“慢慢來(lái),有點(diǎn)耐心,有點(diǎn)決心,
因?yàn)槭澜缟纤械膫ゴ蟪删停?/p>
都是那些夸張的野心所結(jié)出的果?!?/p>
儒勒·凡爾納曾這樣寫(xiě)道。
如今,這架被稱(chēng)為“接近永續(xù)飛行”的飛機(jī)
——“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)和它的創(chuàng)造者們,
正在試圖去完成一個(gè)看似不可能的偉大創(chuàng)舉。
5個(gè)月的環(huán)球行程,25天的空中飛行,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)的環(huán)球首飛讓人想起“科幻小說(shuō)之父”凡爾納的小說(shuō)《八十天環(huán)游地球》,而在人類(lèi)這一次將要實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想中,既不需要燃料,也不制造污染。
“我的曾祖父儒勒·凡爾納曾這樣寫(xiě)道:‘慢慢來(lái),有點(diǎn)耐心,有點(diǎn)決心,因?yàn)槭澜缟纤械膫ゴ蟪删停际悄切┛鋸埖囊靶乃Y(jié)出的果。在此次計(jì)劃中,貝特朗·皮卡爾本人便是這種精神的絕佳代表——極具野心,卻能使全體人類(lèi)從中獲益?!狈矤柤{的后人讓·凡爾納表示。
上個(gè)世紀(jì),人類(lèi)成功征服了南北極和珠峰、潛入了深海、飛向了平流層與外太空,并在月球上邁出了歷史性的第一步。如今,又一件不可能實(shí)現(xiàn)的事情變?yōu)榱丝赡?。全球最大的太?yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)于當(dāng)?shù)貢r(shí)間2015年3月9日早晨7時(shí)12分(北京時(shí)間2015年3月9日11時(shí)12分)從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起飛,開(kāi)始首次環(huán)球飛行,其間在中國(guó)的重慶和南京停留。該項(xiàng)目發(fā)起人、瑞士探險(xiǎn)家貝特朗·皮卡爾和安德烈·博爾施伯格輪流駕駛飛機(jī)。
升級(jí)版2號(hào)環(huán)球首飛
升級(jí)版的“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)于2014年4月亮相,它完全依靠太陽(yáng)能動(dòng)力且能晝夜連續(xù)飛行。該飛機(jī)翼展72米,堪比波音747-800型客機(jī)的翼展,但重量?jī)H有2.3噸,相當(dāng)于一輛汽車(chē)的重量。最大飛行高度可達(dá)8500米,最高時(shí)速140公里/小時(shí)。其機(jī)身和機(jī)翼均采用極輕的碳纖維材料。機(jī)翼上裝有17248塊超薄、高效太陽(yáng)能電池板。
動(dòng)力部分也有升級(jí)。在機(jī)翼下方的4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中,安裝了全新的4臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī),動(dòng)力提升至17.4馬力,螺旋槳穩(wěn)定轉(zhuǎn)速提升到525轉(zhuǎn)每分鐘。為了滿(mǎn)足晝夜飛行的需求,發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中安裝了633公斤重的的鋰離子電池。但“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”的難題不在白天,還是在黑夜。經(jīng)過(guò)飛機(jī)制造團(tuán)隊(duì)的全面優(yōu)化,在24小時(shí)的周期內(nèi),飛機(jī)可以輸出15千瓦的穩(wěn)定功率。
與尺寸相比,這架太陽(yáng)能飛機(jī)簡(jiǎn)直薄如蟬翼。得益于機(jī)身骨架使用的碳纖維蜂窩夾層材料,這種材料重量密度僅有25克每平方米,是紙的1/3,但是強(qiáng)度完全滿(mǎn)足飛機(jī)的機(jī)械要求。飛機(jī)表面使用的是柔性蒙皮,主要目標(biāo)也是減重。
“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)從阿布扎比起飛后,向東飛行,途經(jīng)阿拉伯海、印度、緬甸、中國(guó)、太平洋、美國(guó)、大西洋、南歐和北非,最后于今年7月返回阿布扎比。按照此前公布的環(huán)球飛行路線圖,“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)環(huán)球飛行總里程為3.5萬(wàn)公里,共停留12個(gè)城市,其中包括中國(guó)的重慶和南京。在環(huán)球飛行計(jì)劃中,最困難的航段是從中國(guó)至美國(guó)橫跨太平洋5天5夜的不間斷飛行。這是對(duì)飛行器整體設(shè)計(jì)的全面檢驗(yàn),更是對(duì)飛行員體能和心理狀況的嚴(yán)酷挑戰(zhàn)。在歷時(shí)5個(gè)月的環(huán)球行程中,“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)實(shí)際上在空中飛行的時(shí)間僅為25天。這架單座飛機(jī)每隔數(shù)天降落一次,完成兩名飛行員的互換。
