阳光动力 2 号 :一架太阳能飞机的环球旅行

阳光动力 2 号 :一架太阳能飞机的环球旅行

每年 4 月的时节,重庆氤氲的天气别有一番特色,这时候最适合坐在窗边看着湿漉漉的街道和摇曳着的红花绿叶,兴许还能听到带有川味的口音「糊了」,夹杂着叹息、惊讶和放声大笑随后而来。

但在重庆的机场里,两个穿着飞行服的外国人显得尤为着急,在飞机前焦急地踱步的飞行员贝特朗·皮卡尔(Betrand Picca)郁闷地感叹中国的天气让人难以捉摸,三周之前,他们刚刚从缅甸的城市曼德勒飞到重庆,他们原计划在重庆的停留时间只有六个小时。

2015_03_25_Solar_Impulse_2_RTW_Mobile_Hangar_Mandalay_Stefatou-18.jpg(难以预料的天气常常让飞行计划延迟)

贝特朗所驾驶的飞机是全球第一架太阳能飞机——阳光动力 2 号(Solar Impulse 2),这架飞机将要在未来几个月里完成史无前例的任务:不使用任何燃油燃料完成 35000 公里的环球飞行,而曼德勒和重庆都是这架飞机环球飞行过程中的一站。

曼德勒到重庆的过程多少还是有些惊险,贝特朗需要驾驶飞机穿过一处缅北的战乱区。快到重庆时,风速忽然加快,来自欧洲摩纳哥的控制中心发出指令要求贝特朗减速,而在控制中心的屏幕上,飞机竟然在倒退飞行。

或许正是因为与众不同的结构造成的,这架飞机拥有 72 米的翼展,比波音 747 大型喷气式客机更宽,而机身重量只有 2.3 吨,与一辆小轿车相差无几,整架飞机异常干净,闻不到一丝柴油味,因为他的动力完全来自覆盖整个机翼的 17248 块太阳能电池。

2015_01_18_Solar_Impulse_2_official_portrait_Ackermann_NAK_2798.jpg(贝特朗·皮卡尔和安德烈·波许博格)

诞生在热气球上疯狂想法

贝特朗·皮卡尔生于瑞士著名的探险家家族,同时也是一名精神科医生。1931 年,他的祖父、发明家奥古斯特·皮卡尔曾搭乘自制热气球上升到 15781 米的高空,成为第一个到达平流层的人类。

1960 年,雅克·皮卡尔乘坐着自己父亲(奥古斯特·皮卡尔)设计的深海潜艇「特里雅斯特号(Trieste)」下潜到了地球最深处马里亚纳海沟的「挑战者深渊」。

jiUN-cczmvun6103736.jpg(1999 年贝特朗·皮卡尔在乘坐热气球环球飞行时诞生了太阳能飞行的想法)

1992 年,当贝特朗·皮卡尔在第一届跨大西洋热气球比赛中赢得了冠军后,他发起「百年灵热气球」项目,1999 年 3 月他首次挑战中途无降落驾驶气球的环球飞行,虽然有上次热气球的飞行经验,但是在数千米的高空,贝特朗时刻难以安心,担心一旦化石燃料提供的能源消耗过快,他就将从高空坠落 。

在那次热气球飞行的开始,贝特朗携带了 3700 公斤的丙烷燃料,在完成航程 42810 公里,经历 19 天 21 小时 55 分钟最后达到埃及首都开罗西南方 300 英里处一个叫穆特的地方时,燃料仅剩 40 公斤。

「能否制造一架飞行器,利用太阳能进行环球飞行?」这一想法开始在他的脑海里打转,这或许需要一架能昼夜飞行的太阳能飞机!

