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载人太阳能环球飞行首获成功,全靠022 个疯子 14 年的坚持不懈



驾驶飞机,围着地球飞一圈,却不用一滴燃料。这个 “天方夜谭” 终于在今天变成了现实!

当地时间 2016 年 7 月 26 日凌晨 4 点,飞行员  Bertrand Piccard 驾驶着阳光动力 2 号(Solar Impulse 2)降落在阿联酋首都阿布扎比,完成了人类历史上首次没有使用一滴化石燃料、完全依靠太阳能的载人环球飞行。在场的地勤人员都在欢呼雀跃,远在摩纳哥的地勤总部也已是一片沸腾。尽管这时飞机还在滑行中, Piccard 的飞行员搭档 André Borschberg,一直跟随者飞机,紧紧地握着 Piccard 的手。

远在美国的联合国秘书长潘基文也通过 Twitter 祝贺他们:

你们的旅程也许就要结束了,但是驶向可持续发展的旅程才刚刚开始,你们正在帮助我们飞向未来。

他们 2015 年 3 月 9 日起飞,行程跨越 4 个大洲,总计 17 段飞行;累计里程 43041 公里,共飞行约 558 小时,总计约在天上待了 23 天,共使用太阳能 11655 千瓦时。让人不禁想起了经典科幻小说《80 天环游地球》中的情节。

但你也许不知道的是,为了这历时一年多的飞行,背后是两个疯子,靠着一腔热血,从零开始构建起的一个推动人类新能源发展的工程,他们最终用了 14 年的艰辛才换来成功。

1 个疯狂的点子,14 年,换来 1.7 亿投资让我们先来介绍一下实现这一 “创举” 的两个疯子——瑞士人 André Borschberg 和 Bertrand Piccard 。他们既是这架飞机的飞行员,也是计划背后的 “阳光动力” 公司的创始人。Borschberg 任这家公司的 CEO,Piccard 是董事长。“坐着太阳能飞机环绕地球”——这个伟大的计划源于 Piccard 脑袋里的一个设想。

Piccard 祖孙三代都是冒险家。其祖父是人类第一个上升到恒温层,看到球体状地球的人;他的父亲则致力于保护海洋,曾潜下马里亚纳海沟,是当时人类有史以来下潜最深的人。1999 年,作为冒险家的他完成了人类历史上首次不间断热气球环球飞行,整个旅程烧掉了约 3.7 吨丙烷。感到悔恨的 Piccard 暗暗告诉自己,一定要再环球一周,但将不用一滴化石燃料。之后,Piccard 走遍瑞士和美国寻找太阳能飞行方案,但屡屡碰壁。直到 2002 年,瑞士洛桑联邦理工学院开始调查其方案可行性,并将项目委托给 André Borschberg。

Borschberg 是麻省理工学院的工程学高材生,做过风险投资,做过职业经理人。他不光是一名连续创业者,还曾是战斗机飞行员。回忆和 Piccard 的相遇,他说:

那一刻,我知道我的梦想就要成真了,我终于可以把我的创业经历、对飞行和科技创新的热爱结合起来。但是,没有技术,没有资金,而背后又是一脸嘲讽的航空业,他们需要从零做起。

2002 年 11 月,他们用 PPT 和一腔热血向世界宣布了这个疯狂的想法。当时并未有人理睬他们,直到 2004 年,几家关心环保的科技公司:Solvay、Omega、Semper、Altran 才开始与其建立合作伙伴关系,希望借这个机会为自己的企业进行宣传。技术、资金、人才终于开始涌进年轻的阳光动力公司。随着核心团队组建完成,他们开始了实验的第一步。

2009 年 9 月 26 日,阳光动力 1 号发布;2010 年进行了第一次夜航;2011 受欧盟委员会之邀飞往布鲁塞尔,并前往巴黎参加航展;2012 年跨越地中海,到达摩洛哥;2013 年 5600 公里横穿美国。随之而来的是更多的参与者。Bayer、Google、ABB 等公司的加入,直接催生出了 “阳光动力 2 号”,成为其前辈的继任者。到 2015 年,这家公司已总共与超过 60 家公司建立合作关系,共募得资金 1.7 亿美元。但有意思的是,十几年来,这兄弟俩竟没有从中拿过一笔工资。

而且不止这两个人,就连他们所创建的公司也并不以营利作为目的。 Piccard 在公司的宣言中写道:

