互动科普

“阳光动力”2号的成功起飞，向人们展示了清洁能源在未来拥有无限可能。

 2015年3月9日，一架不同寻常的飞机从阿联酋首都阿布扎比成功起飞，这架承载了全球关注的飞机将在接下来的一段时间中环球飞行。

它不使用任何化石燃料，也不会在飞行的过程中排放出任何温室气体，仅借助太阳的能量，就能在8 000m的高空翱翔。3月9日早上7点12分，这架飞机在阿拉伯半岛成功起飞，于此同时位于欧洲摩纳哥的地面控制中心里，也在欢呼雀跃，摩纳哥亲王阿尔贝二世亲临现场，见证了这历史性的一刻。

这架充满着全球化寓意的飞机被命名为“阳光动力”2号（SolarImpulse2），机身脱胎自“阳光动力”号（SolarImpulse），仅由披覆在机身上的太阳能电板供电，是名副其实的太阳能飞机。在这架飞机中，无论是硕大的机翼还是隐藏在机舱中的控制室，都凝聚着全球最先进的工程技术和工程材料科技。

贝特朗·皮卡尔德（Bertrand Piccard）和安德烈·波许博格（André Borschberg）共同推动着“阳光动力”2号的飞行计划。他们与团队成员一同设计和改进整架飞机的性能，同时也担任“阳光动力”2号的飞行员。驾驶全新设计并且突破了传统能源供给方式的飞机，是一件冒险的行为，但在皮卡尔德与波许博格看来，这种极富挑战精神的冒险行为是对未来的全新探索，也是用另一种方式发现“全新的大陆”，他们希望能找到更好的清洁能源和可再生能源，为世界的发展提出全新的可能。

冒险家的忧虑

现年57岁的贝特朗·皮卡尔德出生于瑞士的一个冒险世家，祖父奥古斯特·皮卡尔德是一位物理学家，也是第一位搭乘自制热气球到达平流层的人。父亲雅克·皮卡尔德是一位工程师和深海探险家，他和父亲奥古斯特·皮卡尔德将热气球的舱体进一步改造，做成了一艘深海潜艇，使他成为潜入千米深海的第一人。贝特朗·皮卡尔德的血液中，同样继承了家族的冒险精神，1999年，他和朋友历时20天，驾驶着“百年灵轨道飞行器”3号热气球，完成了人类史上第一次不间断的热气球环球飞行。

然而皮卡尔德并没有止步于此，他相信，21世纪的探险活动已经不仅仅在于突破人类自身和探索世界，更应是一项人道事业，让人们重新审视这个世界运作的方式，以及为日益恶化的生存环境提供切实可行的解决方案。在用热气球完成环球飞行的过程中，皮卡尔德始终担心燃料即将用尽，这无形中让他产生了一个新的想法——仅仅使用最清洁的太阳能实现环球飞行。

正如皮卡尔德所说：“当我远航归来，如果我告诉大家我的动机只是单纯地想要打破记录，每个人都会毫不费力地理解。但这并不是促使我做这件事的真正原因。我更希望大家忘记我作为冒险家的身份，去看看我真正关心的那些事。”

如果所有事情都如同想象中那么简单，那梦想就不会偏爱具有行动力的人。有了驾驶太阳能飞机环球飞机的想法，皮卡尔德开始咨询各大飞行器制造商，他得到的回答无不是“想要昼夜续航，需要很大的表面积才能铺设足够的太阳能面板，但是飞机越大越重，耗能就会越多。想要又大又轻又能够操控的飞机，是造不出来的”。皮卡尔德带着热情上路却四处碰壁，直到在瑞士洛桑联邦理工学院做了报告，学院立即同意支持皮卡尔德做项目可行性研究。当时相关负责人正是工程师、瑞士空军的退役飞行员、企业家波许博格。

