新莱特兄弟：全球最大太阳能飞机展翅欲飞

当好莱坞的大导演们还在执着于将科幻大师儒勒·凡尔纳(Jules Verne)的小说变成接二连三的票房奇迹时，另一些人正试图把它变为现实。一个位于瑞士的团队组建了名为阳光动力(Solar Impulse)的公司，他们耗时10年制造了一架有史以来最大的太阳能飞机，并希望在不借助任何化石燃料的情况下于2015年完成首次环球航行。

用催眠、冥想和瑜伽改写人类飞行史后，全球最大的太阳能飞机展翅欲飞

这个由波特兰·皮卡尔(Bertrand Piccard)和安德里·波许博格(André Borschberg)发起的项目要向人们证明清洁技术在保护地球自然资源方面的巨大潜力。

批评者最初对此嗤之以鼻。他们认为，时至今日这依然是看似无法实现的目标——如今的太阳能技术尚无法支持如此长时间飞行所需的能耗，尤其是还要跨越漫长黑夜的限制。反对者甚至把阳光动力所做的事情比喻成希腊神话中“伊卡洛斯的悲剧”，即为了逃离迷宫，伊卡洛斯制造双翼却遭太阳溶化跌落丧生。

这对于波特兰·皮卡尔和安德里·波许博格而言根本算不上什么。两人此前的传奇生涯见惯了各种质疑和谩骂。波特兰家世显赫，祖父辈曾飞天下海，在探险和科学方面颇有建树。而他本人则是第一个驾驶热气球中途无降落环游世界的人。此外，波特兰还是一位精神病学家、演说家。安德里则痴迷于航空飞行，他是数项特技飞行纪录的保持者。令人意想不到的是，安德里毕业于麻省理工学院(MIT)经营管理学专业，曾是麦肯锡(McKinsey)的咨询顾问。他还创办过多家互联网和新材料领域的公司。

两人的联合看上去像是当初带领人类进入飞行时代的莱特兄弟。波特兰与安德里分别作为阳光动力的主席和首席执行官分享这项事业的掌控权，就像他们轮流亲自驾驶太阳能飞机航行一样。在过去的几年中，他们一起刷新了太阳能飞机夜间飞行、跨洲飞行以及其他多项世界纪录。去年5月，两人与另一位飞行员轮换驾驶他们制造的第一代太阳能飞机，实现了从加利福尼亚到纽约横跨美国的历史性飞行。

他们为该项目筹集了1.7亿美元的资金，并组建了超过90人的工程师团队来设计和制造飞机。此外，该项目还吸引了100多位外部专家以及80家全球顶尖公司的参与。这些公司来自航空、化工、电力、机械、制表等各行各业，包括索尔维(Solvay)、拜耳(Bayer)、SunPower、欧米茄(Omega)、ABB和施耐德(Schneider)，甚至是丰田(Toyota)和谷歌(Google)。

6月6日，新打造的阳光动力2号(Solar Impulse 2)在日出后不久于瑞士北部的Payerne空军基地起飞，完成了2小时17分钟的单人飞行并成功着陆。这意味着他们向明年的环球航行迈出了重要一步。这架新一代太阳能飞机采用碳纤维材质制成，翼展达到73米，比波音747飞机还要宽，重量却只有2.3吨，仅相当于一辆丰田坦途轿车。整块机翼都被1.7万多块光伏电板包裹，可为机上的四个电动马达提供清洁能源。机载锂电池重633千克，白天太阳能电池将会把电能充入到机载锂电池中，为夜间飞行储备电能，以此提供源源不断的动力。虽然最高飞行时速只有141千米/小时，但搭载的电池可以让其不间断地连续飞行一周。

不过，仍有人怀疑波特兰与安德里能完成环球飞行。最大的困难可能来自中间一段跨越太平洋且无降落点的超长飞行。这意味着将在不添加任何燃料的情况下，克服天气变化，由一位飞行员驾驶，连续飞行5个昼夜。此前尚无任何一架非化石能源飞机做到过这一点。同时，为了实现能效的最大化，狭小的驾驶舱没有增压和加热功能，而在1800米高空可能低至零下40度的气温对飞行员的忍耐力是极大挑战。

