——全球首次太阳能昼夜环球飞行前记
太阳能离我们有多远?近的,有太阳能热水器、混合动力概念汽车,《越狱》终结季里那块吊足人胃口的神秘“锡拉”,原来是藏着顶尖太阳能科技的资料盘。远的,100多年前,科幻小说鼻祖儒勒·凡尔纳在作品描绘过这样一群人,他们要制造一架太阳能飞机,实现零污染环球飞行。20世纪里的奇迹几乎没有一样不被这位科幻大师预见:潜水艇、霓虹灯、导弹、坦克……而太阳能飞机迟迟不现身,它似乎是个对常识过于疯狂的挑衅,一架滴油不沾的大家伙仅仅依靠阳光起飞、穿越云层、降落,世界上哪有空中发动机呢?
2012年,这个狂想也许就要变成世界各大报纸的新闻头条。瑞士探险家伯特兰·皮卡德和飞行员安德烈·博尔施伯格将驾驶太阳能飞机“阳光动力号”,完成环游世界之旅。今年底,历时6年设计研究的“阳光动力”首架样机将进行试飞。《城市画报》和这两位飞行人士进行了访问,看他们如何借助太阳的威力,让梦想照进现实。
夜晚,当太阳消失了,我们如何飞行?
“HB-SIA是世界上第一架接近永久无间断飞行的太阳能飞机”,2009年6月,皮卡德和安德烈穿着深蓝色制服兴奋地出现在瑞士杜本多夫机场,他们身后停着新亮相的“阳光动力号” (Solar Impulse),它看起来像一只巨大的蜻蜓。
51岁精神病医生皮卡德喜欢冒险。1999年,他降落在北非沙漠里,完成了人类历史上首次不着陆热气球环球飞行。在美国国家航空航天博物馆里,他的热气球载人舱和首次载人登月的太空飞船阿波罗11 号摆放在一起。皮卡德却发现,这一次飞行耗费了足足4吨丙烷。“能不能来一次不消耗燃料的环球飞行呢”?一闪而过的狂想在这位探险家脑中烧得火热。
“最大的问题在夜晚,当太阳消失了,我们如何飞行”,皮卡德和搭档安德烈——洛桑理工学院教授、机械工程师、飞行员——牵头组建了一个50多人的科研团队,“他们是来自5个国家的科学家”。投资4000万欧元的阳光动力项目在2003年正式启动。
“完全依靠太阳提供飞行动力只有两个办法,一是以接近两倍音速飞行,一直追赶着太阳光;二是在白天飞行中,储存足够太阳能以应对黑夜的挑战”,安德烈张开双臂,模拟他身后那架机翼比“空中客车”A380机翼还要大的HB-SIA。它的任务是测试用太阳能进行36小时昼夜飞行的可行性,夜间飞行将在2010年启航,跨越整个瑞士。
安德烈笑着指出,这长达80米的机翼足有250平方米大,覆盖着上万块单晶硅光伏电池板,为保证飞机夜间飞行的能量,机身上多了一个重达400公斤的锂电池,“一个光子也不放过”。如果说HB-SIA像一头行走在沙漠里的骆驼,锂电池便是它储存水能量的驼峰。如此装备的“阳光动力号”通过4台电动机,驱动直径数米的螺旋桨缓慢旋转,白天在10000米以上的高度以120公里/小时的速度飞行,夜晚则缓慢滑翔下降,以节省锂电池中释放的宝贵能量。
环球飞行与冥想、催眠术
“驾驶舱只有1.3平方米,目前只能坐一个人”,安德烈已在这狭窄的驾驶舱里进行了长达25小时的虚拟飞行测试。他与皮卡德约定,两人将轮流驾驶太阳能飞机环游世界。皮卡德是位精神病学专家,这帮了他大忙,“环球飞行时,每2至4小时我可以通过自我催眠、冥想等方式来解决疲劳、使自己的情绪稳定”,特制的高科技衣服则会让他们及时从催眠状态中醒来,免得飞机像喝醉了酒的海鸥。
HB-SIA试航收集的信息将会用于HB-SIB的建造。新挑战是让飞机的重量进一步减轻,把它改造成两人舱。HB-SIB将于2012年在北半球进行5个阶段的飞行,全程约20至30天。从阿拉伯联合酋长国出发,途径中国、夏威夷,穿越美国南部、欧洲南部,最后回到阿联酋。皮卡德期望,这架太阳能飞机能像他的热气球一样,实现完全不着陆的环球飞行,当然,不能消耗任何石化燃料。
“太阳能环球飞行是一个隐喻”
“阳光动力飞机有坠落的可能性吗?”“在没有见到第二天早晨的阳光前,危险都是存在的。但是,我觉得人类最大的危险不是登上阳光动力飞机,而是继续毫无节制地消耗这个星球的资源”,皮卡德说。
这一次的航行,对皮卡德并不是一次血脉贲张的征服,他意在提供一个极致、一个隐喻、一个突破。“如果连强烈依赖石化燃料的飞机都可以转化为绿色的、零温室气体排放的飞行器,将不会再有人质疑同样的事情会出现在摩托车、暖气、空调系统和电脑上,我们在环境保护上还有什么是不可克服的?”利用再生资源,阳光动力号是最好的形象大使。
选择一架飞机作为激发公众对新能源认识的载体,是个明智的选择。飞机在飞行时所消耗的能量是铁路运输的10倍到30倍;每年约16000架次商业飞机累计产生超过60亿吨二氧化碳,造成的温室气体排放占全球3%以上,而到2050年,这一比例将上升到15%。你也许看过飞机飞过的天空,有时会留下美妙、细长的白色痕迹,这种叫飞机云的气体,是气候变暖的杀手之一。
皮卡德提出了一个颇有哲理的比喻,“我们全体地球人面临的难道不是与阳光动力号飞行员同样的境况吗?如果他没有先进的技术,不能高效地利用能源,他就不得不在太阳重新升起之前落地”。安德烈对阳光动力号的成果信心满满,它成功解决了太阳能高效率储电难题,在夜间将电能转换为动能的技术,可以推广到家电、汽车甚至是企业用电领域。
他们的梦想是,让污染严重的飞机进入历史博物馆吧,愿未来的飞机都是零燃料、零排放的绿色飞机。前提只有一个:太阳照常升起。
皮卡德的探险基因
“很多人说,太阳能飞机只是画在纸上的绿色概念。做太阳能环球飞行,好像是我的宿命”,51岁的皮卡德热爱探险。16岁开始悬挂滑翔的他,后来成了热气球不着陆环球飞行第一人。
在《康普顿百科全书》中,可以找到“皮卡德家族”这一条目。皮卡德家族有探索、冒险和科学研究的传统,也许是对地球探索贡献最大的家族。祖父奥古斯特·皮卡德是一位物理学家,密封压力舱原理的发明者,1931年,他乘坐热气球到达距离地面1.6万米的同温层,漫画《丁丁历险记》里的卡尔库鲁斯教授便以这位老皮卡德为原型。父亲雅克·皮卡德1960年到达地球海洋的最深处——10915米的马里亚纳海沟的“挑战者深渊”,在那里,他发现有生物和海流存在,打破了人们以为废物抛入海底就万事大吉的无知。
人们评价这个家族:“他们3个人身上凝聚了人类最疯狂的梦想,有的像鸟,有的像鱼”。皮卡德则常对外界开玩笑说:“当我有一个向上飞得最高的祖父、向下潜得最深的父亲,我还能做些什么呢?幸运的是,还有地平线”。阳光动力,一次仅靠太阳能的昼夜环球飞行,又是皮卡德改写历史的时候了。