兩位年齡加起來(lái)120歲的飛行員
“陽(yáng)光動(dòng)力”的高強(qiáng)度飛行對(duì)飛行員的體能和心理要求很高,而兩名飛行員年齡加起來(lái)有120歲。安德烈今年63歲,他在麻省理工獲得碩士學(xué)位之后,在麥肯錫工作了5年,此后自己創(chuàng)業(yè),是一名成功的工程師和企業(yè)家。另一名飛行員貝特朗·皮卡爾總是面帶笑容,神采奕奕,從他的面龐和身材,根本看不出來(lái)他已經(jīng)57歲了。而他的血液里,流淌著皮卡爾家族熱愛(ài)冒險(xiǎn)的基因。皮卡爾畢業(yè)后成為一名精神科醫(yī)師,但冒險(xiǎn)才是皮卡爾的主業(yè)。
1999年,出生于探險(xiǎn)世家的皮卡爾,發(fā)起了環(huán)球飛行計(jì)劃。他的祖父奧古斯特·皮卡爾(Auguste Piccard)早在80年前便和助理搭乘自己制造的熱氣球到達(dá)1.6萬(wàn)米高空的大氣平流層,創(chuàng)下世界最高的紀(jì)錄,而他的父親雅克·皮卡爾(Jacques Piccard)則是第一批潛入海底最深處——太平洋西北部的馬里亞納海溝的潛水者之一。皮卡爾說(shuō),祖輩父輩上天入海,創(chuàng)下了他難以超越的記錄,好在沿著地球表面移動(dòng)也可以是一種探險(xiǎn)。
皮卡爾在1999年用不到20天的時(shí)間乘坐熱氣球環(huán)游世界,刷新了歷史紀(jì)錄。然而,這次冒險(xiǎn)卻在皮卡爾心中埋下了深深的憂(yōu)慮:燃料終究是要用完的,自那開(kāi)始,他就為自己定下了一個(gè)新的目標(biāo):要來(lái)一次不消耗化石燃料的環(huán)球旅行。
環(huán)球旅行結(jié)束后,皮卡爾便開(kāi)始著手尋找團(tuán)隊(duì)來(lái)制造他夢(mèng)想中的這架太陽(yáng)能飛機(jī)。幾經(jīng)周折,他找到了洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)并認(rèn)識(shí)了曾在瑞士空軍服役的前飛行員博爾施伯格。
2003年,皮卡爾與博爾施伯格共同啟動(dòng)了陽(yáng)光動(dòng)力項(xiàng)目,這架天方夜譚般的太陽(yáng)能飛機(jī)終于進(jìn)入了可行性研究階段。然而,擺在他們面前的是重重困難。為了能安裝足夠多的太陽(yáng)能板,這架飛機(jī)需要龐大的機(jī)翼;為了降低能量消耗,它又得非常非常輕。為了制造這樣一架飛機(jī),他們找到了一家又一家的飛機(jī)、滑翔機(jī)制造商,得到的都是同一個(gè)答案:不可能造出來(lái)。不過(guò)他們還是找到了解決的辦法,皮卡爾游說(shuō)了政府機(jī)構(gòu)和多家公司出資支持,博爾施伯格招募了90多名各領(lǐng)域的頂尖專(zhuān)家,建立起自己的工程師團(tuán)隊(duì);在團(tuán)隊(duì)之外,他們還獲得了80家公司在技術(shù)上和財(cái)務(wù)上的支持。2014年,原型測(cè)試機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力號(hào)”和正式的產(chǎn)品“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)先后建成了。
背后的空間
既然環(huán)球飛行如此艱難,冒險(xiǎn)之旅為什么還要進(jìn)行呢?皮卡爾稱(chēng):“‘陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)的意義在于不是制造多少架商業(yè)飛機(jī),而是希望通過(guò)環(huán)球飛行向世人展示創(chuàng)新和環(huán)保理念?!?博爾施伯格也表示:“這次環(huán)球飛行為向世人傳遞一個(gè)信息,讓更多的人看到清潔能源的潛力。”
其實(shí),“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)不僅代表著冒險(xiǎn)、環(huán)保和創(chuàng)新,其背后還有巨大的商業(yè)空間,它為眾多環(huán)保新技術(shù)的應(yīng)用提供了一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)。
博爾施伯格表示,他們?yōu)椤瓣?yáng)光動(dòng)力”項(xiàng)目籌集了1.6億瑞士法郎的資金,并組建了超90人的工程師團(tuán)隊(duì)來(lái)設(shè)計(jì)和制造飛機(jī)。此外,該項(xiàng)目還吸引了100多位外部專(zhuān)家以及80家全球頂尖公司的參與,這些公司來(lái)自航空、化工、電力、機(jī)械、制表等各行各業(yè)。
“陽(yáng)光動(dòng)力”項(xiàng)目商業(yè)推廣主管格里高利
表示,這些公司將最先進(jìn)的技術(shù)用在“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)上,希望借助這個(gè)平臺(tái)來(lái)推廣技術(shù)。從這個(gè)意義上講,“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)就像是飛機(jī)領(lǐng)域中的一級(jí)方程式。
那么,“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)上的哪些技術(shù)可以推廣呢?
洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院戰(zhàn)略項(xiàng)目負(fù)責(zé)人帕斯卡介紹,飛機(jī)上應(yīng)用的絕緣膜就是一個(gè)最好的例子,這種絕緣膜能為電池和飛行員保溫,這些技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在一些冰箱和冷凍產(chǎn)品上了。此外,“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)所使用的人機(jī)互動(dòng)技術(shù),將來(lái)有希望用于盲人導(dǎo)航,疲勞度監(jiān)測(cè)技術(shù)可用于提高司機(jī)駕駛安全。
格里高利坦言,現(xiàn)在已經(jīng)有中國(guó)企業(yè)與他們?nèi)〉寐?lián)系,希望進(jìn)行商業(yè)贊助。未來(lái),“陽(yáng)光動(dòng)力”項(xiàng)目如果建造3號(hào)飛機(jī),應(yīng)該有中國(guó)企業(yè)參與其中。
助力“陽(yáng)光動(dòng)力”計(jì)劃
歐米茄(OMEGA)作為“陽(yáng)光動(dòng)力”計(jì)劃的主要合作伙伴之一,在持續(xù)為其提供資金與技術(shù)支持。
由瑞士太空界傳奇人物、歐洲航天局宇航員克勞德·尼科爾 (Claude Nicollier) 設(shè)計(jì)的歐米茄儀表,能指示出飛行的傾斜角度,并且便于飛行員閱讀。儀表的顯示清晰可見(jiàn),但航空服的衣袖內(nèi)仍配備有振動(dòng)報(bào)警裝置,確保飛行員能按儀表發(fā)出的關(guān)鍵訊息及時(shí)做出響應(yīng)。
在“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)中,歐米茄引進(jìn)了一臺(tái)能量調(diào)度器,如果“陽(yáng)光動(dòng)力”飛機(jī)的4臺(tái)引擎中的一臺(tái)遇到故障,該調(diào)度器能將能源供給從電力不足的引擎轉(zhuǎn)移到運(yùn)轉(zhuǎn)良好的引擎上去,從而重新實(shí)現(xiàn)能源平衡。新型直流電駕駛艙使得飛機(jī)儀表板內(nèi)部的電子設(shè)備的減重上實(shí)現(xiàn)了巨大突破,其重量足足減少了50%。
歐米茄研發(fā)的超輕著陸燈系統(tǒng)每瓦特的總重量?jī)H為3克。兩邊機(jī)翼各安裝了一套LED著陸燈,通過(guò)與其相連的鏡片增強(qiáng)亮度。每個(gè)著陸燈僅消耗10瓦特,但其燈光強(qiáng)度相當(dāng)于200瓦的白熾燈。此外,機(jī)翼邊緣還安裝了一列“強(qiáng)化”光。
在新聞發(fā)布會(huì)上,貝特朗·皮卡爾與安德烈·博爾施伯格均佩戴了歐米茄超霸系列“天行者”X-33腕表。這款多功能的石英計(jì)時(shí)表由歐米茄為冒險(xiǎn)家和探險(xiǎn)愛(ài)好者特別設(shè)計(jì)。黑色表盤(pán)上印有白色刻度和時(shí)標(biāo),中央采用開(kāi)放式設(shè)計(jì),方便佩戴者讀取各項(xiàng)電子顯示數(shù)據(jù),如多達(dá)3個(gè)不同時(shí)區(qū)的小時(shí)、分鐘及秒鐘顯示,3個(gè)鬧鈴,計(jì)時(shí)及倒計(jì)時(shí)功能,以及帶有星期、日期、月、年和周數(shù)的萬(wàn)年歷數(shù)字指示。這款腕表除了同時(shí)具備指針及電子顯示外,還特別為宇航員完成太空探索任務(wù)提供了任務(wù)執(zhí)行時(shí)間(MET)及階段運(yùn)行時(shí)間(PET)兩個(gè)功能。45毫米磨砂表殼由2級(jí)鈦金屬制成,配備帶有氮化鉻刻度的陶瓷表圈,覆以白色Super-LumiNova夜光涂層。表鏈采用磨砂2級(jí)鈦金屬表鏈,其間搭配5級(jí)鈦鏈節(jié),與表殼相得益彰。