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在穿越美国的太阳能飞机上

2019-03-02 16:15:00

三年前,我在瑞士参观大型强子对撞器时,我的一位堂兄告诉我,洛桑市他家附近的一个机场正在对一架太阳能飞机进行测试。如果一架轻巧的人力飞机能够穿越英吉利海峡,那么一架太阳能飞机将更为轻松的完成任务。(事实上,这一团队之后用一架太阳能飞机穿过了这一海峡)。不管瑞士人做了什么,我都不觉得这些事情有什么重大意义,但随着上个礼拜同一架飞机到达纽约,我才更深刻的明白到底发生了什么。

这件事发生的几年间,太阳动力号已被证实比轻型的太阳能板要强一些,其可以令飞行器不用任何燃料而起飞,完成一次多于24小时的飞行。之后其成功完成了从欧洲至北非的飞行。到达纽约意味着这段开始于太平洋附近圣弗朗西斯科的航程终结束。,这架飞机被用来测试在没有任何燃料支持的首次环球飞行中,究竟会发生什么。

数字下的太阳动力号

尽管太阳动力号的翼展很宽(超过63米,或者说是208英尺),这架飞机相对来说仍是轻型的,重1600kg(3500磅),其基础外形是一架滑翔机,有一副长而宽大的翅膀用以起飞。一个狭窄的机身用以将风的阻力小化,事实上,它是普通飞行的一部分(参见下文)。不过,它的确拥有四个发动机,每一个都在10马力,这使得它的螺旋桨能够做到每分钟四百转。

巨大的机翼还有着另外的用处,在那之上搭载着大量的太阳能电池,太阳动力号采用的是薄轻的硅太阳能光电板,而不是什么更为高效的技术。这种特殊的电池来自太阳能系统公司,只有135微米厚,在机翼和尾部之间,有一块大约200平方米的光电部件区,这个数量远远多于发动机所需要的,因为多余的能量都为电池所用了。

即使使用了轻型的锂高分子材料,电池还是占了飞机四分之一的重量,这些电池一共能够储存100千瓦时的电量,这是飞机24小时续航能力的关键所在,但也仅是一部分。在太阳光强的时间段里,这架飞机可以一边充电,一边爬升至其高度约9000米(30000英尺),一旦阳光不能提供足够的能量,飞行员可以在转用电池能量之前滑翔几个小时,运用得当的话,太阳动力号仍可在距地面1000米的高度内飞行,

在穿越美国的太阳能飞机上

直至第二天能量恢复充足。拜这项技术所赐,这一团队创造了在空中飞行26个小时的纪录。

现状与未来

同样的,这架飞机可谓大,也可谓小,这项工程可说关乎未来,也可说与未来无关。飞行员贝特朗·皮卡尔,安德烈·博斯伯格表示这项工程暗示了使诸如太阳动力号一样的太阳能飞行器飞起来的技术已经成为现实,这架飞机的所有功能部件——太阳能板,电池,发动机,轻型高分子材料和隔热层的制造和销售都十分顺利,通常这些工作由太阳动力号的赞助商在做。

但这并不一定意味着这些部件就一定可以为如太阳动力号一样的飞机所用,这架飞机的设计和制造是在洛桑理工学院进行的,之后许多公司不得不考虑它们是否可以提供,或者采用现有产品来实现这一设计。譬如化工业巨头索尔维的发言人就表示,他的公司进行了50项与太阳动力号的设计有关的研究,约有一半取得成果。

总之,皮卡尔认为这些技术正是我们不断提高生活水平所必需的,在他看来,你不能将这些东西弄得支离破碎,它们应该是一个集成模块的组成部分,就像太阳动力号本身一样。“在只有一个玻璃窗的房子上装上太阳能却没有隔热层是十分愚蠢的行为。”皮卡尔在他的纽约招待会上说:“先让这房子节能,然后我们就可以仅依靠太阳能来使其运转了。”对他来说,“太阳动力号”就是所有已成现实的节能或可再生技术的“会飞的广告”。

也就是说,这项工程对激发进行下一步行动的兴趣仍然十分重要,团队暂定于2015年进行一次有计划的环球飞行。就像博斯伯格所说的那样,现在这架飞机已经能够进行环球飞行,前几次的飞行已经证明了其具有24小时的续航能力。“薄弱环节在于飞行员,”博斯伯格说:“飞行员可不能连轴转。”现在,飞行员在驾驶舱里可以找点吃的,可是却没有空干其他事情了。再增加一名飞行员的做法或许并不可取,除却飞行员本身的体重,他们还需要氧气,水,食物,一副降落伞和一些其他的东西,即使在当前的情形下,博斯伯格估计飞行员给飞机增加了225千克的重量,而飞机的初始重量只有1600千克。

所以,现在的计划是造一架更大的飞机,一架可以让飞行员在其中四处走动,在其中睡觉的飞机,他们正在努力探求这架飞机是否能够携带氧气和水,或是这些东西是否能在飞机上回收,无论如何,要建造更大的飞机就一定需要赞助商们的支持,这次飞行的目标之一也是让那些赞助商们看到他们所支持的东西的潜力。

这趟旅程并不是一直都一帆风顺,为给将来的努力积累经验,这次飞行的首发站选在了加州的莫菲特机场,在那里皮卡尔将太阳动力号靠近太平洋,他以为这次飞行可以简单到只需要在飞过金门大桥时拍几张照片,但是沿海山头的上升气流太少了,他不得不关闭了发动机,即便如此,他还是超越了他预计的飞行高度,被迫请求圣弗朗西斯科机场派飞机伴其左右。

博斯伯格在要在达拉斯着陆达拉斯却逆风的情况下挑起了驾驶飞机的大梁,逆向风速基本与飞机的前进速度持平。而想要着陆,他们必须让飞机迎风飞行,并在降到一定高度,风速减弱前向一侧滑翔以接近机场。在飞机飞往纽约肯尼迪机场的途中,翼布被撕掉一些的情况下,他也掌握着控制权,他认为他做得对,“如果终我不得不跳伞,那将会很有意思,如果终我降落在了纽约,那也会是一次有趣的经历,幸运的是,尽管翼布撕掉了一些,飞机还是继续飞行了一段时间,虽然他们不得不在到达预定的目的地之前着陆。

这项工程专注于太阳能动力飞行,但团队却并没有倾尽全力将这种技术作为人们可以享受的未来加以宣传,这项工程表明,太阳并不能使其能量足够集中,从而真正促进某些东西以适当的速度发展。但是这次事件仍然是值得关注的,节能,可再生能源技术已经相当成熟,成熟到足以传遍世界。

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