6月26日,世界上首架太阳能飞机“阳光动力号”在瑞士苏黎世飞机场亮相。它利用机翼上的光电池,直接将太阳能转化为电能,为飞机昼夜飞行提供动力。即使在远途飞行过程中,太阳能飞机也不会产生任何二氧化碳。
在人类早期关于飞行的想象中,太阳是一种危险。在一则著名的希腊神话里,雅典巧匠代达罗斯为了逃离拘禁,和儿子伊卡洛斯一起,用鸟的羽毛、绳索和蜡制成翅膀,绑在身上,飞离困住他们的海岛;可是当伊卡洛斯越飞越高,逐渐接近太阳的时候,太阳晒融了蜡,使羽毛离散,伊卡洛斯也因此落入海中淹死,令代达罗斯悲伤不已。
炽热的阳光让代达罗斯的飞行尝试变成悲剧,但是对于瑞士探险家伯特兰·皮卡特(Bertrand Piccard) 来说,如果在飞行中一直见不到太阳,这恐怕才是致命的危险。在他接下来飞跃大西洋和环游世界的计划中,他的“交通工具”将是一架太阳能飞机,这架飞机在飞行中所用的能量,将100% 依靠太阳获得。
6 月26 日,伯特兰·皮卡特在瑞士的苏黎世机场,向人们展示了这架依靠太阳能作为全部动力的飞机。这架飞机看上过去纤巧、修长,机翼和尾翼上都蒙覆了一层薄膜一般的太阳能电池板。这些电池板将把阳光转化为电能,不仅能让飞机在白天持续飞行,在夜间,被电池板储存下来的能量也能支持飞机继续它的行程。
这就是世界上第一架太阳能飞机。皮卡特将它命名为“阳光动力号”(SolarImpulse)飞机。试驾将在今年年底进行,试驾之后,皮卡特就将驾驶这架太阳能飞机启程,从大西洋到全世界,重写代达罗斯向着太阳飞行的经历。
能在夜间飞行的太阳能飞机
现在“阳光动力号”还没有经过试驾,它静静地被陈列在那里,只是一架样机。在年底以前,人们看不到它真正在空中飞行的样子,但是为皮卡特研发这架飞机的科学家团队,还是根据详实的模拟数据,制作出各种“阳光动力号”在空中飞行的模拟图。在模拟图中,“阳光动力号”的样子和普通的客机很不一样。它的机舱很小,只能容纳2 名飞行员;而翼展极长,看上去仿佛一只细瘦的蜻蜓,而不像别的飞机,看上如同飞鸟。
“阳光动力号”翼展长63.4 米,跟一架波音747 的翼展差不多。但是前者的机身长度只有21.8 米,高度也只有4米。这样的设计是为了让飞机尽可能多地吸收太阳能,并将之转化为电能,但是同时又必须严格限制飞机的重量,令飞机得以顺利飞行。
最终飞机自重被控制在1500 公斤,相当于和它同等大小的滑翔机重量的五分之一。飞机结构设计得很巧妙,和我们扎风筝的原理有点像,不过精妙了很多。首先,研发团队的科学家们为这只“风筝”制作骨架:他们将一些碳纤材料做成蜂窝状结构,或像三明治那样的夹层结构,然后以这些结构为单位,组成飞机的骨干;接着,他们在飞机的骨架上覆盖一层特制的塑料薄膜,最后,在这些薄膜表面,1.2 万块光电池被植入到飞机的机翼和尾翼中。这些光电池可以将22% 的光能转化为电能,这些电能足够支持“阳光动力号”在晴朗无风的天气里,以70 公里/ 时的速度飞行,飞行高度可以达到8500 米。
那些光电池同时还能储存电量,这就是“阳光动力号”可以在夜晚飞行的秘密。但是与白天相比,太阳能飞机在夜晚会选择低空飞行,而且会放慢速度。这是为了确保飞机可以利用自身储存的电量,安全飞过整个夜晚,直到白天降临,太阳照常升起。
“不过坦白地说,如果遇到逆风的夜晚,‘阳光动力号’还是会有麻烦的,”安德烈说,“要是你在天亮之前用光了能量,情况就会很危险。”安德烈是皮卡特的合伙人,也是一名受过战斗机飞行训练的飞行员。在稍后的飞跃大西洋或环球飞行中,他将和皮卡特轮流驾驶飞机,完成长途飞行。但是如果合理控制那些储存的电量,那么飞机就能实现长途的持续飞行。
“指向了一个对的方向”
“如果一架飞机可以在无燃料的情况下,仅凭太阳能驱动就能实现昼夜飞行,那么没有人可以怀疑,同样的技术可以在汽车、空调系统和计算机设备上得到应用。”皮卡特说。当“阳光动力号”研发成功,并且展示在人们面前时,皮卡特认为,这会带来一种新可能,让人们可以维持高科技的生活,同时摆脱对化石燃料的依赖。
但是并不是所有的人都同意皮卡特的憧憬。也有些人觉得“阳光动力号”算不得什么有着能源革命性质的发明:为了支持只容纳两个人的机舱,“阳光动力号”安装了63.4 米长的机翼;如果我们用同样的技术装备一台公共汽车,那又要去哪里寻找这么大的空间,去安装太阳能电池板?
的确,从第一架太阳能飞机“阳光动力号”到广泛的商业应用,这中间还有很长的距离。但即使提出怀疑的人也不得不承认太阳能飞机“指向了一个对的方向”,那就是我们势必要做到用更清洁的能源来取代化石能源。根据“阳光动力号”研发团队得到的数据显示,如果要完成一次长途旅行,比如飞越大西洋,一架普通燃料的飞机将携带80 吨燃料,而每吨燃料所产生的二氧化碳为3.2 吨,但是如果用太阳能作为动力,二氧化碳的排放量则为零。
文/林若,李卉
2009-07-09 总第 343 期
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