“冒险必须进行下去。”阳光动力公司首席执行官安德里·波许博格对笔者说，有史以来一切伟大的成就都是野心和冒险的结果。

轨迹

安德里和波特兰无疑将作为飞行员亲自参与明年的环球飞行。现年60岁的安德里身高超过190厘米，看上去并不适合成为飞行员。但他早年就痴迷于航空飞行，曾接受瑞士空军的飞行员训练。“这是我在8到12岁时候所有的梦想。”安德里说，印象最为深刻的还是他第一次独自飞行。他说：“当你的飞行导师关上门对你说，‘现在自己去飞吧’，他就离开了。这时候你感觉到的是一种极为复杂的心情，既兴奋，又紧张，同时也有使命感和无助感。”那时，他刚15岁。

此后20年间，安德里先后驾驶过毒液号(Venoms)、猎人号(Hunters)和老虎号(Tigers)等飞机。他现在持有各类飞机和直升机的专业飞行员驾照。空闲时，他会做些特技表演。至今，他还是5 项国际航空协会世界纪录保持者，包括距离、绝对高度、高增益、沿航线自由距离和预声明航点直线距离。

安德里多年来一直在练习冥想和瑜伽，深入探索瑜伽的奥妙，这可以帮助他在执行长时间飞行任务时，提高抵抗疲劳和压力的本领。不过，力学和热力学工程师、麦肯锡咨询师、投资人和企业家是安德里后来的称谓。他创办过多家公司，包括与瑞士联邦洛桑理工学院(EPFL)一个技术团队共同创立的一家微处理器内存公司—创新之硅。安德里对于社交领域积极主动。他是世界总裁协会(WPO)、首席执行官组织(CEO)等声名在外的团体的会员。安德里是特斯拉汽车(Tesla  Motors)创始人马斯克(Musk)的好友。

谈到最重要的伙伴波特兰时，安德里说：“我们两个人看问题的方式非常不同，但又是非常互补，我们知道怎样取长补短。”波特兰是一位精神病学家，一般来说他想问题的方式比较直观；安德里是工程师和企业家，相对更具战略方面的眼光。“我们经常会互相说出自己的想法，然后把二者放在一起进行比对。最终达成的成果不是他的也不是我的，而是我们两个的结合。”

两人相识于波特兰此前热衷的热气球探险。1999年，波特兰正要进行人类第一次热气球的环球飞行。当时他需要将约4吨燃料加入到气球中。由于燃料不足，波特兰萌生了一个想法—能否使用可再生能源来实现这样的环球飞行。他和瑞士洛桑联邦理工大学取得了联系，之后便找到了安德里。

1958 年出生的波特兰，一直在三条平行的职业生涯上行进着：医生和精神病学家、对飞行激情满怀的探险家，以及演说家。为了加深对“内在世界”的理解，他选择了医学专业，而且完成了双学位的学习：成人及儿童精神病学和心理治疗学。他在欧洲和美国接受过相关训练，希望有朝一日可以开展催眠方面的治疗工作，后来兼任瑞士医学催眠学会的老师和监督员。

从童年时起，他就对人类在极端环境下的行为非常着迷，而且热衷于探险。二十世纪七十年代，他曾是驾驶滑翔机和轻型飞机的先锋人物，而且在 1985 年赢得了欧洲滑翔机特技飞行比赛的冠军。作为激情四射的飞行员，他此后又取得了驾驶气球、飞机、滑翔机和电动滑翔机的飞行员驾照。

作为气球飞行员，波特兰在 1992 年第一届跨大西洋气球比赛中运用催眠技巧，赢得了比赛。此后，他发起了“百年灵热气球”项目。1999年3月，他进行了第一次中途无降落驾驶气球环游世界的飞行，他和英国人布莱恩·琼斯(Brian Jones)进行的这次环球之旅成为航空史上时间和距离都是最长的一次飞行。

