即使飛艇的燃料裝得再滿,我們也無法逃脫化石燃料的制約。只要燃料耗盡,就必須著陸。只要機體還依賴于化石燃料,這個問題就會永遠存在。
那么,有沒有辦法從制約中解放出來呢?如果能夠做到這一點,探險就可以持續(xù)更久的時間。
答案其實就在我們的身邊。
——答案是太陽能?
皮卡爾:對。就在我乘坐熱氣球時一直眺望的上空。
我很快想到了創(chuàng)意:不妨在白天飛行時積累太陽能,在夜晚慢慢釋放能源保持飛行。從理論上來說,這樣做可以不受化石燃料的制約,實現(xiàn)持續(xù)飛行。
——創(chuàng)意雖然簡單,聽上去似乎有些荒誕。
最初周圍的反應(yīng)差不多就是這樣。“理論上的確如此。但這樣的飛機真能制造出來嗎”。對于我的想法,多數(shù)人都付之一笑。
但探險就是要挑戰(zhàn)人們覺得不可能的事物。有意思的是,通過堅持不懈地介紹自己的構(gòu)想,終于有人產(chǎn)生了興趣。
2003年,項目在位于瑞士洛桑的瑞士聯(lián)邦理工學院揭開了開發(fā)的序幕。
——在技術(shù)上具有相當高的難度吧?
畢竟在那之前,沒有人想到過要讓太陽能飛機環(huán)繞地球。我們邀請眾多領(lǐng)域的工程師齊聚一堂,反復進行了技術(shù)研究。不出所料,最終得出的結(jié)論是“這會是個相當困難的項目”(笑)。
利用現(xiàn)在的技術(shù)開發(fā)環(huán)繞地球的太陽能飛機有三個重點:(1)重量輕、(2)機體結(jié)實、(3)安全性,在開發(fā)的時候必須要對這三點精益求精,使其在高水平達到統(tǒng)一。
太陽能飛機的機體配備了1.7萬個太陽能電池單元。電池單元吸收的太陽能用來驅(qū)動4個螺旋槳,剩余的電能儲存到供夜間飛行的電池中。目前配備的太陽能單元的數(shù)量為1.7萬個,在全天滿負荷利用太陽能發(fā)電的情況下,飛機可以輸出的平均功率約為8kW。要想利用這些電能盡可能延長飛行距離,就必須設(shè)計出能源損耗最低的機體,并且減輕其重量。
翼展超過波音747
而且,因為機體要搭載乘員,單是輕是不夠的。還必須具備強度,采用足以抵御陣風、氣壓和氣溫變化的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過不斷摸索,我們最終找到了滿足上述要素的答案。
——應(yīng)運而生的就是下圖中的飛機吧。
一眼就可以看出,太陽能飛機的機翼非常長。翼展為72米,比波音747-8I的68.5米還要長。機翼上安裝了約1.7萬個吸收太陽能發(fā)電的太陽能電池單元。單元產(chǎn)生的電能用來驅(qū)動四臺最大功率為17馬力的馬達,左右各兩臺,多余的部分儲存在蓄電池中。
每臺馬達的最大輸出功率約為17馬力。配合輸出功率,螺旋槳的轉(zhuǎn)數(shù)降低到了525轉(zhuǎn)/分鐘。在夜晚的時候,為了最大限度減少耗電,飛機的飛行高度會從8500米逐漸下降到1500米,像滑翔機一樣飛行。
與機翼相比,機體本身的長度極短,類似于滑翔機的形狀。這樣做的目的都是為了減輕重量,總重量只有2300公斤。僅相當于一輛乘用車的重量。電池、馬達和太陽能電池板占據(jù)了大部分重量,單是電池就達到了633公斤。因此,為了最大限度減少多余的重量,實現(xiàn)輕量化,機殼材料采用了碳纖維。
信息技術(shù)當然也得到了充分利用。機體信息利用傳感器逐次采集,在對數(shù)百個以上的參數(shù)進行實時分析后,發(fā)送給飛行員和管理系統(tǒng)。環(huán)球飛行的關(guān)鍵——放電和充電的平衡隨時受到監(jiān)控,按照飛行條件,調(diào)整到最佳的輸出水平。