我们希望阳光动力可以为世界的可再生能源发展做出贡献,让人们意识到清洁能源科技对可持续发展的作用。我们要动员每个人的热情,减少对化石燃料的依赖,增加对新能源的信心。

全球最顶尖太阳能航天器,靠的却是 “东拼西凑”阳光动力并不是世界上第一款太阳能飞行器,类似的实验从 1978 年就已经出现了,但这确实是世界上第一个能做到昼夜持续飞行的太阳能飞机。为了做到这一点,工程师们要从 3 个角度考虑问题:重量、功率、供能。

为了减轻重量,机身与座舱采用碳纤维和蜂窝状聚氨酯泡沫叠加的复合材料。同时,为了增强飞机应对极端天气的能力,工程师们还使用一种高分子膜(一种树脂材料)保护电池板和关键部件,同时用碳纤维材料在机翼下架设了许多横梁。

最终的结果是,这架飞机大小堪比波音 747 客机,重量却与一辆家用轿车相仿。极轻的机身还带来了其他方面的优势:其电池容量比上一代多出 1/3。此外,其能量转化效率仅比标准的热力发动机低约 3%,是太阳能航空的巅峰。发动机性能方面,阳光动力 2 号共装有 4 个发动机。它们加起来平均功率有 11 千瓦,相当于一辆小摩托车,而其最高功率可达约 51 千瓦。这样的发动机性能可以使阳光动力 2 号基本保持一辆汽车的速度(36 km/h – 140 km/h)。

供能则是最关键的问题。这架飞机装有 17248 块太阳能电池板,不只能为发动机直接供能,还能为其装载的 600 公斤锂电池充电。飞行员必须确保 4 组电池在每天入夜前处于 100% 满电状态,以保证夜间飞行。

为了保证效率最大化,阳光动力 2 号每天都需要经历一个爬升与下降的周期。每天 10 点左右,发动机全速运转将飞机推上约 9000 米的高空,让电池板最大限度地接收阳光。6 点左右,再让飞机下降至 1500 米,在这个高度,发动机所需电量最小。在上下跃动中,它飞出了心跳一般的美丽轨迹。但是这种设定需要驾驶员每天都挑战身体的极限。由于驾驶舱不能调节气压与温度,他们相当于每天要爬一次珠穆朗玛峰。

这么复杂的工程,完全在两兄弟的能力之外,也并非能通过招募工程师轻易解决。为了造出梦想中的飞机,他们最终选择了借助外力。根据其官网,在这项环球飞行中出过力的企业多达 48 家。其中,Solvay 公司负责了飞机的电池、发动机和电池板上的高分子保护材料,并与 Covestro 以及 Decision 合作,共同提供机身材料的解决方案。Omega 提供了 LED 灯,以及智能电力调度系统。他们的电池板来自 SunPower 公司,食物来自雀巢,Bayer 提供了高分子防雾玻璃,Google 负责整个计划的宣传……

Piccard 在一篇博客上解释到:

我们不需要赞助商,只寻找合作伙伴。赞助商只在乎自己企业的曝光度和经济上的回报,合作伙伴则是整个团队的一份子,他们会参与进来,推进整个冒险。他们所带来的不只是钱,还有技术。所以,这个项目实质上变成了由 Piccard 和 Borschberg 牵头,靠从各合作公司拿资源拼凑起来的 “百家饭”。各大企业则把这看做一个重塑公司企业形象的机会,争相把巨大的 Logo 贴在机身上,并跟随整个团队在世界各地做演讲。

这对阳光动力和众多合作公司来说,是个多赢的方案。

云上的日子由于机舱仅 3.8 立方米,只能容纳一人,飞行员要独自在机上度过漫长的时光,并与地勤保持联系。地勤团队的大部分成员要随机周游世界,但有 9 人在摩纳哥统筹全局,监控如卫星通讯、飞机及驾驶员状态、云量、风、气象状况等。他们的信息直接影响飞行员的决策。

你可能会疑惑,Piccard 和 Borschberg 每天的吃喝拉撒睡都是怎么完成的呢?先说睡眠。由于飞机不支持全自动驾驶,他们不能长时间睡眠,对飞机放任不管。因此,他们每天会睡 6 到 8 个长约 20 分钟的觉。蜷缩在狭小的空间里,想活动一下都变得异常困难,唯一能做的是把椅子放平,做做拉伸运动。

