揭秘太陽能飛機環球飛行：只為一個願景

新浪科技 夏乙

還有兩個多月，陽光動力2號環球飛行就要開始了。這不是一次舒心的旅行，而是一場准備了十幾年的冒險。陽光動力的兩名聯合創始人及飛行員波特蘭·皮卡德(Bertrand Piccard)和安德烈·波許博格(Andr Borschberg)將輪流駕駛這架全球最大的單座太陽能飛機，從阿聯酋首都阿布扎比出發，踏上歷時五個月的艱難航程。

在這五個月中，他們將輪流駕駛飛機進行總共25天左右的飛行，路程長達35000公里，卻不消耗一滴燃料。飛機中途將在印度、緬甸、中國重慶、南京、夏威夷、美國鳳凰城、歐洲南部等地進行短暫停留以更換飛行員。

陽光動力2號的環球旅程中，最具挑戰的當屬橫跨太平洋和橫跨大西洋的航段。橫跨太平洋由於路途過於遙遠被分割成了從南京到夏威夷、夏威夷到鳳凰城兩個五天五夜的航段，橫跨大西洋則是又一段可能持續三天到五天五夜的路程。陽光動力的員工表示，現在尚不清楚這些每段航程將由哪位飛行員來完成，但可以確定的是，由於飛機只能乘坐一人，每個五晝夜的航段都將由一名飛行員獨自駕駛巨大的太陽能飛機。

在連續五晝夜的航行中，飛行員將獨自一人坐在3.8立方米的機艙裏，經受白天20幾度、夜裏零下十幾度的巨大溫差，還要一直保持清醒：他們每隔三個小時才能小睡20分鐘。另外，陽光動力2號有比波音747還寬的翼展和僅2.3噸的超輕機身，使得它比普通的飛機更容易受氣流的影響。如果飛機剛好在他們小憩的20分鐘裏出現不穩定的狀況，飛行員還會被無情地叫醒。艱苦的環境加上隨時可能出現的危險，好好地睡上一覺將成為兩位飛行員最大的奢望。

為什麼要駕駛這樣一架飛機，踏上艱難的旅程呢？

“我們建造陽光動力並不是為了載人，而是為了傳遞一個信息。我們希望通過環球飛行向世人展示創新和開拓精神的重要性，激勵人們去質疑現有的知識和習慣。這個世界需要有新的方式來提高人類的生活質量，清潔技術和可再生能源可以在保護環境的同時提供工作崗位並創造利潤，太陽能正是我們的解決方案的一部分。”皮卡德是這樣描述陽光動力項目的目標的。波許博格也表示，“這次環球飛行是為了向世人傳遞一個信息，讓更多的人看到清潔能源的潛力。”

夢想的萌生

陽光動力2號去年剛剛建成，但這次環球飛行的念頭卻可以追溯到1999年。

項目的發起者皮卡德出生於探險世家。他的祖父奧古斯特·皮卡德(Auguste Piccard)早在80年前便和助理搭乘自己製造的熱氣球到達1.6萬米高空的大氣平流層，創下世界最高的記錄，而他的父親雅克·皮卡德(Jacques Piccard)則是第一批潛入海底最深處——太平洋西北部的馬里亞納海溝的潛水者之一。皮卡德，祖輩父輩上天入海，創下了他難以超越的記錄，好在沿地球表面移動也可以是一種探險。

1999年，皮卡德用不到20天的時間乘坐熱氣球環游世界，刷新了歷史記錄。然而，這次冒險卻在皮卡德心中埋下了深深的憂慮：燃料終究是要用完的，然后怎麼辦？自那開始，他就為自己定下了一個新的目標：要來一次不消耗化石燃料的環球旅行。

坐在熱氣球的皮卡德眺望上空，幻想將取之不盡的太陽能用於飛行：白天積累能量，夜間再把白天儲存的能量慢慢釋放出來，飛機就可以晝夜不停地飛行了。

環球旅行結束后，皮卡德便開始手尋找團隊來製造他夢想中的這架太陽能飛機。幾經周折，他找到了洛桑聯邦理工學院(EPFL)並認識了曾在瑞士空軍服役的前飛行員波許博格。波許博格是一名經驗豐富的飛行員、多項航空記錄的保持者，同時也是力學和熱力學工程師、麥肯錫諮詢師、投資人和企業家。2003年，皮卡德和波許博格共同啟動了陽光動力項目，這架天方夜譚般的太陽能飛機終於進入了可行性研究階段。