同样是清洁能源支持者和飞行爱好者的皮卡尔德和波许博格一拍即合，终于在2003年正式启动了“阳光动力”项目（SolarImpulse project）。由于有多年企业家的经验，项目CEO波许博格与皮卡尔德一起将梦想变成了现实——“阳光动力”项目得到了80多家来自瑞士和其他欧盟国家的公司在技术和资金上的鼎力支持，包括瑞士的电力与自动化公司ABB、比利时的化工公司索尔维等，打动这些公司的正是冒险家的精神、清洁能源的理念，以及项目带来的商业机会。90多人的团队迅速组建起来，包括30名工程师，25名技术人员，22名地面控制中心成员。团队的成员来自不同国家，各司所长，常常碰撞出思想的火花。

毫无疑问，这是一次前所未有的挑战，由于需要在夜间飞行，飞机必须在白天日照充足时储存足够的能量，机身和机翼需要提供足够的表面积以铺设超过17 000块太阳能电池板，覆盖面积达269.5平方米。每一块太阳能面板的厚度仅达135微米，几乎是头发丝的粗细。

太阳能面板将收集到的能源传输储存在位于发动机舱内的锂电池中，“阳光动力”号使用的锂电池的能量密度达260瓦时/千克，一般使用的氢镍电池仅为100瓦时/千克，这又将“阳光动力”号的电池总重量降低到633千克，是飞机重量的四分之一。

机翼下方安装着4台发动机，昼夜飞行的平均功率为15马力，与一般小型摩托车无异。但是这些发动机的能源效率高达94%，将太阳能面板收集和锂电池储存的能量运用到了极致。现在汽车发动机的能源效率最高才30%，它们排放的大量尾气是都市雾霾的罪魁祸首之一。

“阳光动力”号的速度最快达140千米/时，最慢为36千米/时，虽然不能和民航飞机的速度媲美，但欲速则不达，“阳光动力”号不以追求速度为目的，而是将清洁能源进行到底。为了达到最理想的空气动力学性能，飞机的翼展长达72米，相当于空客A380，而重量仅为2300千克，是空客A380的百分之一。这是因为阳光动力号采用了新型碳纤维材料，单位平方米的质量仅为25克，是一般A4纸的三分之一。

“阳光动力”号像迪士尼动画里那只天外来客小飞象，一开始甚至因为耳朵太大受到嘲笑，在经过许多磨难和惊喜之后，终于成为了一只真能飞起来的小飞象。经过12年，耗资1.6亿美元，“阳光动力”号和“阳光动力”2号相继诞生。“阳光动力”号作为原型测试机，在2010年已经肩负使命完成了长达25小时的昼夜不间断飞行，而作为升级版的“阳光动力”2号将创造历史，完成单纯依靠太阳能的环球飞行。

飞行的实验室

在2015年3月9日，阳光动力终于成功起飞。起飞前，皮卡尔德和波许博格相拥而泣，因为皮卡尔德已经为这一刻等了15年。

在接下来的五个月内，皮卡尔德和波许博格将相继驾驶“阳光动力”2号经停印度，穿过缅甸，在中国的重庆和南京作短暂休憩，然后一鼓作气连续飞行五天五夜，横跨太平洋后降落在夏威夷小岛上。之后，他们会穿过美国大陆，到达自由女神所在的纽约，从北美大陆的东海岸出发，飞越大西洋，降落在北非或者南欧的某个城市，完成最后一段飞行后，回到阿布扎比。

由于机舱只有3.8立方米大小的空间，只能容纳一名飞行员，皮卡尔德和波许博格只能单独完成航程，交替飞行。阳光动力2号机舱内没有加热设备，飞行员穿着特制的飞行服保暖。飞行员吃的食物由也是经过专门研制的，飞行时，每日会消耗2.4千克的食物，2.5升的水和1升的运动饮料。

所有的航程中，最艰难的一段是横跨太平洋。这5天5夜不间断的飞行，不仅给飞行员提出了苛刻的要求，同时也需要“阳光动力”2号的机身性能十分优秀，足以应对这期间可能出现的所有挑战。