在倡导以人文价值为核心的冒险活动中，波特兰慢慢变成了一位演说家，深受大众和各大公司的青睐。从 1992 年起，他曾在各大洲举办的数百场私人和公开活动中演讲，成为众人的焦点。他将人生比作驾驶气球飞行，探究内在动机、冒险精神、沟通心理学，以及团队合作、如何应对压力和不可预知的事情等问题。

为了延续皮卡尔家族的传统，将科学探索与保护环境结合起来，波特兰提出了驾驶不耗燃料、不排污的太阳能飞机环游世界的想法，希望借此激发人们在可再生能源领域的开拓精神。“21世纪人类的新冒险已不再是如何征服地球，而是如何与它融洽相处。”波特兰说。

协作

2003 年，波特兰与安德里合作，正式启动了阳光动力号项目，开始研制创新性飞机。他们说服资金伙伴支持这项挑战，为项目归纳出前卫的理念，并勾勒出其象征意义和政治前景。

但他们遇到的最初困难简直就是一场噩梦。依照他们的想法，这架飞机不需要在地面储备任何能源，而且要达到极高的能效。简单说，一方面它的翼展要足够大，才能利用集成在机翼上的太阳能电池板收集更多的电能；但相反它的重量要足够轻，这才能达到那种前所未有的能效。他们最初的计划是寻找飞机制造商合作，但所有人给予他们的答案是一致的：“不可能制造出这样的飞机”。

但两人还是决定放手一搏。波特兰说服政府机构和组织以及多家跨国公司出资支持，并开始建立自己的工程师团队。安德里汇聚起 90 位顶尖专家，鼓励他们加入进来。这些专家视角迥异，出身各不相同。“我们在各个层面寻求视角不同的专家，不同领域的观点可以激发他们的创造力，给予他们强大的力量。正是这个汇聚经验的宝库激发了全新的原创方案。”

除了创意以外不能缺少的还有技术。两人竭尽所能寻找具有能力的公司和产业界合作，想办法把这架飞机造出来。他们最终形成一个由80个公司组成的大家庭，你可能看不到它们的名字，但重点是它们集合在一起产生的神奇效应。这80家公司中只有两家是来自于飞行界。剩下70多家公司都来自各行各业，虽然看起来不太相关，但正是这样一个多国、多行业的商业集合才让他们的想法得以实现。

总部位于比利时的跨国化工集团索尔维是该项目的第一个参与者，主要提供制造“阳光动力”号所需要的高性能超轻聚合材料。该公司共计提供超过13项顶尖材料技术，包括最为重要的储能电池和驾驶舱材料。项目最大的难关是如何将充足的能量保存在能量密度为 240 瓦时/千克(108 瓦时/磅)的锂聚合物电池中。这些电池放在四个机动吊舱中，总重量为 400 千克(882 磅)，占整个飞机重量的四分之一。这种超越以往的超高能效比电池让飞机实现可以连续昼夜飞行的目标—飞得越久，电池的储能就越多。“这让我们已经非常接近一个概念，就是永久飞行。”安德里说。

作为另一个主要合作伙伴，欧米茄集团不仅为该项目提供财政支持，更提供重要的专业技术协助。例如，由瑞士太空界传奇人物克劳德·尼科里埃尔(Claude Nicollier)设计的欧米茄仪表，能指示出飞行路径和横移，并且让飞行员易于阅读。仪表的显示清晰可见，并在航空服的衣袖内，配备了振动报警装置，确保飞行员能按仪表发出的关键讯息及时做出反应。

欧米茄还研发了一套有着惊人重量功率比的轻量着陆灯系统。每边机翼安装了一套LED着陆灯，通过与其相连的镜片增强亮度。机翼边缘还安装了一列强化灯光。这些灯光都受坚固的护窗保护，而护窗均以制造Swatch手表的弹性塑料制成。着陆灯与强化灯、护窗、电源变压器、连接器及电线的总重量更少于两公斤。