然而，擺在他們面前的是重重困難。為了能安裝足夠多的太陽能板，這架飛機需要龐大的機翼；為了降低能量消耗，它又需要非常非常輕。為了製造這樣一架飛機，他們找到了一家又一家的飛機、滑翔機製造商，得到的都是同一個答案：不可能造出來。

不過他們還是找到了解決的辦法。皮卡德遊說了政府機構和多家公司出資支持，波許博格招募了90多名各領域的頂尖專家，建立起自己的工程師團隊；在團隊之外，他們還獲得了80家公司在技術上和財務上的支持。

最終，在陽光動力核心技術團隊的努力和80家技術合作伙伴、100多名外部專家的支持下，歷時13年，耗資1.6億瑞士法郎(約1.6億美元)，原型測試機“陽光動力號”和正式的品“陽光動力2號”先后建成了，環球飛行也將於今年3月開始。

80家公司，一個願景

將這80家來自各行各業的公司團結在一起的，是陽光動力的願景：以技術的進步來降低能源消耗，為人類創造一個可持續的未來。而融合了各公司尖端技術的陽光動力2號飛機，也被稱作是“飛行的實驗室”。

陽光動力2號翼展達72米，比波音747還要寬；這樣一個龐然大物的重量卻只有2.3噸，和一輛小汽車相當，不到波音747的百分之一。飛機可以做得如此之輕，利益於骨架、太陽能板、電池、涂料以及各個部件都使用了超輕的材料。

在能源的利用率上，覆蓋陽光動力2號機翼的17248塊薄膜太陽能電池能量轉化率達22.7%，而發動機能效則高達94%，讓普通熱力發動機30%的能效相形見絀。

這架“空中實驗室”大部分的材料來自歐洲跨國化工集團索爾維(solvay)。索爾維是項目的第一個參與者，為陽光動力2號研發了超過13項超輕材料和新技術，製造了6000余個部件。飛機的電池、駕駛艙等部分的材料全都來自索爾維。機身使用的碳纖維蜂窩夾層材料正是索爾維的品，這種材料每立方米僅重25克，密度是紙張的1/3，卻能達到連續飛行所要求的強度。

機翼上覆蓋的太陽能電池板來自美國加州的光伏企業SunPower。這些太陽能板轉化率為22.7%，厚度卻僅有135微米，相當於人類的一根頭髮絲，還可以輕微彎曲。與能量的轉化率只有18%左右的普通家用太陽能電池相比，它有更高的能效；與人造衛星上轉化率高達30%的太陽能電池相比，它又做到了更輕、更薄。

瑞士表商歐米茄也是陽光動力的重要合作伙伴。歐米茄不僅為項目提供了資金，也提供了先進的機械技術。飛行員座位前的儀表就是由歐米茄設計製造的，這些儀表能顯示飛機的飛行路徑、平衡狀態、電池充電情況等多項關鍵指標，供飛行員快速讀。在飛行員的衣袖中，也配備歐米茄設計的振動裝置。如果飛機出現不穩定的狀況，這些裝置就能及時提醒飛行員，甚至將他們從睡夢中喚醒。此外，歐米茄還與Swatch一起，為飛機打造了一套陸燈系統。

陽光動力的電氣系統由瑞士電力及自動化廠商ABB和電梯製造商迅達集團(Schindler)提供。

另外，拜耳材料實驗室(Bayer MaterialScience)為陽光動力提供了多種高科技材料，包括超輕的碳納米管、聚氨酯緣材料等。其中，飛機上使用的聚氨酯緣材料已經走進我們的日常生活，被用於高級冰箱。

相信這就是80家合作伙伴最希望看到的場景：尖端的技術從“飛行的實驗室”降落到地面，走進日常的生活。

路線規劃

飛機已經建成，環球飛行尚未開始。兩位飛行員將在整個旅途中面臨重重挑戰。為了將風險降到最低，陽光動力的氣象團隊精心地規劃了飛行路線。

想讓太陽能飛機晝夜連續飛，最基本的條件是白天充夠電。進入移動互聯網時代，“手機又沒電了”成了讓全球人民頭疼的大問題，有陽光就能充電的陽光動力號也有這個困擾。在晝夜連續飛行的過程中，陽光動力號將在白天向上爬升，盡可能多地接受陽光照射並儲存能量；夜裏，這架飛機又將以最小的能量消耗緩慢下降，並在3000米的高度依靠電池存儲的能量繼續飛行。對於陽光動力來，橫跨太平洋、夏威夷到美國本土、橫跨大西洋等幾段可能持續五晝夜的航程中，充電這件事更是一點也馬虎不得。充電需要足夠長的日照時間，所以緯度太高的地區都不在考慮範圍之內。