2003 年贝特朗向瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)介绍了这一计划,后者立即同意对其展开可行性研究。该项研究由安德烈·波许博格(Andre Borschberg)带领,他是一名工程师和专业飞行员。安德烈儿时便对飞行无比痴迷,长大后接受过瑞士空军的战斗机飞行员训练。

SI_RTW_ROUTE_2015_ENG_CHS.jpg(此次环球飞行的路线图,5 月 9 号他们将从南京历时五天五夜飞往夏威夷)

这一项目于 11 月 28 日对外界公布。当晚,由计算机生成的太阳能飞机概念图便在 CNN 上反复出现。

专业试飞员马库斯·舍德尔(Markus Scherdel)进行了首次试飞,检查了飞机的飞行包络线,并证明了其具备在夜间飞行的能力。7 月 7 日,在安德烈的指挥下,「阳光动力 1 号」进行了太阳能航空史上的首次夜间飞行,总共持续飞行了 26 小时 10 分钟零 19 秒。

该次飞行创下了三项世界纪录:最大飞行高度(9235 米),最长飞行时间(26 小时 10 分钟零 19 秒),以及总爬升高度(8744 米)。

2015 年,重新打造的阳光动力 2 号开始环球实践这个疯狂的想法。

船厂里造出的神奇飞行器

INFOGRAPHICS_SI2_SOLAR_AIRPLANE.jpg(阳光动力 2 号飞机结构示意图)

蜡烛不是爱迪生发明的,但他却发明了照亮万家的电灯。如果你回看历史,所有伟大的创新都是由行业外的人创造的,因为他们没有行业内沉重的包袱。

带着打造太阳能飞机的想法,贝特朗和安德烈首先找到航空业的制造公司,但当他们听到了这个不可思议的想法后,立即当面回绝。

有趣的是,伟大的创新总是在行业边缘发生。最终这家飞机竟然是从和航空业没有关系的船厂中制造而成,查看最终参与合作的赞助商伙伴名单,没有一个是专业从事飞机制造的「高大上企业」,全是看起来跟飞机并无关联的品牌。而其中的重要合作伙伴,都是一些鼎鼎大名的外行人:制造电梯的迅达公司(Schindler)、化工集团苏威(Solvay)、名牌手表欧米茄(Omega)等。

2015_03_17_Solar_Impulse_2_RTW_3rd_Flight_Ahmedabad_to_Varanasi_landing_Revillard_25.jpg(特殊的结构让阳光动力 2 号能面对极端天气)

苏威提供的智能尼龙纤维用于制作飞行员的飞行服。天冷时,这些纤维将红外热量重新注入皮肤表面,而在高温期间则可以防止飞行员出汗。

欧米茄将手表里的技术放大到了飞行控制上,欧米茄仪表的构建让飞行员可以在飞行过程中跟踪记录飞行路线和倾斜角度,提醒他们机翼的角度是否超出正常极限。

普通飞机通常在倾斜角达到 40 度时才会发出警报,而阳光动力 2 号的飞行员在倾斜角达到 5 度时就会收到警报,安装在飞行员袖子里面的装置开始振动。

为了确保日落之后飞机着陆的能见度,欧米茄开发出了采用 LED 灯的照明系统,灯具采用与斯沃琪腕表里相同的弹性塑料制成的外壳提供保护。整个系统包括防护玻璃、接线、电源变压器和连接器, 重量不足 2 千克,而且功耗低于 100 瓦。

在这些看似和航空业没有关联的公司中,很多企业家曾经就参与过航空投资,对太空探索一直兴趣浓厚。

一次飞行秀,更是一场影响全球的新能源实验

从不可思议的想法到飞机造成,这还并不是贝特朗和他伙伴们的终点,他们希望倾力打造的阳光动力 2 号能够成为撬动全球能源革命的支点;至少,通过太阳能飞机环球飞行的方式,让更多人认识到太阳能被忽视的巨大价值。

「首先你需要一个优秀的想法,然后倾尽全力将其完成,此外,你还得找到强有力的合作伙伴共同克服难以预料的困境。」谈到自己当初那个天马行空的想法如何变为现实,贝特朗如是说。

其实,这个世界上总有一批人,他们的梦想不拘泥当下,而是着眼天空和未来,这些人或许身处不同的行业,但却有着呼吸相通的默契,一旦伟大的想法产生,就会像在干柴堆边划亮火柴,身处不同行业有远见卓识的势力都会一起将之变为现实。

