貝特朗·皮卡爾

　　新聞背景

　　未來兩三天，人類首次嘗試太陽能動力環(huán)球飛行的 “陽光動力”2號飛機(jī)將開始它的第六段飛行，并抵達(dá)重慶江北機(jī)場。預(yù)計它將在中國度過三周左右時間。

　　北京時間3月9日11時12分，“陽光動力”2號從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起飛，展開了它未來5個月的環(huán)球飛行，并吸引了全世界的目光。

　　塊頭很龐大 動作很遲緩

　　“陽光動力”2號太陽能飛機(jī)翼展達(dá)到72米，比波音747-8型的翼展還要寬3.5米；機(jī)長22.4米，接近一個籃球場的長度；機(jī)高6.37米，相當(dāng)于三層樓；而重量僅有2.3噸，跟一輛寶馬760Li的重量相差無幾。

　　跟它巨大的尺寸相比，“陽光動力”2號的飛行性能數(shù)據(jù)可能會讓你有種回到萊特兄弟時代的感覺。它的起飛速度只有35千米/小時，比博爾特奔跑的速度還要慢。巡航速度90千米/小時，最大速度不過140千米/小時，絕對是遵紀(jì)守法好司機(jī)的駕駛記錄水平。

　　然而，“陽光動力”2號又是一架集合了當(dāng)今材料、電子、結(jié)構(gòu)、人機(jī)工程學(xué)最頂尖技術(shù)于一體的大號玩具。它的機(jī)翼、機(jī)身和水平尾翼上共貼敷了17248片135微米厚的單晶硅薄膜太陽能電池，雖然23%的光電效率并不是世界上最高的，卻是平衡了能效、強(qiáng)度和重量后的最優(yōu)選擇。

　　這些電池可以產(chǎn)生最大70千瓦的功率，這些電力可以輸出給四臺單臺功率13.5千瓦的電動機(jī)，帶動四扇4米直徑的雙葉螺旋槳，給飛機(jī)提供動力。整個推進(jìn)系統(tǒng)的電力—動力轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94%。陽光充足時多余的電力還會向四個發(fā)動機(jī)吊艙中的鋰聚合物電池組充電。這四組電池總重633千克，能量密度達(dá)到了260瓦時/千克，目前市面上電動汽車的電池能量密度水平還徘徊在200瓦時/千克。這些電池可以讓“陽光動力”2號熬過漫長的黑夜，迎來新一天的陽光。

　　由于要用盡可能少的能源飛更遠(yuǎn)的距離，整架飛機(jī)的空氣動力學(xué)布局采取了有著超高升阻比的滑翔機(jī)外形。細(xì)長的機(jī)翼給結(jié)構(gòu)和材料提出了嚴(yán)苛的要求。最終，機(jī)翼里布置了140根碳纖維肋條，外表的蒙皮則采用了一種全新開發(fā)的樹脂薄膜材料，厚度僅有17微米。除了機(jī)翼肋骨，機(jī)身的大部分骨架和硬質(zhì)外殼也都采用了碳纖維材料，某些碳纖維板材每平方米的重量僅有25克，是普通打印紙的三分之一。

　　飛行員吃喝拉撒睡都在座椅上

　　與目前大多數(shù)太陽能動力飛行器不一樣，“陽光動力”2號和它的前輩“陽光動力”1號都是有人駕駛的，駕駛艙可以容納一人。尤其是本次用于環(huán)球飛行的2號機(jī)，由于必須接受跨洋飛行的挑戰(zhàn)，飛行員將在駕駛艙中待相當(dāng)長的時間。按照計劃，這次最具挑戰(zhàn)性的航段將是從南京直接飛抵夏威夷的那一段，預(yù)計飛行員會在3.8立方米的狹小機(jī)艙中持續(xù)工作5天左右。