除了陽光之外，這架又大又輕的飛機對其他氣象條件也有極高的要求：它需要在几乎無風、無雲的情況下飛行，這就更提高了選擇航線的難度。陽光動力的員工介紹稱，通過過去幾年的氣象數據的模擬，氣象團隊為陽光動力2號選擇了五六月的時段、從中國沿海到夏威夷的路線來橫跨太平洋。這是最艱難、最危險的航段，其他航段的安排都要優先滿足這一航段的要求。於是，就有了以波斯灣為起點和終點，中途在印度、緬甸、中國、美國、歐洲南部落腳的初步規劃。

起點和落腳城市的最終確定則考慮了其他因素。除了滿足飛機所需的氣候條件外，陽光動力也極為看重落腳的城市是否有發達的清潔能源業，以及當地政府是否重視清潔能源的發展。阿聯酋雖是石油地，卻有新能源行業的頂尖公司馬斯達爾(Masdar)，甚至正在阿布扎比郊區興建一座烏托邦：完全依靠太陽能和風能的環保城市馬斯達爾。馬斯達爾公司也是陽光動力的合作伙伴和東道主。

在陽光動力航程的規劃中，中國是非常重要的一站，飛機將在中國重慶、南京兩個城市落地，總共停留近兩個月。陽光動力公司和兩位創始人將在中國舉行一系列面向普通民和青年學生的活動，並會見政府官員、企業家，為他們發展清潔能源的願景爭取更多的支持。陽光動力團隊將中國作為重要落腳點的原因之一，是中國府對清潔能源的重視。彭博新能源財經(Bloomberg New Energy Finance)近年來所統計的數據顯示，中國2014年開發太陽能、風能等綠色能源上的投資高達895億美元，較2013年增加了32%，位居世界第一，且投資額遠超位居第二的美國。

挑戰生理極限

拋開氣候不談，幾段五天五夜的連續飛行也考驗人類體能的極限。

海拔9000米，機艙內攝氏零下20度，外部環境零下40度，空氣稀薄到需要氧氣面罩；不到12個小時，飛行員可能就要下降到海拔3000米以下，感受40度的酷暑和巨大的氣壓變化。這樣的巨變將周而複始，在五個晝夜中不斷地重覆。在這樣的冷熱交替中，飛行員將獨自一人坐在3.8立方米的機艙中，陪伴他的只有一周的食物和水、救命用的降落傘救生筏和眼前儀表盤上的數據。

巨大的溫差、狹小的空間、時刻可能出現的危險都不是最艱難的挑戰，真正考驗生理極限的，是連續五天五夜集中精神，每隔3小時小睡上20分鐘。

為了適應長時間的連續飛行，兩位飛行員先后參加了72小時的模擬飛行實驗。實驗模擬的是從美國東岸到西班牙的跨大西洋航段，如果幸運的話，這一航段72小時就能完成，如果不那麼順利，也可能花上五天五夜。在實驗中，飛行員將被關在模擬機艙中，體驗海拔3000米到9000米的高度變化，應付飛行中可能出現的各種狀況。

兩位飛行員都是怎樣熬過模擬實驗，又將靠什麼熬過五天五夜的飛行呢？他們總結，要打破常規，做一些不平常的事情。

精神病醫生皮卡德給出的答案是催眠。據稱，他在乘熱氣球環球飛形時就對自己進行了催眠，以激發自身的潛能。在上周瑞士洛桑的媒體溝通會上，皮卡德簡單解釋了催眠的原理。他，我們的注意力平時都集中於外部世界，去看、去聽、與人溝通交流；而要想在監控飛機狀況的同時獲得一定程度的休息，就需要切斷感官與外部世界的聯繫，將注意力集中於自己的內心，這樣就可以在睜眼看儀表盤，監控飛行狀況的同時獲得最大限度的放鬆。

波許博格的應對方法則是瑜伽。通過瑜伽他可以更好地控制自己的身體，在保持大腦清醒的狀態下讓身體盡量休息。陽光動力2號機艙雖小，飛行員的座椅卻是經過特殊設計的，放倒靠背就成了波許博格的瑜伽墊。

他們二人在五晝夜連續飛行中將保持怎樣的精神狀態呢？陽光動力的官方網站將在整個航程中通過飛機上搭載的GoPro運動錄像機對機艙內的狀況進行直播，屆時我們將看到兩位飛行員五晝夜的生活，還可能有機會和他們交流。