乘着阳光环游世界

2015-08-07 03:37马若飞
科学启蒙 2015年8期
关键词:卡德环球气球

马若飞

人类是一个热衷于挑战的物种。最高的山、最深的海、最远距离的飞行……这些挑战除了考验人的精神与体能,同时也考验技术水平——最好的潜水艇才能抵达大洋底部,最好的飞行器才能飞跃整个星球。那你们有没有听说过不用一滴燃料就可以带你环游整个地球的飞机?这架飞机到底长啥样?在没有燃油的情况下它又是如何实现飞行的呢?很好奇有没有?赶紧来见识见识吧!

备受关注的“阳光动力2号”

“阳光动力2号”太阳能飞机是全球最大的太阳能飞机,它采用碳纤维材料制造而成,重约2 400千克,相当于一辆家用汽车的重量。2014年,“阳光动力2号”在瑞士上演了自己的处女航。2015年,这架飞机带着驾驶员伯特兰·皮卡德和安德烈·波尔施博格,在没有携带任何燃料的情况下从阿联酋的阿布扎比启程环游世界。很棒、很酷炫有没有?

其实这次启程的“阳光动力2号”是伯特兰·皮卡德和安德烈·波尔施博格制造的第二款太阳能飞机。第一代产品“阳光动力号”(1号)曾在2012与2013年进行了长距离飞行测试,2012年完成了由瑞士飞往西班牙的不停站的纪录,2013年则完成了横跨美国的飞行测试。

而“阳光动力2号”可以说是在万众瞩目中诞生的。它使用了与1号大体相似的结构,但核心部件有了大幅更新。“阳光动力2号”飞机增加了翼展的长度,核心部分的太阳能电池阵列也更换成了全新的薄膜太阳能电池。它的动力部分也有升级,在机翼下方的四个发动机吊舱中,“阳光动力2号”安装了全新的四台无刷直流电机,时速最高可达90千米。为了满足昼夜飞行的需求,发动机吊舱中还安装了锂离子电池来保证飞机夜间飞行的能量。

单人五昼夜环球之旅

制作团队希望“阳光动力2号”能在2015年达成环球飞行的目标,驾驶员单次飞行时间长达五个昼夜。这次飞行真正的困难其实不在于飞机的性能,而在于驾驶员体能的极限,这可不是眼睛一闭一睁,就能过去的事儿哦!

2009年,《科技新时代》上刊登了一则热气球不停站环球飞行的故事。“百年灵轨道飞行器3号”热气球从瑞士起飞,飞行时长为19天。气球的两位驾驶员中,就有“阳光动力号”的联合创始人伯特兰·皮卡德。当年的气球旅行举世瞩目,除了气球运动充满不确定性之外,两位驾驶员在吊舱中的极限生活也是一种挑战——毕竟空间狭小,食物与水都非常有限。

但和“阳光动力2号”的环球旅行相比,气球飞行至少能睡个好觉。“阳光动力2号”计划的环球旅行中,五昼夜的单次飞行,飞行员只能把座椅放倒进行简单休息,遇到异常情况,监控仪器会迅速把飞行员叫醒。要知道“阳光动力2号”与一般的飞机不同,这架极限轻量化的太阳能飞机的动力有限,极宽的翼展和小的机翼载荷使得飞机非常容易受到气流影响。同时,为了兼顾太阳能电池的充电,飞机起飞后需要让太阳能电池达到最大功率状态充电,在下降高度的过程中,还要利用气流节省电力,维持夜晚的低空飞行。

而且它的机舱并不密封加压,仅依靠材料保温。在狭小的机舱中,驾驶员就连吃饭、喝水、上厕所这样简单的事情都会变得很复杂。所以,这趟旅程对驾驶员的考验相当大。

不烧一滴油的未来意义

石油总有一天会烧光的,是吧?但咱们人类文明还要继续发展呀!所以在可见的未来,太阳能一定是最重要的新能源之一。目前,人类利用太阳能有两种形式:一种是太阳能热电,也就是汇聚太阳光加热锅炉,利用水蒸气推动汽轮机发电等。这种方式效率较低,与常规的热电没有本质区别。第二种方式就是太阳能光伏发电,利用太阳光照射在半导体材料上的光电效应,直接收集电子流动发电,比如太阳能电池。

在我看来,“阳光动力2号”环球之旅最重要的是它的象征意义。它象征着人类对新能源的探索精神,以及对未知旅程和身体极限的挑战。虽然现在太阳能用于商业飞行还是梦想,但正如伯特兰·皮卡德所说:“这不仅是航空业的一次彻底变化,也是生活方式的一个完全转变。”

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