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乘著陽光的翅膀飛翔

  • 發佈時間:2015-03-31 02:30:59  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  北京時間3月30日淩晨5點06分,世界最大最先進的太陽能飛機——瑞士“陽光動力2號”從緬甸曼德勒國際機場起飛,開啟進入中國的旅程。預計19小時後,它將降落在重慶江北機場。這裡也是這架太陽能飛機首次環球飛行的第五站。

  駕駛員貝特朗·皮卡爾的夫人、女兒和他的同事波許博格在緬甸機場目送飛機起飛的照片在網路上被廣泛傳播。駕駛一架不帶任何燃料的飛機長距離飛行,對皮卡爾是一次冒險,對人類更是一次挑戰。

  30日16時02分,“陽光動力2號”官方微網志發佈消息,“陽光動力2號”飛機後方技術支援團隊已抵達重慶。截至記者發稿時,其官方網站的實時飛行地圖顯示,飛機已飛入中國雲南境內。此時重慶江北機場早已搭建好白色機棚,靜靜地等待它的到來。

  太陽能飛機的一次“大考”

  “一架太陽能飛機實現載人、長時間晝夜環球飛行是一件難度很高的事情。”一直關注著“陽光動力2號”行程的《航空知識》雜誌副主編王亞男告訴科技日報記者。

  從去年傳出“陽光動力2號”環球飛行計劃以來,這架太陽能飛機便備受關注。從數據上看,“陽光動力2號”是一架擁有摩托車的動力、汽車的重量和大型噴氣式客機翼展的飛機。它的翼展72米,長度25.2米,高度6.4米。而其最獨特的地方是覆蓋機翼、機身和水準尾翼上的17248塊單晶矽太陽能電池。正是靠這些電池板吸收轉化太陽的能量為整個飛機的飛行提供動力。

  人類對太陽能飛機研究的時間並不算長。

  1954年貝爾實驗室發明第一塊可供實用的硅太陽能電池。但最早的太陽能飛機出現在上世紀70年代,當時人們給模型飛機安裝了太陽能電池板,發現太陽能可以作為動力推動飛機飛行。太陽能飛機能否載人?整個上世紀70年代,人們一直在為此探索。

  王亞男介紹説,“需要攻克的難題主要有兩個:太陽能電池的轉化效率要足夠高;飛機在保證結構堅固的基礎上要足夠輕。”上世紀80年代初,美國航空環境公司研製的人力飛機(靠腳蹬轉動螺旋槳)起飛成功,之後在杜邦公司的支援下,這架飛機加上了太陽能電池板,成為了世界上第一架能載人的太陽能飛機。

  隨著新能源利用的熱潮,很多國家都開始研製太陽能飛機。瑞士的“陽光動力號”項目2003年立項。2013年,“陽光動力1號”實現不間斷飛行26小時橫越美國,首次讓“沒有燃料日夜連續飛行”成為可能。據王亞男介紹,此次環球飛行的“陽光動力2號”是“1號”的升級版,在機翼面積、發動機位置、機身截面形狀等方面都進行了進一步的改進,“盡可能為飛機減重”。此外,“陽光動力2號”還為飛行員配備了能加溫的服裝,以應對高空中的低溫環境。

  五天五夜飛越太平洋是環球飛行最難段

  不考慮風力影響的條件下,“陽光動力2號”的飛行速度最高僅為每小時140公里,僅有3.8平方米大小的駕駛艙只能容納一位飛行員,而且為了減重,駕駛艙不加熱不加壓。這樣的條件下要實現環球飛行不能不説是冒險和挑戰。

  此前在中國科協和瑞士大使館聯合召開的發佈會上,瑞士駐華大使館文化與媒體處主任裴雅珍介紹説,“環球飛行的時間和航線安排都是充分考慮太陽光照和雲層條件後確定的。”按照公佈的路線圖,“陽光動力2號”環球飛行總里程為3.5萬公里,共停留12個城市。3月9日從阿聯酋首都阿布扎比起飛,途中在印度、緬甸和中國停留,而後穿越太平洋、美國和歐洲南部,最後返回阿布扎比,預計將於8月結束環球飛行。