这样的故事正在清洁能源领域处处发生着。一场全社会参与的新能源实验除了政府制定政策,学者奋笔疾呼,更需要如特斯拉、沃尔沃、阳光动力 2 号这样的行动者用能吸引公众注意的方式让大众相信技术带来的美好,也许是一款产品、一次体验、一场秀,但却能推动更多力量共同参与,让新技术从怀疑的目光中一步步走入现实。

例如,特斯拉一直以来被很多汽车厂商定义为来自互联网的野蛮人,但是当 5 月 1 日 Tesla Energy 发布之后,更多人开始意识到特斯拉并不只是个卖车的,他还有更大的颠覆现有能源结构的野心,相对于马斯克清洁能源的远景来说,电动汽车不过他为新能源布道的工具。

同样,今年 3 月,沃尔沃联合极客公园将自动驾驶项目带到中国,在北京举办了沃尔沃自动驾驶体验营。无论是自动驾驶的体验营还是对清洁能源汽车理念的推广,都是通过一种秀的形式让更多人相信科技的力量,也吸引更多产业势力一起参与到推动自动驾驶新技术和清洁能源在汽车领域从愿景变为现实。

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阳光动力 2 号也是如此,环球飞行秀的意义并不仅限于刷新一个新纪录的冒险,而是用这种万众瞩目的方式向全世界志同道合者的召唤,这自然能够吸引到一批最棒的合作伙伴。

例如,占全球航空运输流量的 84% 的国际航空运输协会代表超过 240 家航空公司, 向阳光动力 2 号提供技术与运行协助,以便于起飞、着陆和支持,从而获得各国政府和空中导航服务机构的全面配合。

互联网巨头 Google 向阳光动力 2 号提 供 Google Hangouts、YouTube 和 Google+ 社交网络平台支持。

同时这场环球飞行进行视频直播,由 Swisscom 提供现场直播解决方案保持天线小巧而轻便的情况下。实施传输速度仅 50kb/s 的低带宽的解决方案, 可以实时现场直播看到飞行员在飞行过程中的视频。

今年 12 月全球的决策者将齐聚法国巴黎,在联合国气候变化会议(COP21)上,他们将针对一项新的气候协议采取决定,贝特朗和安德烈在全球飞行中共同发起了名为 # 清洁未来 #(#futureisclean)的倡议活动

5 月 9 号阳光动力 2 号即将从南京出发开始跨越太平洋进行最具挑战的 5 天 5 夜艰难飞行,在那之前,极客公园在南京专访了这个将被载入人类史册的冒险家团队。

视频采访


Q&A问答

G=GeekPark,S=Solar Impulse 2

G:这架飞机有什么先进的技术?

S: 阳光动力 2 号的太阳能电池具备业内领先的转化率,其达到了 22.7%,厚度薄至仅 135 微米, 相当于人类头发的平均直径。相比之下家用太阳能电池板的转化率仅 16%。

G:这次飞行为何又是一次技术实验?

S: 这次飞行的核心就是能源的消耗和传导,高效的转换率让飞机获得飞行能源。与其说我们是在探索如何制造一架新飞机不如说我们在了解如何节省能源。

G:哪些国家在清洁能源方面值得关注?

S: 非常有趣的是,很多年前当中国进入清洁能源市场时,其清洁能源和其他能源相比不占优势,中国知道产生竞争力的唯一办法就是降低成本,因此现在中国的清洁能源产生了竞争力。我们在南京看到了不少电动汽车,而上海的电动车比全世界各地的还要多。

G:清洁能源离我们的生活还远么?

S: 我们现在使用的技术正在逐步进入市场,我们使用的保温材料让我们在 9000 米高空和零下 40 度的极端条件下正常飞行。我们的合作伙伴正在将这项技术融入到冰箱中。如果你使用了这种保温材料制造的冰箱,其能耗将降低 50%。

G:对于年轻的极客你们有什么建议?

S:现在的年轻人虽然在学校里学了不少知识,但能使你成功的却是那些你不曾了解的奥秘。如果你想让热气球飞得更快,那么就得打破现在的平衡,将气球升到更高,迎接更强烈的风。

Solar Impulse 2阳光动力 2 号太阳能
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