

“慢慢來,有點耐心,有點決心,
因為世界上所有的偉大成就,
都是那些夸張的野心所結出的果。”
儒勒·凡爾納曾這樣寫道。
如今,這架被稱為“接近永續飛行”的飛機
——“陽光動力”2號和它的創造者們,
正在試圖去完成一個看似不可能的偉大創舉。
5個月的環球行程,25天的空中飛行,陽光動力2號的環球首飛讓人想起“科幻小說之父”凡爾納的小說《八十天環游地球》,而在人類這一次將要實現的夢想中,既不需要燃料,也不制造污染。
“我的曾祖父儒勒·凡爾納曾這樣寫道:‘慢慢來,有點耐心,有點決心,因為世界上所有的偉大成就,都是那些夸張的野心所結出的果。在此次計劃中,貝特朗·皮卡爾本人便是這種精神的絕佳代表——極具野心,卻能使全體人類從中獲益。”凡爾納的后人讓·凡爾納表示。
上個世紀,人類成功征服了南北極和珠峰、潛入了深海、飛向了平流層與外太空,并在月球上邁出了歷史性的第一步。如今,又一件不可能實現的事情變為了可能。全球最大的太陽能飛機“陽光動力”2號于當地時間2015年3月9日早晨7時12分(北京時間2015年3月9日11時12分)從阿聯酋首都阿布扎比起飛,開始首次環球飛行,其間在中國的重慶和南京停留。該項目發起人、瑞士探險家貝特朗·皮卡爾和安德烈·博爾施伯格輪流駕駛飛機。
升級版2號環球首飛
升級版的“陽光動力”2號于2014年4月亮相,它完全依靠太陽能動力且能晝夜連續飛行。該飛機翼展72米,堪比波音747-800型客機的翼展,但重量僅有2.3噸,相當于一輛汽車的重量。最大飛行高度可達8500米,最高時速140公里/小時。其機身和機翼均采用極輕的碳纖維材料。機翼上裝有17248塊超薄、高效太陽能電池板。
動力部分也有升級。在機翼下方的4個發動機吊艙中,安裝了全新的4臺無刷直流電機,動力提升至17.4馬力,螺旋槳穩定轉速提升到525轉每分鐘。為了滿足晝夜飛行的需求,發動機吊艙中安裝了633公斤重的的鋰離子電池。但“陽光動力2號”的難題不在白天,還是在黑夜。經過飛機制造團隊的全面優化,在24小時的周期內,飛機可以輸出15千瓦的穩定功率。
與尺寸相比,這架太陽能飛機簡直薄如蟬翼。得益于機身骨架使用的碳纖維蜂窩夾層材料,這種材料重量密度僅有25克每平方米,是紙的1/3,但是強度完全滿足飛機的機械要求。飛機表面使用的是柔性蒙皮,主要目標也是減重。
“陽光動力”2號從阿布扎比起飛后,向東飛行,途經阿拉伯海、印度、緬甸、中國、太平洋、美國、大西洋、南歐和北非,最后于今年7月返回阿布扎比。按照此前公布的環球飛行路線圖,“陽光動力”2號環球飛行總里程為3.5萬公里,共停留12個城市,其中包括中國的重慶和南京。在環球飛行計劃中,最困難的航段是從中國至美國橫跨太平洋5天5夜的不間斷飛行。這是對飛行器整體設計的全面檢驗,更是對飛行員體能和心理狀況的嚴酷挑戰。在歷時5個月的環球行程中,“陽光動力”2號實際上在空中飛行的時間僅為25天。這架單座飛機每隔數天降落一次,完成兩名飛行員的互換。
兩位年齡加起來120歲的飛行員
“陽光動力”的高強度飛行對飛行員的體能和心理要求很高,而兩名飛行員年齡加起來有120歲。安德烈今年63歲,他在麻省理工獲得碩士學位之后,在麥肯錫工作了5年,此后自己創業,是一名成功的工程師和企業家。另一名飛行員貝特朗·皮卡爾總是面帶笑容,神采奕奕,從他的面龐和身材,根本看不出來他已經57歲了。而他的血液里,流淌著皮卡爾家族熱愛冒險的基因。皮卡爾畢業后成為一名精神科醫師,但冒險才是皮卡爾的主業。
1999年,出生于探險世家的皮卡爾,發起了環球飛行計劃。他的祖父奧古斯特·皮卡爾(Auguste Piccard)早在80年前便和助理搭乘自己制造的熱氣球到達1.6萬米高空的大氣平流層,創下世界最高的紀錄,而他的父親雅克·皮卡爾(Jacques Piccard)則是第一批潛入海底最深處——太平洋西北部的馬里亞納海溝的潛水者之一。皮卡爾說,祖輩父輩上天入海,創下了他難以超越的記錄,好在沿著地球表面移動也可以是一種探險。
皮卡爾在1999年用不到20天的時間乘坐熱氣球環游世界,刷新了歷史紀錄。然而,這次冒險卻在皮卡爾心中埋下了深深的憂慮:燃料終究是要用完的,自那開始,他就為自己定下了一個新的目標:要來一次不消耗化石燃料的環球旅行。