  按計劃,“陽光動力2號”在3月30日重慶短暫停留後,將飛往南京。從南京再次起飛後將迎來環球飛行最難段:單人單機五天五夜飛越太平洋。

  在裴雅珍看來,這對飛機本身是很大挑戰,對駕駛員更是一個“難關”。“陽光動力2號”是單座飛機,每次飛行只能有一位駕駛員。駕駛員將身著可加溫的飛行服,應對零下30攝氏度到30攝氏度的溫差。3.8平方米的駕駛艙,除去駕駛臺和座椅,幾乎沒有更多活動空間,空中的飲食、如廁都會受到限制。更大的挑戰是長達5晝夜的連續飛行,一位駕駛員如何休息?裴雅珍介紹説,飛行過程中駕駛員每隔4小時才能躺在座椅上休息20分鐘,其間飛機將由地面系統輔助駕駛。為了適應這種特殊作息時間,駕駛員都進行過專業訓練。

  “陽光動力2號”的兩位駕駛員皮卡爾和波許博格此前對媒體表示,對環球飛行他們都做好了準備。皮卡爾是“陽光動力”項目發起人,他的祖父和父親都是冒險家。波許博格曾在瑞士空軍服役多年,具有駕駛戰鬥機的經歷,同時他還是工程師、麥肯錫諮詢師、投資人和企業家。

  “陽光動力2號”太陽能飛機集合了包括歐米茄、洛桑聯邦理工大學在內的多家瑞士企業和研究機構的創新成果。研究團隊在超輕複合材料、人機界面、太陽能電池、電機、電氣系統、駕駛員營養研究等方面進行了大量創新。

  據了解,“陽光動力2號”將在南京停留較長時間,公眾可以參觀這架太陽能飛機。據中國科協科普部副部長劉亞東介紹,“陽光動力2號”經停中國的兩個城市都將組織相關科普活動。重慶組織未來飛行器創意繪畫比賽。南京將舉辦“青少年走進‘陽光動力2號’”、“太陽能飛行器主題沙龍”等活動。

  “陽光動力2號”將給我們帶來什麼

  這樣一架目前只能一人駕乘,飛行受天氣影響很大的飛機對我們意味著什麼?王亞男認為:“它給我們提供了一種可能。有了這種可能,才會有下一步經濟性、實用性的研究。”

  傳統化石能源日漸枯竭,新能源利用的每一次進步都給人類帶來希望。作為中國可再生能源學會光伏專委會秘書長的呂芳從昨天就開啟了“追飛機”的模式,背著她30多斤的攝影器材從北京飛往重慶,等待“陽光動力2號”抵達中國。

  呂芳向科技日報記者詳細介紹了“陽光動力2號”上使用的太陽能電池。“飛機的機翼、機身和尾翼上共覆蓋了200平方米左右的太陽能電池板,厚度僅為135微米,相當於頭髮絲的厚度。這些電池板是美國sunpower公司生産的。這家公司長期從事IBC(指交叉背接觸電池)研究。“普通光伏電池正負極分別分佈于電池板的熒光面和背光面,但IBC電池正負極都在背面,這樣正面就沒有金屬柵線,呈暗黑色,無面積損失,同等面積有更大發電效力,同時更美觀。”呂芳説,IBC電池技術難度高,成本高,現在主要用在特殊需求的地方。上世紀70年代,這種技術最早被桑迪亞實驗室用於聚光系統中。

  呂芳希望,“陽光動力2號”的中國之行能讓更多人了解太陽能,了解光伏,也能更多認識中國光伏産業。在她看來,我國的光伏産業這些年在國際上已經越來越有話語權。2007年開始,我國已連續7年成為光伏電池世界第一大生産國,2013年、2014年我國連續兩年成為光伏電池最大的應用國。進步不僅體現在量的變化上,“從技術情況看,我國企業和研究機構都在為高效率低成本而努力。”呂芳説。2014年2月,我國常州天合公司和澳大利亞國立大學合作研製的IBC電池轉化率達到24.4%,刷新了世界紀錄。目前,天合已經開發出太陽能賽車用高效IBC電池和組件,準備和合作夥伴一起參加2015年的日本太陽能賽車比賽。(科技日報北京3月30日電)

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