在吃的方面,有来自雀巢的速热方便食品,只需要加入少许水,食物就可以自动加热。当然了,在机舱内长达几天,必须要解决如厕问题。对此,工程师 Brain 绞尽脑汁,最后想出把排泄物装回空矿泉水瓶的方法。除了这些生活必须外,天上的生活是枯燥乏味的,他们最多只能写写博客,用 GoPro 拍拍视频。

天上的枯燥与陆地上热闹的庆祝形成鲜明对比,每次降落,迎接二人的是盛大的庆祝、鲜花和掌声。2015 年 3 月 29 日,Piccard 飞抵重庆。Piccard 一直希望阳光动力 2 号可以去中国,因为这个国家的空气污染问题已经非常严重。最终,在一位中国朋友的帮助下,阳光动力 2 号在中国停留的计划得到了政府的认可。

一下飞机, Piccard 就受到长枪短炮的包围。

约 1 个月后,Piccard 沿着长江一路向东,到达南京。

本次旅程中最传奇的经历要数名古屋到夏威夷的 5 天 5 夜。Borschberg 的这次长达 117 小时的飞行创造了人类的历史。


Borschberg 说,飞越太平洋给了他很多新的思考。他想到了几千年前波利尼西亚人的航海,他们不用借助任何科技,只需要和自然相交流,风云、潮水和星象会告诉他们方向。

当我靠近夏威夷时,第一声无线电波打破了 4 天来的寂静,虽然我还看不见岛,但是我知道它不远了,这就像古人在靠近岛屿时看到第一只鸟一样兴奋。我们现在太过于依赖科技了,失去了那些千百年来与自然沟通的技巧。现在我们要让科技为人类创造更大价值,并与自然和谐相处。

由于在这次行程中出现了电池过热的情况,Borschberg 决定中止飞行,解决技术问题。这一停, 就到了 10 个月后的 2016 年春季。“毕竟这不是和时间赛跑,而是为了向世界证明这件事是可行的”,Borschberg 说。而他们在这段时间也没有闲着。两个飞行员参加了在巴黎举办的气候变化大会,为各国首脑带来了清洁能源应用最鲜活的实例。

两个疯子的执念,乘着太阳,飞向未来从夏威夷出发后,阳光动力 2 号一路顺风顺水,他们飞跃了金门大桥,掠过自由女神像头顶,横跨大西洋、地中海,又飞过金字塔群

在距离阿布扎比还剩最后一程时,有人问 Borschberg:环球飞行之后你要去做什么?Borschberg 表示,这是一个他不愿去想的问题。相比之下,他似乎更愿意谈这次环球飞行对人类未来的意义。对此,他提出了两点:航天航空领域会更关注电力科技,考虑到电力发动机的能量损失更少,我们可以期待在未来看到 NASA 和空中客车开始研制电力驱动技术。
阳光动力 2 号证明阳光可以为飞行提供不间断的持久动力。不久之后我们可能会看到在平流层不间断工作的无人机。

在谈到阳光动力 2 号未来的命运时,他表示,其设计寿命还有约 1300 小时,这架传奇的飞机会被用来测试更多太阳能技术,并用来研制太阳能无人机。对于太阳能航空的未来,Piccard 也发表了自己的看法。他认为,尽管现在还没有掌握类似技术,但是他对太阳能飞机未来投身商用领域表示乐观。同时,他也看好电力驱动航天器的未来,并预言十年后,电力驱动的飞机将会被应用在民航领域。

尽管 Piccard 和 Borschberg 都不知道清楚未来要去做什么。但有一点可以确定,他们的冒险不会终结。在阳光动力 2 号上,长期保存着一面旗帜,这是 “探险家俱乐部(Explorers Club)”的旗帜。自 1904 年创办以来,这个组织吸纳各种冒险家,是宣传环保理念与可持续发展的重要力量。

充满冒险精神的 Piccard 祖孙三代自然都是会员,Borschberg 也在 2013 年由于阳光动力 1 号的冒险成为了会员。这面旗帜至今的存世量也只有 202 面,南北极、亚马逊丛林、世界最高的山峰和最深的峡谷都曾出现它的身影。但这面充满历史感的旗帜放在阳光动力 2 号的机舱中并不显得突兀,反倒是象征着一种愈发稀缺的冒险者精神。

如果你正走在一条开创未来的路上,充满挫折,更不被理解,请你为自己鼓掌。因为——“这个世界需要你,需要如这两个疯子一样的伟大开拓者。”




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