載人太陽能環球飛行首獲成功,全靠 2 個瘋子 14 年的堅持不懈

載人太陽能環球飛行首獲成功,全靠 2 個瘋子 14 年的堅持不懈

駕駛飛機,圍著地球飛一圈,卻不用一滴燃料。這個“天方夜譚”終於變成了現實!

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當地時間2016 年7 月26 日凌晨4 點,飛行員Bertrand Piccard 駕駛著陽光動力2 號(Solar Impulse 2)降落在阿拉伯聯合大公國首都阿布達比,完成了人類歷史上首次沒有使用一滴化石燃料、完全依靠太陽能的載人環球飛行。

用實踐證明——傳統能源可以做到的事,太陽能同樣可以。

在場的地勤人員都在歡呼雀躍,遠在摩洛哥的地勤總部也已是一片沸騰。儘管這時飛機還在滑行中, Piccard 的飛行員搭檔 André Borschberg,一直跟隨著飛機,緊緊地握著 Piccard 的手。

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遠在美國的聯合國秘書長潘基文也通過 Twitter 祝賀他們:

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你們的旅程也許就要結束了,但是駛向可持續發展的旅程才剛剛開始,你們正在幫助我們飛向未來。
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他們 2015 年 3 月 9 日起飛,行程跨越 4 個大洲,總計 17 段飛行;累計里程 43041 公里,共飛行約 558 小時,總計約在天上待了 23 天,共使用太陽能 11655 千瓦時。

讓人不禁想起了經典科幻小說《80 天環遊地球》中的情節。

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但你也許不知道的是,為了這歷時一年多的飛行,背後是兩個瘋子,靠著一腔熱血,從零開始構建起的一個推動人類新能源發展的工程,他們最終用了14 年的艱辛才換來成功。

所以他們是怎麼完成這項偉大計劃的呢?

1 個瘋狂的點子,14 年,換來 1.7 億投資

讓我們先來介紹一下實現這一“創舉”的兩個瘋子——瑞士人 André Borschberg 和 Bertrand Piccard 。

他們既是這架飛機的飛行員,也是計劃背後的“陽光動力”公司的創始人。 Borschberg 任這家公司的 CEO,Piccard 是董事長。

“坐著太陽能飛機環繞地球”——這個偉大的計劃源於 Piccard 腦袋裡的一個設想。

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Piccard 祖孫三代都是冒險家。其祖父是人類第一個上升到恆溫層,看到球體狀地球的人;他的父親則致力於保護海洋,曾潛下馬里亞納海溝,是當時人類有史以來下潛最深的人。

1999 年,作為冒險家的他完成了人類歷史上首次不間斷熱氣球環球飛行,整個旅程燒掉了約 3.7 噸丙烷。感到悔恨的 Piccard 暗暗告訴自己,一定要再環球一周,但將不用一滴化石燃料。

之後,Piccard 走遍瑞士和美國尋找太陽能飛行方案,但屢屢碰壁。直到 2002 年,瑞士洛桑聯邦理工學院開始調查其方案可行性,並將項目委託給 André Borschberg。

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Borschberg 是麻省理工學院的工程學高材生,做過風險投資,做過職業經理人。他不光是一名連續創業者,還曾是戰鬥機飛行員。

回憶和 Piccard 的相遇,他說:

那一刻,我知道我的夢想就要成真了,我終於可以把我的創業經歷、對飛行和科技創新的熱愛結合起來。
但是,沒有技術,沒有資金,而背後又是一臉嘲諷的航空業,他們需要從零做起。

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2002 年 11 月,他們用 PPT 和一腔熱血向世界宣布了這個瘋狂的想法。

當時並未有人理睬他們,直到 2004 年,幾家關心環保的科技公司:Solvay、Omega、Semper、Altran 才開始與其建立合作夥伴關係,希望藉這個機會為自己的企業進行宣傳。技術、資金、人才終於開始湧進年輕的陽光動力公司。

隨著核心團隊組建完成,他們開始了實驗的第一步。

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2009 年 9 月 26 日,陽光動力 1 號發布;
2010 年進行了第一次夜航;
2011 受歐盟委員會之邀飛往布魯塞爾,並前往巴黎參加航展;
2012 年跨越地中海,到達摩洛哥;
2013 年 5600 公里橫穿美國。
隨之而來的是更多的參與者。 Bayer、Google、ABB 等公司的加入,直接催生出了“陽光動力 2 號”,成為其前輩的繼任者。

到 2015 年,這家公司已總共與超過 60 家公司建立合作關係,共募得資金 1.7 億美元。

但有意思的是,十幾年來,這兄弟倆竟沒有從中拿過一筆工資。

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而且不止這兩個人,就連他們所創建的公司也並不以營利作為目的。 Piccard 在公司的宣言中寫道:

我們希望陽光動力可以為世界的可再生能源發展做出貢獻,讓人們意識到清潔能源科技對可持續發展的作用。我們要動員每個人的熱情,減少對化石燃料的依賴,增加對新能源的信心。

 

全球最頂尖太陽能航天器,靠的卻是“東拼西湊”

陽光動力並不是世界上第一款太陽能飛行器,類似的實驗從 1978 年就已經出現了,但這確實是世界上第一個能做到晝夜持續飛行的太陽能飛機。

為了做到這一點,工程師們要從 3 個角度考慮問題:重量、功率、供能。

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為了減輕重量,機身與座艙採用碳纖維和蜂窩狀聚氨酯泡沫疊加的複合材料。同時,為了增強飛機應對極端天氣的能力,工程師們還使用一種高分子膜(一種樹脂材料)保護電池板和關鍵部件,同時用碳纖維材料在機翼下架設了許多橫梁。

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最終的結果是,這架飛機大小堪比波音 747 客機,重量卻與一輛家用轎車相仿。

極輕的機身還帶來了其他方面的優勢:其電池容量比上一代多出 1/3。此外,其能量轉化效率僅比標準的熱力發動機低約 3%,是太陽能航空的巔峰。

發動機性能方面,陽光動力 2 號共裝有 4 個發動機。它們加起來平均功率有 11 千瓦,相當於一輛小摩托車,而其最高功率可達約 51 千瓦。這樣的發動機性能可以使陽光動力 2 號基本保持一輛汽車的速度(36 km/h – 140 km/h)。

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供能則是最關鍵的問題。這架飛機裝有 17248 塊太陽能電池板,不只能為發動機直接供能,還能為其裝載的 600 公斤鋰電池充電。飛行員必須確保 4 組電池在每天入夜前處於 100% 滿電狀態,以保證夜間飛行。

Abu Dhabi, UAE: After the succesful unloading of Solar Impulse to from the cargo, today the Plane is being reassembled in order to get ready for the test flights. The attempt to make the first round-the-world solar-powered flight is scheduled to start in March 2015 from Abu Dhabi. Solar Impulse will fly, in order, over the Arabian Sea, India, Myanmar, China, the Pacific Ocean, the United States, the Atlantic Ocean and Southern Europe or Northern Africa before closing the loop by returning to the departure point. Landings will be made every few days to change pilots and organize public events for governments, schools and universities.

為了保證效率最大化,陽光動力 2 號每天都需要經歷一個爬升與下降的周期。

每天 10 點左右,發動機全速運轉將飛機推上約 9000 米的高空,讓電池板最大限度地接收陽光。 6 點左右,再讓飛機下降至 1500 米,在這個高度,發動機所需電量最小。

在上下躍動中,它飛出了心跳一般的美麗軌跡。

但是這種設定需要駕駛員每天都挑戰身體的極限。由於駕駛艙不能調節氣壓與溫度,他們相當於每天要爬一次珠穆朗瑪峰。

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這麼複雜的工程,完全在兩兄弟的能力之外,也並非能通過招募工程師輕易解決。為了造出夢想中的飛機,他們最終選擇了借助外力。

根據其官網,在這項環球飛行中出過力的企業多達 48 家。

其中,Solvay 公司負責了飛機的電池、發動機和電池板上的高分子保護材料,並與 Covestro 以及 Decision 合作,共同提供機身材料的解決方案。 Omega 提供了 LED 燈,以及智能電力調度系統。

他們的電池板來自 SunPower 公司,食物來自雀巢,Bayer 提供了高分子防霧玻璃,Google 負責整個計劃的宣傳……

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Piccard 在一篇博客上解釋到:

我們不需要贊助商,只尋找合作夥伴。贊助商只在乎自己企業的曝光度和經濟上的回報,合作夥伴則是整個團隊的一份子,他們會參與進來,推進整個冒險。他們所帶來的不只是錢,還有技術。

所以,這個項目實質上變成了由 Piccard 和 Borschberg 牽頭,靠從各合作公司拿資源拼湊起來的“百家飯”。各大企業則把這看做一個重塑公司企業形象的機會,爭相把巨大的 Logo 貼在機身上,並跟隨整個團隊在世界各地做演講。

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這對陽光動力和眾多合作公司來說,是個多贏的方案。

雲上的日子

由於機艙僅 3.8 立方米,只能容納一人,飛行員要獨自在機上度過漫長的時光,並與地勤保持聯繫。

地勤團隊的大部分成員要隨機周遊世界,但有 9 人在摩洛哥統籌全局,監控如衛星通訊、飛機及駕駛員狀態、雲量、風、氣象狀況等。他們的資訊直接影響飛行員的決策。

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你可能會疑惑,Piccard 和 Borschberg 每天的吃喝拉撒睡都是怎麼完成的呢?