　　為了減重，駕駛艙并未像民航飛機(jī)那樣配備了增壓和空調(diào)系統(tǒng)，所以當(dāng)飛機(jī)達(dá)到8000米最大巡航高度的時候，艙內(nèi)的環(huán)境會變得相當(dāng)不舒適。還好有了超強(qiáng)絕熱材料和特殊的飛行服保護(hù)，飛行員感受到的不會是從零上40℃到零下40℃的冰火兩重天。每天的供給將是2.4千克食物、2.5升水和1升運動飲料。

　　這五天五夜里，飛行員的吃喝拉撒睡將都會在飛行座椅上完成。座椅不但集成了廁所，下面還有降落傘和救生筏以供不時之需。每隔幾小時，飛行員將會被允許打一個十幾分鐘的盹。還好，座椅會有充氣墊讓飛行員完全展開雙腿。民航飛行員借助自動駕駛儀可以放心地在飛行過程中休息，但是“陽光動力”2號這樣的飛機(jī)太大、太輕，用術(shù)語說就是翼載太低，于是對氣流特別敏感，一不小心就會失控。所以即便有特別開發(fā)的自動駕駛儀和地面控制中心的實時監(jiān)控，飛行員還是會在飛機(jī)姿態(tài)變化超過5°的時候被裝在手腕上的振動器喚醒。

　　為了監(jiān)控飛行員的身體狀況，火柴盒大小的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測設(shè)備，可以讓地面的醫(yī)學(xué)專家隨時獲得基本的參數(shù)。負(fù)責(zé)開發(fā)這套系統(tǒng)的公司也正在試圖將其裝配在汽車上，以防止疲勞駕駛。

　　延伸閱讀

　　誰開發(fā)了“陽光動力”號？

　　“陽光動力”是由瑞士精神病學(xué)醫(yī)生、探險家貝特朗·皮卡爾發(fā)起，聯(lián)合企業(yè)家、前瑞士空軍飛行員安德烈·波許博格于2003年11月共同組建的，目前整個團(tuán)隊約有100名成員，公司總部位于瑞士洛桑。他們的合作伙伴包括瑞士的歐米茄、迅達(dá)、ABB、雀巢，比利時索爾維、法國亞訊和德國拜耳這樣的行業(yè)巨頭。

　　2009年，他們造出了“陽光動力”1號，并于當(dāng)年6月實現(xiàn)首飛。2010年7月8日，“陽光動力”1號在波許博格的駕駛下首次完成26小時不著陸飛行，這也是人類首次實現(xiàn)載人太陽能飛機(jī)跨夜飛行。1號機(jī)的24小時平均功率只有區(qū)區(qū)6千瓦，勉強(qiáng)達(dá)到了萊特兄弟的“飛行者”1號的動力水平。

　　此后的幾年，團(tuán)隊一邊對1號機(jī)進(jìn)行廣泛的測試和宣傳，比如在美國進(jìn)行了橫跨美洲大陸的飛行活動，一邊根據(jù)試飛的反饋設(shè)計研發(fā)2號機(jī)。2014年6月2日，在經(jīng)過原型機(jī)靜力試驗受挫被迫更改設(shè)計的延期后，2號機(jī)首飛。

　　皮卡爾家族在科學(xué)探險界是當(dāng)之無愧的豪門。這個家族的成員曾在世界上最早搭乘熱氣球到達(dá)平流層，也曾在世界上最早到達(dá)最深的馬里亞納海溝溝底，可謂上天入地?zé)o所不能。筆者曾采訪貝特朗·皮卡爾先生并向他拋出了這樣的問題：“陽光動力”3號已經(jīng)在你們的繪圖板上了嗎？比如未來會不會有一架雙座的，可以不著陸環(huán)球飛行的太陽能飛機(jī)？

　　他的回答是：

　　說yes太瘋狂，說No太愚蠢。因為造那么一架飛機(jī)所需的科技還不存在，萊特兄弟第一次飛起來的時候可不敢說飛機(jī)就會變成怎樣怎樣的。（作者為科學(xué)松鼠會成員）