環球之旅之太陽能篇

1999年，瑞士探險家伯特蘭·皮卡德（Bertrand Piccard）經過19天21小時55分鐘的不間斷飛行，完成了人類首次成功乘坐熱氣球進行環球飛行的壯舉。正是這次探險讓其獲得了太陽能飛行器的靈感。在旅途中，他看到熱氣球的燃料每天都在減少，於是他想：“我的飛行如何才能擺脫燃料的束縛呢？”

最終，他想到了太陽能飛行器。2003年，伯特蘭就此展開了可行性研究。十三年後，陽光動力基金會（Solar Impulse Foundation）的聯合創始人伯特蘭·皮卡德與和安德列·波許柏格（André Borschberg）成功完成了人類首次太陽能飛機環球旅行，未使用任何燃料。

太陽能飛機環球旅行

這次旅行的總里程為四萬公里。兩位創始人輪流駕駛一架單人駕駛太陽能飛機，各自飛行了一半的路程。但是該飛機的飛行速度無法與波音747相比，不能一路追逐太陽，從而一直沐浴在陽光下。因此，該飛行器的機載電池系統必須能夠存儲太陽能，這樣飛機才可以在白天和晚上飛行。

每個飛行週期都必須最大程度地利用能量。起飛前，電池處於滿電狀態，飛機利用存儲的能量從跑道起飛。然後在日間（上午6點至下午6點）以最大功率運行，持續使用太陽能，同時存儲接下來夜間飛行所需的能量。此階段的飛行目標就是不斷提高飛機的海拔高度，下午6點時達到最高海拔—9000公尺。

此時，太陽光線強度減弱，飛行員降低電機轉速，讓飛機滑行，降低飛行高度。飛機下降到1500公尺大約需要四個小時，在此期間幾乎不消耗任何能量。大約在晚上10點，飛行員開始利用電池中存儲的能量來驅動電機。飛機會利用白天存儲的電池電量徹夜飛行，直到太陽再次升起。

飛機：太陽能飛機的規格

該飛機與一輛家用轎車差不多重，但是，其翼展卻與波音747超大型噴氣式客機相當。這使得陽光動力2號（Solar Impulse 2）成為有史以來重量最輕的飛機。

飛機的設計必須同時非常高效地利用空間和能量，才能實現遠距離飛行。得益於其特殊設計，波許柏格曾駕駛該飛機不間斷飛行5天，橫跨太平洋從日本到達夏威夷。

功率： 24小時的平均功率為15馬力，相當於一輛小型摩托車。其最大功率為70馬力。

能量： 該飛機搭載了17428塊太陽能電池。該團隊表示，“我們的太陽能電池、蓄電池和電機在能源效率方面均創下紀錄：太陽能電池的能效為23%，電機的能效為97%，只損失3%的能量，而標準熱力電機的能效僅為70%。”

推進力： 飛機配備了四個螺旋槳，飛機的平均飛行速度達到了75 km/h。

重量： 該飛機重2.3噸，比世界上最好的滑翔機還輕10倍。電池重量（633千克）約占飛機重量的四分之一。

尺寸： 翼展長達72米。但是，飛行員座艙卻只有3.8立方米，空間很小，只有七個冰箱那麼大。兩位元飛行員曾在這個未配備任何空調設備和氣壓設備的座艙內呆過五天。

機身結構： 飛機的主體、座艙和翼梁均由一種革命性的超輕材料——碳纖維製成。機身外殼由重量為25g/m2的碳纖維（比紙還輕三倍）製成，中間夾有六角形蜂窩狀泡沫，就像蜂巢一樣。

機翼結構： 飛機的上機翼安裝了一層封裝好的太陽能電池，而下機翼表面則搭載了間距為50釐米的140根碳纖維肋條，從而賦予機翼剛度並使其更具空氣動力學性能。

外部保護： 為了應對惡劣的風、雨和溫度條件，一道外部屏障保護飛機免受零件和模具自身局限的影響，同時具有一定的柔性。飛機還採用聚氨酯泡沫材料、高性能聚碳酸酯板以及超薄聚合物薄膜組合對機身進行保護。

飛機內部概況

通過下面的視頻，您可以瞭解飛機的內部結構，包括一些智慧細節，比如飛行員座椅能夠傾斜成一張床等。

太陽能飛行技術實用嗎？

這項努力的意義在於推廣清潔能源的概念。它不僅試圖突破技術界限，使太陽能飛行成為可能，而且還試圖通過這種影響廣泛的科幻冒險風格吸引公眾的注意力。

儘管每個人都擁有巨型機庫以存放自己的太陽能飛機似乎並不現實，但這項技術卻是一個不錯的開始。我們要用發展的眼光看世界，正如電腦存儲從軟碟發展到今天容量高達120GB的智慧手機一樣，或許太陽能飛行器也會變得更小、更快。

除了個人飛機，太陽能飛行技術還可以用於增加無人機的電池容量。儘管諸如SpiderMAV之類的研究探索了降低空中飛行功率的方法，但是利用太陽能來延長無人機電池的續航時間也不失為一種好方法。

伯特蘭·皮卡德表示：“陽光動力號並不是為了載客，而是為了傳達資訊。我們想要證明一種開拓精神，鼓勵人們質疑許多看似理所當然的事情。”