環球旅行結束后,皮卡爾便開始著手尋找團隊來制造他夢想中的這架太陽能飛機。幾經周折,他找到了洛桑聯邦理工學院(EPFL)并認識了曾在瑞士空軍服役的前飛行員博爾施伯格。
2003年,皮卡爾與博爾施伯格共同啟動了陽光動力項目,這架天方夜譚般的太陽能飛機終于進入了可行性研究階段。然而,擺在他們面前的是重重困難。為了能安裝足夠多的太陽能板,這架飛機需要龐大的機翼;為了降低能量消耗,它又得非常非常輕。為了制造這樣一架飛機,他們找到了一家又一家的飛機、滑翔機制造商,得到的都是同一個答案:不可能造出來。不過他們還是找到了解決的辦法,皮卡爾游說了政府機構和多家公司出資支持,博爾施伯格招募了90多名各領域的頂尖專家,建立起自己的工程師團隊;在團隊之外,他們還獲得了80家公司在技術上和財務上的支持。2014年,原型測試機“陽光動力號”和正式的產品“陽光動力”2號先后建成了。
背后的空間
既然環球飛行如此艱難,冒險之旅為什么還要進行呢?皮卡爾稱:“‘陽光動力2號的意義在于不是制造多少架商業飛機,而是希望通過環球飛行向世人展示創新和環保理念。” 博爾施伯格也表示:“這次環球飛行為向世人傳遞一個信息,讓更多的人看到清潔能源的潛力。”
其實,“陽光動力”2號不僅代表著冒險、環保和創新,其背后還有巨大的商業空間,它為眾多環保新技術的應用提供了一個試驗平臺。
博爾施伯格表示,他們為“陽光動力”項目籌集了1.6億瑞士法郎的資金,并組建了超90人的工程師團隊來設計和制造飛機。此外,該項目還吸引了100多位外部專家以及80家全球頂尖公司的參與,這些公司來自航空、化工、電力、機械、制表等各行各業。
“陽光動力”項目商業推廣主管格里高利
表示,這些公司將最先進的技術用在“陽光動力”2號上,希望借助這個平臺來推廣技術。從這個意義上講,“陽光動力”2號就像是飛機領域中的一級方程式。
那么,“陽光動力”2號上的哪些技術可以推廣呢?
洛桑聯邦理工學院戰略項目負責人帕斯卡介紹,飛機上應用的絕緣膜就是一個最好的例子,這種絕緣膜能為電池和飛行員保溫,這些技術已經運用在一些冰箱和冷凍產品上了。此外,“陽光動力”2號所使用的人機互動技術,將來有希望用于盲人導航,疲勞度監測技術可用于提高司機駕駛安全。
格里高利坦言,現在已經有中國企業與他們取得聯系,希望進行商業贊助。未來,“陽光動力”項目如果建造3號飛機,應該有中國企業參與其中。
助力“陽光動力”計劃
歐米茄(OMEGA)作為“陽光動力”計劃的主要合作伙伴之一,在持續為其提供資金與技術支持。
由瑞士太空界傳奇人物、歐洲航天局宇航員克勞德·尼科爾 (Claude Nicollier) 設計的歐米茄儀表,能指示出飛行的傾斜角度,并且便于飛行員閱讀。儀表的顯示清晰可見,但航空服的衣袖內仍配備有振動報警裝置,確保飛行員能按儀表發出的關鍵訊息及時做出響應。
在“陽光動力”2號中,歐米茄引進了一臺能量調度器,如果“陽光動力”飛機的4臺引擎中的一臺遇到故障,該調度器能將能源供給從電力不足的引擎轉移到運轉良好的引擎上去,從而重新實現能源平衡。新型直流電駕駛艙使得飛機儀表板內部的電子設備的減重上實現了巨大突破,其重量足足減少了50%。
歐米茄研發的超輕著陸燈系統每瓦特的總重量僅為3克。兩邊機翼各安裝了一套LED著陸燈,通過與其相連的鏡片增強亮度。每個著陸燈僅消耗10瓦特,但其燈光強度相當于200瓦的白熾燈。此外,機翼邊緣還安裝了一列“強化”光。
在新聞發布會上,貝特朗·皮卡爾與安德烈·博爾施伯格均佩戴了歐米茄超霸系列“天行者”X-33腕表。這款多功能的石英計時表由歐米茄為冒險家和探險愛好者特別設計。黑色表盤上印有白色刻度和時標,中央采用開放式設計,方便佩戴者讀取各項電子顯示數據,如多達3個不同時區的小時、分鐘及秒鐘顯示,3個鬧鈴,計時及倒計時功能,以及帶有星期、日期、月、年和周數的萬年歷數字指示。這款腕表除了同時具備指針及電子顯示外,還特別為宇航員完成太空探索任務提供了任務執行時間(MET)及階段運行時間(PET)兩個功能。45毫米磨砂表殼由2級鈦金屬制成,配備帶有氮化鉻刻度的陶瓷表圈,覆以白色Super-LumiNova夜光涂層。表鏈采用磨砂2級鈦金屬表鏈,其間搭配5級鈦鏈節,與表殼相得益彰。