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零化石燃料环绕地球一周,太阳能飞机“Solar Impulse”的挑战

2014年07月24日08:40    

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如果问日本人“新兴企业的圣地是哪里?”恐怕十之八九的回答会是“硅谷”。可见“新兴企业=硅谷”在日本已经是深入人心,美国西海岸也的确诞生了众多的创新项目。

其实不用说大家也知道,美国西海岸以外,挑战创造新服务和业务的新兴企业也数不胜数。本连载将以欧洲为中心,介绍俄罗斯、中东、非洲涌现的有望改变世界的创业者。

本文要介绍的,是开发不使用化石燃料能源、以环绕地球一周为目标的瑞士Solar Impulse太阳能飞机。

Solar Impulse的全貌。

其翼展约为72米,总重量为2300公斤。在比美国波音的大型客机“747”还要长的机翼上,密密麻麻地排列着约1.7万个太阳能电池单元。这些电池单元白天储存太阳能,夜晚用作飞行的动力。通过在夜晚使用白天储存的能源,理论上可以实现24小时连续飞行。

探险家贝特朗·皮卡尔(Bertrand Piccard)于1999年产生了这样的构想。当时,他刚刚乘坐热气球,创造了不着陆环绕地球一周的最短纪录。之后,为了使构想成真,皮卡尔从2003年正式开始研究。他与好友、同为探险家的安德烈·博尔施贝格(André Borschberg)齐心协力,目标便是“不使用化石燃料环绕地球一周”。

经过长达10多年的大型调查研究和样机测试飞行,环球之旅终于将在2015年成行。除了瑞士的大型制造企业之外,这个总预算高达7000万欧元的大型项目还得到了美国谷歌、丰田等许多跨国企业的协助。

那么,这个前所未有的项目是如何诞生的呢?记者就此采访了皮卡尔。(采访人:蛯谷 敏,Lora Scarlet)

——Solar Impulse从构思算起,历经了10多年的岁月,这项开发是基于怎样的契机?

皮卡尔:这个项目的目的非常简单。就是开发以太阳能为动力24小时持续飞行的飞机。

众所周知,化石燃料能源已经成为了现代社会赖以生存的基础。生活需要的所有产品都涉及化石燃料,对于如此之高的依赖度,很多人甚至都没有注意到。然而遗憾的是,能源是有限的。在化石燃料枯竭之前,人类必须设法摆脱过度依赖的状态。这就是最初的出发点。

从化石燃料的制约中解放出来

贝特朗·皮卡尔(Bertrand Piccard)

探险家、精神科医生。1958年3月1日出生在瑞士洛桑。从小开始便对“极限状态下的人类行为”产生兴趣,挑战了多项探险。1970年代开始参与滑翔伞、超轻型飞机等运动项目,1985年赢得滑翔伞世界锦标赛冠军。1999年第三次挑战热气球不着陆环绕地球获得成功。2003年开始与安德烈·博尔施贝格合作开展Solar Impulse项目。皮卡尔来自瑞士著名的探险家家族。祖父奥古斯特·皮卡尔是世界上第一位乘坐热气球到达平流层的探险家。父亲の雅克·皮卡尔是一名海底探险家,曾驾驶自己参与开发的潜水舰,创造了潜入水底1万916米的世界纪录。

那么,怎样才能通过自己的方式,向社会发问呢?经过不断思考,我得出的结论就是Solar Impulse项目。

请设想一下。如果实现无需化石燃料即可环绕地球的飞机,世界应该会发生巨大的改变。我相信,这不仅会成为能源政策的重大转折点,也会超越航空的范畴,为众多产业带来冲击。

项目的转机出现在1999年。当时,我乘坐热气球挑战不着陆环绕世界,创造了不到20天的世界最快纪录。因为前面经历了两次失败,创造纪录时的欣喜之情真是无法用语言表达,但另一方面,通过这次热气球探险,在我的脑海之中,有一个问题一直挥之不去。那就是能源的制约。

即使飞艇的燃料装得再满,我们也无法逃脱化石燃料的制约。只要燃料耗尽,就必须着陆。只要机体还依赖于化石燃料,这个问题就会永远存在。

那么,有没有办法从制约中解放出来呢?如果能够做到这一点,探险就可以持续更久的时间。

答案其实就在我们的身边。

——答案是太阳能?

皮卡尔:对。就在我乘坐热气球时一直眺望的上空。

我很快想到了创意:不妨在白天飞行时积累太阳能,在夜晚慢慢释放能源保持飞行。从理论上来说,这样做可以不受化石燃料的制约,实现持续飞行。

——创意虽然简单,听上去似乎有些荒诞。

最初周围的反应差不多就是这样。“理论上的确如此。但这样的飞机真能制造出来吗”。对于我的想法,多数人都付之一笑。

但探险就是要挑战人们觉得不可能的事物。有意思的是,通过坚持不懈地介绍自己的构想,终于有人产生了兴趣。

2003年,项目在位于瑞士洛桑的瑞士联邦理工学院揭开了开发的序幕。

——在技术上具有相当高的难度吧?

毕竟在那之前,没有人想到过要让太阳能飞机环绕地球。我们邀请众多领域的工程师齐聚一堂,反复进行了技术研究。不出所料,最终得出的结论是“这会是个相当困难的项目”(笑)。

利用现在的技术开发环绕地球的太阳能飞机有三个重点:(1)重量轻、(2)机体结实、(3)安全性,在开发的时候必须要对这三点精益求精,使其在高水平达到统一。

太阳能飞机的机体配备了1.7万个太阳能电池单元。电池单元吸收的太阳能用来驱动4个螺旋桨,剩余的电能储存到供夜间飞行的电池中。目前配备的太阳能单元的数量为1.7万个,在全天满负荷利用太阳能发电的情况下,飞机可以输出的平均功率约为8kW。要想利用这些电能尽可能延长飞行距离,就必须设计出能源损耗最低的机体,并且减轻其重量。

(责编:值班编辑、庄红韬)

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