ABB和施耐德负责了该架飞机的电气系统，而法国石油巨头道达尔(Total)石油公司旗下的光伏制造商SunPower为其生产了性能最为优良的太阳能电池板。1.7万多块单晶硅电池平铺在机翼和水平稳定器上，每块仅有 150 微米厚，它们都是根据轻重、弹性和转化率(高达22%)挑选出来的。

这些公司的动力是，希望向自己的客户展示和提供这种难以想象的能效。“它不仅仅是人类挑战自我的过程，更重要的是这样的技术能实现什么样的潜力？能为我们带来什么？如果真能实现50%节能降耗的话，那将是一个非常伟大的创意。”波特兰说。

这架飞机最终所呈现的正是前所未有的结构和空气动力学的完美结合。巨大翼展如同大型喷气式飞机，而重量却轻如一辆小型轿车。碳纤维结构、推进链、飞行包线和仪表设备，所有这一切都得到了重新考量和设计，从而达到了节约能源、抵抗高空恶劣条件对飞机材料和飞行员的伤害，以及将重量限制与牢固要求相结合的目的。

安德里同时也是项目的机械工程师和飞行员，指导飞机的制造和飞行任务的准备工作。他说三年前，在一次实验过程中，机翼部分最重要的一根大梁破损了。这是花了他们一年时间设计、一年时间制造的，工艺非常复杂，成本非常高昂。这件事情对团队打击巨大。“那是最艰难的时刻，你会开始质疑自己，但你需要很快把信心重新塑造起来。”安德里说，他们很快把这种困难转化成了机会，“我们不会把它看作是一个失败就到此为止了。”

2010年7月7日，安德里有史以来第一次驾驶阳光动力号飞机飞行了26个小时，这足以证明飞机可以只在太阳能的推动下进行昼夜飞行。此后，他们飞跃了比利时，抵达巴黎。2012年，他们应摩洛哥国王的邀请首次飞到了非洲。现在，他们已经突破了时间上的限制，这架飞机既可以飞行一天也可以飞行一周，甚至可以飞行一个月。

但也有命悬一线的惊险时刻。2013年7月6日，阳光动力号降落在美国肯尼迪国际机场，这比预计时间提前了几小时。因为在飞行途中左翼背面的织物出现了长达2.5米的破洞。安德里当时正在驾驶这架飞机。当地面工作人员发现这个破洞的时候，波特兰一直在一间屋子里来回踱步。他通过无线电和安德里保持通话，直到飞机安全着陆。安德里说：“好在这个问题出现在原型机上，我们还有时间调整。”

他们要想尽办法制造一架结构极其坚固、重量极其轻盈，最重要的是极其节约能源的飞机，这样它才可以在能耗极低的情况下飞起来。但同时还要求它的材质强度与普通飞机一样。这正是阳光动力号项目最复杂的地方，也是真正能够检验其理念和宗旨纯度的标准。

虽说不是第一个太阳能飞机项目，但阳光动力号绝对称得上是最野心勃勃的项目。他们下一个目标是在2015年完成环球飞行。这次航行将首先在北半球进行尝试，从中东的海湾地区起航，沿途停留四到五座城市。他们一旦成功，将意味着航空史上，第一次出现了一架没有燃油，却能环绕地球日夜飞行的私人飞机。这对洁净客机的发展潜能有巨大的贡献。

不过，安德里和波特兰并不急于生产那种采用清洁能源的商用大型飞机，这不是他们的目的。说白了，他们尚不需要考虑如何盈利，他们只想让这架飞机成为一座解决能源问题的实验室和展示平台。例如，这架飞机上采用最先进的隔热材料，使热的散发降到最低，这样才能使能效达到最高。而该飞机电池外壳的抗低温技术现在已经用在制造最好的冰箱上。

“我们所做的就是集成当下最好的技术，来看看我们到底能否摆脱化石能源的枷锁。”安德里告诉笔者，他现在满脑子都是明年环球飞行时第一次打开舱门时会是一种什么样的感觉。