先說睡眠。由於飛機不支持全自動駕駛,他們不能長時間睡眠,對飛機放任不管。因此,他們每天會睡 6 到 8 個長約 20 分鐘的覺。

蜷縮在狹小的空間裡,想活動一下都變得異常困難,唯一能做的是把椅子放平,做做拉伸運動。

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在吃的方面,有來自雀巢的速熱方便食品,只需要加入少許水,食物就可以自動加熱。

當然了,在機艙內長達幾天,必須要解決如廁問題。對此,工程師 Brain 絞盡腦汁,最後想出把排泄物裝回空礦泉水瓶的方法。

除了這些生活必須外,天上的生活是枯燥乏味的,他們最多只能寫寫部落格,用 GoPro 拍拍影片。

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天上的枯燥與陸地上熱鬧的慶祝形成鮮明對比,每次降落,迎接二人的是盛大的慶祝、鮮花和掌聲。

2015 年 3 月 29 日,Piccard 飛抵重慶。 Piccard 一直希望陽光動力 2 號可以去中國,因為這個國家的空氣污染問題已經非常嚴重。最終,在一位中國朋友的幫助下,陽光動力 2 號在中國停留的計劃得到了政府的認可。

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一下飛機, Piccard 就受到長槍短炮的包圍。

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約 1 個月後,Piccard 沿著長江一路向東,到達南京。

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本次旅程中最傳奇的經歷要數名古屋到夏威夷的 5 天 5 夜。 Borschberg 的這次長達 117 小時的飛行創造了人類的歷史。

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Borschberg 說,飛越太平洋給了他很多新的思考。他想到了幾千年前波利尼西亞人的航海,他們不用借助任何科技,只需要和自然相交流,風雲、潮水和星象會告訴他們方向。

當我靠近夏威夷時,第一聲無線電波打破了4 天來的寂靜,雖然我還看不見島,但是我知道它不遠了,這就像古人在靠近島嶼時看到第一隻鳥一樣興奮。

我們現在太過於依賴科技了,失去了那些千百年來與自然溝通的技巧。現在我們要讓科技為人類創造更大價值,並與自然和諧相處。

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由於在這次行程中出現了電池過熱的情況,Borschberg 決定中止飛行,解決技術問題。這一停, 就到了 10 個月後的 2016 年春季。 “畢竟這不是和時間賽跑,而是為了向世界證明這件事是可行的”,Borschberg 說。

而他們在這段時間也沒有閒著。兩個飛行員參加了在巴黎舉辦的氣候變化大會,為各國首腦帶來了清潔能源應用最鮮活的實例。

兩個瘋子的執念,乘著太陽,飛向未來

從夏威夷出發後,陽光動力 2 號一路順風順水,他們飛躍了金門大橋,掠過自由女神像頭頂,橫跨大西洋、地中海,又飛過金字塔群。

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在距離阿布達比還剩最後一程時,有人問 Borschberg:環球飛行之後你要去做什麼?

Borschberg 表示,這是一個他不願去想的問題。相比之下,他似乎更願意談這次環球飛行對人類未來的意義。對此,他提出了兩點:

航太領域會更關注電力科技,考慮到電力發動機的能量損失更少,我們可以期待在未來看到 NASA 和空中客車開始研製電力驅動技術。

陽光動力 2 號證明陽光可以為飛行提供不間斷的持久動力。不久之後我們可能會看到在平流層不間斷工作的無人機。

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在談到陽光動力 2 號未來的命運時,他表示,其設計壽命還有約 1300 小時,這架傳奇的飛機會被用來測試更多太陽能技術,並用來研製太陽能無人機。

對於太陽能航空的未來,Piccard 也發表了自己的看法。他認為,儘管現在還沒有掌握類似技術,但是他對太陽能飛機未來投身商用領域表示樂觀。

同時,他也看好電力驅動航天器的未來,並預言十年後,電力驅動的飛機將會被應用在民航領域。

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儘管 Piccard 和 Borschberg 都不知道清楚未來要去做什麼。但有一點可以確定,他們的冒險不會終結。

在陽光動力 2 號上,長期保存著一面旗幟,這是“探險傢俱樂部(Explorers Club)”的旗幟。自 1904 年創辦以來,這個組織吸納各種冒險家,是宣傳環保理念與可持續發展的重要力量。

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充滿冒險精神的 Piccard 祖孫三代自然都是會員,Borschberg 也在 2013 年由於陽光動力 1 號的冒險成為了會員。

這面旗幟至今的存世量也只有 202 面,南北極、亞馬遜叢林、世界最高的山峰和最深的峽谷都曾出現它的身影。但這面充滿歷史感的旗幟放在陽光動力 2 號的機艙中並不顯得突兀,反倒是像徵著一種愈發稀缺的冒險者精神。

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如果你正走在一條開創未來的路上,充滿挫折,更不被理解,請你為自己鼓掌。因為——“這個世界需要你,需要如這兩個瘋子一樣的偉大開拓者。

 

出處:愛范兒

作者:胡 潤澤

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