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零化石燃料環繞地球一周,太陽能飛機“Solar Impulse”的挑戰

2014年07月24日08:40    

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如果問日本人“新興企業的聖地是哪裡?”恐怕十之八九的回答會是“硅谷”。可見“新興企業=硅谷”在日本已經是深入人心,美國西海岸也的確誕生了眾多的創新項目。

其實不用說大家也知道,美國西海岸以外,挑戰創造新服務和業務的新興企業也數不勝數。本連載將以歐洲為中心,介紹俄羅斯、中東、非洲涌現的有望改變世界的創業者。

本文要介紹的,是開發不使用化石燃料能源、以環繞地球一周為目標的瑞士Solar Impulse太陽能飛機。

Solar Impulse的全貌。

其翼展約為72米,總重量為2300公斤。在比美國波音的大型客機“747”還要長的機翼上,密密麻麻地排列著約1.7萬個太陽能電池單元。這些電池單元白天儲存太陽能,夜晚用作飛行的動力。通過在夜晚使用白天儲存的能源,理論上可以實現24小時連續飛行。

探險家貝特朗·皮卡爾(Bertrand Piccard)於1999年產生了這樣的構想。當時,他剛剛乘坐熱氣球,創造了不著陸環繞地球一周的最短紀錄。之后,為了使構想成真,皮卡爾從2003年正式開始研究。他與好友、同為探險家的安德烈·博爾施貝格(Andr? Borschberg)齊心協力,目標便是“不使用化石燃料環繞地球一周”。

經過長達10多年的大型調查研究和樣機測試飛行,環球之旅終於將在2015年成行。除了瑞士的大型制造企業之外,這個總預算高達7000萬歐元的大型項目還得到了美國谷歌、豐田等許多跨國企業的協助。

那麼,這個前所未有的項目是如何誕生的呢?記者就此採訪了皮卡爾。(採訪人:?谷 敏,Lora Scarlet)

——Solar Impulse從構思算起,歷經了10多年的歲月,這項開發是基於怎樣的契機?

皮卡爾:這個項目的目的非常簡單。就是開發以太陽能為動力24小時持續飛行的飛機。

眾所周知,化石燃料能源已經成為了現代社會賴以生存的基礎。生活需要的所有產品都涉及化石燃料,對於如此之高的依賴度,很多人甚至都沒有注意到。然而遺憾的是,能源是有限的。在化石燃料枯竭之前,人類必須設法擺脫過度依賴的狀態。這就是最初的出發點。

從化石燃料的制約中解放出來

貝特朗·皮卡爾(Bertrand Piccard)

探險家、精神科醫生。1958年3月1日出生在瑞士洛桑。從小開始便對“極限狀態下的人類行為”產生興趣,挑戰了多項探險。1970年代開始參與滑翔傘、超輕型飛機等運動項目,1985年贏得滑翔傘世界錦標賽冠軍。1999年第三次挑戰熱氣球不著陸環繞地球獲得成功。2003年開始與安德烈·博爾施貝格合作開展Solar Impulse項目。皮卡爾來自瑞士著名的探險家家族。祖父奧古斯特·皮卡爾是世界上第一位乘坐熱氣球到達平流層的探險家。父親の雅克·皮卡爾是一名海底探險家,曾駕駛自己參與開發的潛水艦,創造了潛入水底1萬916米的世界紀錄。

那麼,怎樣才能通過自己的方式,向社會發問呢?經過不斷思考,我得出的結論就是Solar Impulse項目。

請設想一下。如果實現無需化石燃料即可環繞地球的飛機,世界應該會發生巨大的改變。我相信,這不僅會成為能源政策的重大轉折點,也會超越航空的范疇,為眾多產業帶來沖擊。

項目的轉機出現在1999年。當時,我乘坐熱氣球挑戰不著陸環繞世界,創造了不到20天的世界最快紀錄。因為前面經歷了兩次失敗,創造紀錄時的欣喜之情真是無法用語言表達,但另一方面,通過這次熱氣球探險,在我的腦海之中,有一個問題一直揮之不去。那就是能源的制約。

即使飛艇的燃料裝得再滿,我們也無法逃脫化石燃料的制約。隻要燃料耗盡,就必須著陸。隻要機體還依賴於化石燃料,這個問題就會永遠存在。

那麼,有沒有辦法從制約中解放出來呢?如果能夠做到這一點,探險就可以持續更久的時間。

答案其實就在我們的身邊。

——答案是太陽能?

皮卡爾:對。就在我乘坐熱氣球時一直眺望的上空。

我很快想到了創意:不妨在白天飛行時積累太陽能,在夜晚慢慢釋放能源保持飛行。從理論上來說,這樣做可以不受化石燃料的制約,實現持續飛行。

——創意雖然簡單,聽上去似乎有些荒誕。

最初周圍的反應差不多就是這樣。“理論上的確如此。但這樣的飛機真能制造出來嗎”。對於我的想法,多數人都付之一笑。

但探險就是要挑戰人們覺得不可能的事物。有意思的是,通過堅持不懈地介紹自己的構想,終於有人產生了興趣。

2003年,項目在位於瑞士洛桑的瑞士聯邦理工學院揭開了開發的序幕。

——在技術上具有相當高的難度吧?

畢竟在那之前,沒有人想到過要讓太陽能飛機環繞地球。我們邀請眾多領域的工程師齊聚一堂,反復進行了技術研究。不出所料,最終得出的結論是“這會是個相當困難的項目”(笑)。

利用現在的技術開發環繞地球的太陽能飛機有三個重點:(1)重量輕、(2)機體結實、(3)安全性,在開發的時候必須要對這三點精益求精,使其在高水平達到統一。

太陽能飛機的機體配備了1.7萬個太陽能電池單元。電池單元吸收的太陽能用來驅動4個螺旋槳,剩余的電能儲存到供夜間飛行的電池中。目前配備的太陽能單元的數量為1.7萬個,在全天滿負荷利用太陽能發電的情況下,飛機可以輸出的平均功率約為8kW。要想利用這些電能盡可能延長飛行距離,就必須設計出能源損耗最低的機體,並且減輕其重量。

(責編:值班編輯、庄紅韜)

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