飛向平流層的太陽能飛機(jī)

易寒

除了創(chuàng)造記錄，還有一件值得關(guān)注的事——據(jù)拉斐爾·多姆詹本人介紹，參與這次“創(chuàng)世之舉”的白色雙座飛機(jī)，覆蓋有22平方米太陽能電池板，將成為第一架進(jìn)行平流層飛行的載人太陽能飛機(jī)。

以太陽輻射作為推進(jìn)能源

今年的2月，由BAE Systems子公司Prismatic，打造的持久高空太陽能飛機(jī)PHASA-35，在南澳大利亞皇家空軍（RAAF）的Woomera測試靶場上空，進(jìn)行了首次全集成飛行測試。這架由英國國防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（DSTL）和澳大利亞國防科學(xué)技術(shù)集團(tuán)（DSTG）支持的飛行器，是一種高空長航時（HALE）飛行器，旨在填補(bǔ)飛機(jī)和衛(wèi)星之間的差距。

跟衛(wèi)星相比，PHASA-35的建造和運(yùn)行成本更低，并且它還是一個持久、穩(wěn)定的空中平臺，具有軍事和民用多種用途。應(yīng)用包括監(jiān)視、通信、安全、遙感、環(huán)境科學(xué)、森林火災(zāi)探測和海上監(jiān)視等。

參與飛行測試的這架太陽能飛機(jī)，翼展可達(dá)35米，帶有太陽能電池板。太陽能電池板在白天有陽光的時候?yàn)轱w機(jī)供電，并將能量儲存在電池組中供夜間飛行使用。目前，PHASA-35已經(jīng)可以在2000米高空飛行。據(jù)BAE Systems公司稱，在今年進(jìn)行了幾次飛行試驗(yàn)后，PHASA-35可能會在12個月內(nèi)上市。

事實(shí)上，希望利用太陽能把飛機(jī)開到高海拔空域去的人還有很多，瑞士人拉斐爾·多姆詹同樣是其中一個。

作為太陽能平流層飛機(jī)項(xiàng)目“SolarStratos”的發(fā)起人，拉斐爾·多姆詹和他的團(tuán)隊(duì)也致力于開發(fā)太陽能飛機(jī)，并將其送到太空邊緣。而由該團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)研發(fā)的SolarStratos，被認(rèn)為是迄今為止第一架飛向平流層的商業(yè)載人雙座太陽能飛機(jī)。

SolarStratos是以太陽輻射作為推進(jìn)能源的飛機(jī)，可以承載兩人。其動力裝置由太陽能電池組、直流電動機(jī)、減速器、螺旋槳和控制裝置組成。24米的狹長翼展覆蓋著22平方米的太陽能電池板。

飛行員必須穿著宇航服

2016年12月7日，拉斐爾·多姆詹發(fā)布了以僅使用太陽能飛抵地球平流層的首個載人飛機(jī)項(xiàng)目“SolarStratos”。

2017年5月5日，這架2座的太陽能飛機(jī)SolarStratos在瑞士Payerne機(jī)場成功進(jìn)行首次試飛，試飛員Damian Hischier駕駛飛機(jī)在300米高空飛行了7分鐘。他認(rèn)為：“這架飛機(jī)的飛行感覺非常好，它在響應(yīng)、機(jī)身設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)都不錯?！?p>

首飛成功的SolarStratos配備了22平方米的太陽能電池板，為一個20 kWh的鋰離子電池組提供電能，然后驅(qū)動32 kW的電動機(jī)，后者驅(qū)動一個2.2 米的螺旋槳。而SolarStratos的長度為8.5米，翼展為24.9米，重量僅為450公斤。

作為SolarStratos的設(shè)計(jì)師，Calin Gologan表示，這架飛機(jī)能夠連續(xù)飛行超過24小時，足以滿足到達(dá)平流層需要的兩個半小時的時間，在高海拔高度上飛行15分鐘，然后3個小時返回地球。

為了減輕重量，SolarStratos的飛機(jī)沒有密封加壓處理，飛機(jī)員必須穿著宇航服。當(dāng)然，宇航服也是通過太陽能供能的。但這也意味著，飛行員將無法離開飛機(jī)使用降落傘。

拉斐爾·多姆詹目睹了整個首次試飛的全程，他表示：“我們的飛機(jī)可以在25000米高空飛行，為依靠電力和太陽能供電的高空飛行打開一扇窗戶，這是從未嘗試過的。只有通過飛行我們才能清楚飛機(jī)的極限，今天的短途飛行是通往這條道路的重要第一步?！?h3>追趕甚至超越化石燃料的可能

眾所周知，太陽能飛機(jī)作為航空技術(shù)與新能源技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是人類技術(shù)能力進(jìn)步的標(biāo)志，也是人類追求能源清潔化的產(chǎn)物。

1974年11月4日，世界上第一架太陽能飛機(jī)Sunrise I在4096塊太陽電池的驅(qū)動下緩緩地離開了地面，這次成功的飛行標(biāo)志著太陽能飛行時代的來臨。此后的二十幾年中，由于相關(guān)技術(shù)的落后，太陽能飛機(jī)發(fā)展緩慢。直到20世紀(jì)末，隨著太陽電池效率、二次電源能量密度的提高，以及微電子技術(shù)、新材料技術(shù)等的發(fā)展，太陽能飛機(jī)終于駛上了飛速發(fā)展的快車道。

1981年7月7日，美國人史蒂夫·普塔塞克駕駛世界上第一架以太陽能為動力的飛機(jī)——“太陽挑戰(zhàn)者”號飛過英吉利海峽?！疤柼魬?zhàn)者”號成為第一架可載人的太陽能飛機(jī)。

太陽能飛機(jī)沒有發(fā)動機(jī)的轟鳴，不會有噪聲和燃燒污染，而且飛行平穩(wěn)、舒適，是一種十分有前途的新機(jī)種。但是它也有許多缺點(diǎn)，例如，太陽能電池目前還十分昂貴，飛機(jī)成本高；太陽能電池的效率還較低，產(chǎn)生的電能有限，而且在夜晚和天陰時就無法工作。因此，太陽能飛機(jī)要進(jìn)入實(shí)用階段，還得解決許多難題。

SolarStratos團(tuán)隊(duì)曾表示，近百年來，人類都是靠大量化石燃料或者氦來推動飛行器到達(dá)同溫層的。而SolarStratos項(xiàng)目則是要證明，駕駛太陽能飛機(jī)飛得越高，越能體現(xiàn)出可再生能源的價(jià)值。

2012年5月，拉斐爾·多姆詹曾駕駛僅靠太陽能航行的“PlanetSolar”動力艇完成環(huán)球航行項(xiàng)目。2016年，他在宣布項(xiàng)目啟動時曾提出，“SolarStratos是要證明，即便以目前的可再生能源技術(shù)也能追趕甚至超越化石燃料”。

拉斐爾·多姆詹希望一旦這項(xiàng)技術(shù)被證明行之有效，該公司的目標(biāo)就是制造一種三人飛行器，其中將包括一個加壓艙，并將于2021年開始運(yùn)營商業(yè)，進(jìn)行太空旅游。