“在持续飞行的5个昼夜中，我们需要保证飞机能从机翼的太阳能电池板上获得足够的能量。如果这个流程中的某一个环节出了问题，就无法在白天时储存足够的电量，以供飞机在夜间飞行。”尼可拉斯·黎瑞坦（Nicolas Loretan）对《环球科学》记者说，他是来自ABB瑞士总部的一位工程师。在整个项目中，有多位ABB的资深工程师参与其中，他们主要负责优化机身能源系统的效率，并确保它们正常运行。在优化的过程中，有一件非常重要的设备，叫“最大功率点跟踪设备”（MPPT），它是一种通过调节电气模块的工作状态，使太阳能电池板能够输出更多电能的系统，它能将太阳能电池板发出的直流电有效地储存在蓄电池中。通过优化这个设备，可确保飞机在各种大气条件下，都能从机翼上的17 248片太阳能电池板中获取足够的能源。

塔玛拉·特希安（Tamara Tursijan）也是来自ABB的工程师，她不需要随时为各项飞行数据担心，可是一旦出现紧急情况，却需要在第一时间做出反应，启动她负责的移动式地面机库。这座机库很像气球，其中装有为“阳光动力”2号定制的继电器和断路器，能在飞机需要紧急迫降或机场无法对飞机降落提供正常支持时，发挥救急的作用，让飞机安全着陆。团队中的人们都说特希安像“守护女神”，她必须时刻保持警惕随机应变，利用触手可及的工具解决各种新问题。

除此以外，“阳光动力”2号的飞行还将受到各种严峻考验，未可知的天气和难以捉摸的政治形势都关乎着飞行安全和顺利到达。

正如皮卡尔德和波许博格一次次解释的那样，他们打造“阳光动力”号的初衷从来不是为了撼动航空产业，但无心插柳柳成荫，严苛的技术要求却让“阳光动力”号成为了许多创新科技的试验场，一间飞行的实验室。阳光动力号让许多出谋划策的公司自身也受益匪浅，他们可以检验自己的产品在高空、低压以及长时间飞行状态下的性能。

基于“阳光动力”号可以单依靠太阳能作昼夜不间断飞行的特性，一种特殊的、可以取代传统的绕地卫星的飞行器也在酝酿中。这种飞行器可以飞到离地球表面20千米的高度，连续在空中飞行至少6个月。期间能完成气象监测、资源勘探等多项工作。人造卫星依靠自带的火箭作轨道调整，火箭燃料耗尽，卫星的寿命也走到终点，而这种飞行器的所有操作都完全依靠太阳能完成，所以工作寿命不受燃料限制。“阳光动力”号对太阳能超高效利用的技术结构，使这种新型飞行器的出现指日可待。

更好的未来

“阳光动力”2号还使用了塑料聚碳酸酯薄板作为驾驶舱舱罩的新型材料。这种材料不仅具有高冲击强度和高度透明性，而且重量比玻璃轻百分之三十，极有潜力取代传统的汽车挡风玻璃。此外，为了减轻重量，“阳光动力”号没有安装空调系统，驾驶舱昼夜温差能够达到50摄氏度以上，因此为了让飞行员体感尽量舒适，驾驶舱的制作材料也需要具备良好的隔热性能。目前，这些材料都有望用在汽车生产领域。

与其说“阳光动力”2号的环球飞行是创造历史的冒险活动，不如说这是精神先驱者们在用行动告诉世人，我们能用科技创新，推开清洁能源和可再生能源的大门。在这个门后，是一种全新的生活方式，在享受高科技带来的便利的同时，也能对环境十分友好。

用联合国秘书长潘基文的话说，“波许博格和皮卡尔德拓展了太阳的能量，让我们可以征服天空。他们向前跨出了伟大的一步，也向所有的世界公民传达了绿色能源的信息。”