使全球變暖的因素之一，各種交通工具排放的二氧化碳中，航空業(yè)占12%。因此，亟需設(shè)法讓航空業(yè)變得更環(huán)保。毫無(wú)疑問(wèn)，現(xiàn)代飛機(jī)的效率比以前要高很多。1967年，第一架波音737客機(jī)能搭乘100名乘客飛行2775公里，而最新型號(hào)的波音737-800則能在搭載多一倍乘客、飛行多一倍航程的同時(shí)，將燃料消耗減少23%。更高效的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，更輕的機(jī)體結(jié)構(gòu)，空氣動(dòng)力學(xué)方面的各種改進(jìn)以及飛行管理系統(tǒng)的發(fā)展共同促成了這一進(jìn)步。不過(guò)飛機(jī)還是老樣子：雪茄狀的機(jī)身、大大的尾巴、兩只翅膀，每只翅膀上吊著一個(gè)豆莢形的發(fā)動(dòng)機(jī)。很多飛機(jī)設(shè)計(jì)師認(rèn)為，對(duì)傳統(tǒng)形狀的飛機(jī)來(lái)說(shuō)，其節(jié)能降耗的潛力已然用盡，只有讓飛機(jī)“改頭換面”，顛覆傳統(tǒng)，才能進(jìn)一步大幅削減燃料消耗。

國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)希望能在2050年實(shí)現(xiàn)飛行器的碳排放量為零。致力于太陽(yáng)能飛機(jī)研發(fā)的“太陽(yáng)脈動(dòng)”研究小組設(shè)想，在未來(lái)，著重解決光能吸收問(wèn)題。因?yàn)橹挥写蠓忍岣唠姵毓πВ趴赡苁箼C(jī)上人數(shù)增加。40多年后，能承載300名乘客的全太陽(yáng)能飛機(jī)有望正式投入運(yùn)營(yíng)。