天上飛著“永動機”

蘇化語

“我們的飛機確實可以連續(xù)飛一個月。問題是，飛行員能做到這點嗎？”

說這話的是安德里·波施博格，他跟好友伯特蘭德·皮查德共同主導制造了世界上最大的太陽能飛機“太陽動力2號”，并且已經(jīng)成功完成了試飛。按照他的說法，他們的飛機從理論上來說，可以永遠飛行而無需降落。

17248塊太陽能板

永遠飛行，這像是科幻小說里的概念。不過，這概念具體到“太陽動力2號”上面，依賴的其實是17248塊太陽能板。這些單晶硅電池板都非常薄，每塊厚度只有135微米，它們平鋪在機翼、機身和水平尾翼上，為飛機源源不斷地吸收太陽能。

為了能夠多吸收太陽能，其機翼也被造得極其寬大，翼展長達72米，比波音747的翼展還要大！至于太陽能板的面積總和，也達到了269.5平方米之多。

太陽能板吸收得到的能量經(jīng)過轉換之后，都儲存在鋰聚合物電池里。出于絕緣考慮，工程師們用高密度的泡沫將電池包裹起來，然后分別放入四個引擎艙內；當然少不了的還有溫度調節(jié)系統(tǒng)，能夠保證這些電池能在安全的溫度里工作。

這些電池的能量密度為260Wh/kg，在鋰電池里算是很高端的產(chǎn)品，然而比起燃油動輒上萬Wh/kg的能量密度來說確實差距甚遠。所以，電池組總重量就達到了633公斤。眾所周知，重量越大，能耗越大，如果飛機太重的話，從太陽那里得到的能量會不會不夠用？為了解決這個問題，當然只能從減輕其他部分的重量著手。

于是，波施博格帶領著工程師團隊研發(fā)出來一種全新的架構，去掉了所有不必要的功能，減掉了每一克非必須的重量。機翼上層由太陽能電池板完全覆蓋，而下層則是一層高強度高延展性的碳涂層“皮膚”，機翼內部還有140根碳纖維棒以50厘米的間隔排列，以提供穩(wěn)定的支撐力量。這種架構令機身總重量竟然比頂級滑翔機還輕數(shù)倍。事實上，它的重量只跟一架小貨車相當，僅為2300公斤。

不過，就像電動車一樣，太陽能飛機在發(fā)動機性能表現(xiàn)上比起燃油飛機要有所欠缺。根據(jù)“太陽動力”官方的說法，這款飛機的引擎系統(tǒng)效率達到了94%，已是創(chuàng)紀錄新高，但24小時飛行的平均輸出功率不過15馬力，最大輸出功率也只有70馬力（每個引擎17.5馬力），甚至比不上汽車。

馬力不足，速度也是個問題。該飛機的速度與飛行高度成正比，不過總的來說都很低：在海平面高度上，最小時速僅為36公里，最大時速也不過90公里；就算是在最高的高度上，最大時速也才140公里。何況為了進一步節(jié)省能源，這架飛機也會采取日間/夜間模式，也就是說，日間飛行高度8500米，夜間飛行高度就只有1500米，也難怪波施博格要擔心飛行員無法堅持全程飛行。

飛行員怎么辦

速度顯然是“太陽動力”系列的桎梏。上一代產(chǎn)品在去年曾經(jīng)完成過橫跨美國的飛行，可是總耗時達到了45天之久；這一次，波施博格和皮查德團隊對“太陽動力2號”的期許是環(huán)球飛行，預計飛行時間將達到500小時。

于是才有了波施博格那句話——他們的飛機可以永遠飛行在空中，但飛行員無法堅持500個小時。于是，要想讓環(huán)球飛行的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實，就得從解決飛行員的生理問題開始。

出于減輕機身重量的考慮，“太陽動力2號”沒有配備加壓和供暖系統(tǒng)，所以飛行員所要面臨的，就是從零下40℃到零上40℃的極端考驗。怎么辦呢？波施博格團隊也很絕，他們要求飛行員多穿衣服。

當然不止如此，“太陽動力2號”的駕駛艙結構中采取了高密度的保溫材料，盡可能保證艙內飛行員和儀器不會受到溫度影響。另外，為了應對高度帶來的缺氧現(xiàn)象，飛機上還帶著6罐氧氣，只要有需要，就能給飛行員供氧。

經(jīng)過特殊設計的駕駛艙擁有3.8平方米的寬闊空間，飛行座椅甚至可以拉平，讓飛行員在飛機上得到休息。當然，由于飛機駕駛艙內只能容納一人，所以飛行員在飛行途中最多只能小憩片刻?！盀榱吮ＷC盡快恢復體能和精力，我們的飛行員都需要經(jīng)過特殊訓練”，其官方介紹說，“自我催眠及冥想技術能幫助飛行員們保持專注度和敏銳度?！睓C上還配備有食物和飲水，足夠飛行員一周的需求。

按計劃，“太陽動力2號”的環(huán)球旅行將會安排在明年舉行，而500個飛行小時將被分割成不同階段，分攤在3個月內完成，其中，單次最長的飛行將達到5天——6天。對于人類飛行員來說，這樣的考驗相當巨大。

還看老天臉色

除了生理上的考驗，飛行員還需要面對新機型的考驗。這種嶄新的飛行器與飛行員們常開的飛機當然都有很大不同，所以，為了讓飛行員能夠適應，“太陽動力”團隊還專門打造了一個模擬器，幫助飛行員熟悉操作和適應艙內生活。

自動駕駛系統(tǒng)也必不可少，在飛行員休息的時候，飛機的方向就靠這個系統(tǒng)來把控了。與此同時，它還會檢測任何可能的障礙或者安全限制，自動提出示警或者做出規(guī)避動作。

另外，為了保證飛行安全，飛機將始終與位于瑞士貝耶內小鎮(zhèn)上的任務控制中心保持連線，上百組技術參數(shù)都將通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸實時送到任務控制中心。在飛行過程中所有可能遭遇到的情況都已經(jīng)經(jīng)過了演算，這個任務中心將保證飛機盡量在適合的天氣中飛行。當然了，在經(jīng)過管制飛行區(qū)域和需要在國際機場降落時，任務中心也會提供信息和幫助，以減輕飛行員的壓力。

對于“太陽動力”團隊來說，他們的終極目標是要將太陽能飛機應用到商業(yè)飛行，并建立一個無需燃料的航空公司。他們顯然還任重而道遠：“太陽動力2號”在陰天的表現(xiàn)尚且不算良好，遑論應對惡劣天氣飛行；乘客的舒適度將如何保證；還有速度和載重等問題，這些都將是巨大的考驗。

然而，“太陽動力2號”的推出已經(jīng)在人類歷史上跨出了一大步。誠如皮查德接受BBC采訪時所言：“我們的飛機能夠在無需燃料的情況下日夜飛行，這是史無前例的事情。這架飛機的誕生，也證明清潔能源大有可為，我們的世界應該可以變得更加干凈?！眅ndprint