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2个疯子14年的坚持:载人太阳能环球飞行首获成功

2016年07月27日 10:43 来源于 财新网
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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2016年7月26日,由一架完全依靠太阳能的载人飞机实现了!

  撰文 | 胡润泽

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  ►飞机落地后的团队合影

  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。

  用实践证明——传统能源可以做到的事,太阳能同样可以。

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  ►阳光动力2号

  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。

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  ►飞机滑行时的握手

  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。

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  ►潘基文的Twitter

  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。

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  ►飞行的路线

  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。

  所以,他们是怎么完成这项伟大计划的呢?

  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。

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  ►董事长Piccard(左)和CEO Borschberg(右)

  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。

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  ►Borschberg(左)和Piccard(右)

  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。

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  ►Piccard用PPT演讲

  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。

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  ►阳光动力1号揭开神秘面纱

  # 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。

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  ►阳光动力在巴黎上空

  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。

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  ►阳光动力的设计

  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。

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  ►阳光动力的材料

  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(36km/h–140km/h)。

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  ►阳光动力的发动机

  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。

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  ►阳光动力的太阳能电池板

  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。

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  ►阳光动力的升降周期

  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……

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  ►跨越美国的阳光动力

  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。

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  ►阳光动力上的logo

  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。

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  ►阳光动力的团队

  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。

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  ►飞行员的速热方便食品

  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。

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  ►飞机上的自拍

  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。

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  ►Piccard在重庆

  一下飞机,Piccard就受到长枪短炮的包围。

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 ►在中国

  约1个月后,Piccard沿着长江一路向东,到达南京。

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  ►沿着长江飞离

  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。

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►起飞

  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。

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  ►探险

  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。

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  ►飞过海湾

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  ►飞过纽约

  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。

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  ►在重庆机场

  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。

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  ►Piccard和Borschberg在一起

  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。

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  ►探险家俱乐部的旗帜

  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。

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  ►两位英雄

  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。”

  本文首发于ifanr爱范儿网站,《知识分子》获授权刊载。消息、图片来自Solar Impulse。

责任编辑:崔筝 | 版面编辑:李丽莎
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