鋰電世界      當好萊塢的大導演們還在執(zhí)著于將科幻大師儒勒·凡爾納(Jules Verne)的小說變成接二連三的票房奇跡時，另一些人正試圖把它變?yōu)楝F(xiàn)實。一個位于瑞士的團隊組建了名為陽光動力(Solar Impulse)的公司，他們耗時10年制造了一架有史以來最大的太陽能飛機，并希望在不借助任何化石燃料的情況下于2015年完成首次環(huán)球航行。

      用催眠、冥想和瑜伽改寫人類飛行史后，全球最大的太陽能飛機展翅欲飛

      這個由波特蘭·皮卡爾(Bertrand Piccard)和安德里·波許博格(André Borschberg)發(fā)起的項目要向人們證明清潔技術在保護地球自然資源方面的巨大潛力。

      批評者最初對此嗤之以鼻。他們認為，時至今日這依然是看似無法實現(xiàn)的目標——如今的太陽能技術尚無法支持如此長時間飛行所需的能耗，尤其是還要跨越漫長黑夜的限制。反對者甚至把陽光動力所做的事情比喻成希臘神話中“伊卡洛斯的悲劇”，即為了逃離迷宮，伊卡洛斯制造雙翼卻遭太陽溶化跌落喪生。

      這對于波特蘭·皮卡爾和安德里·波許博格而言根本算不上什么。兩人此前的傳奇生涯見慣了各種質疑和謾罵。波特蘭家世顯赫，祖父輩曾飛天下海，在探險和科學方面頗有建樹。而他本人則是第一個駕駛熱氣球中途無降落環(huán)游世界的人。此外，波特蘭還是一位精神病學家、演說家。安德里則癡迷于航空飛行，他是數(shù)項特技飛行紀錄的保持者。令人意想不到的是，安德里畢業(yè)于麻省理工學院(MIT)經營管理學專業(yè)，曾是麥肯錫(McKinsey)的咨詢顧問。他還創(chuàng)辦過多家互聯(lián)網和新材料領域的公司。

      兩人的聯(lián)合看上去像是當初帶領人類進入飛行時代的萊特兄弟。波特蘭與安德里分別作為陽光動力的主席和首席執(zhí)行官分享這項事業(yè)的掌控權，就像他們輪流親自駕駛太陽能飛機航行一樣。在過去的幾年中，他們一起刷新了太陽能飛機夜間飛行、跨洲飛行以及其他多項世界紀錄。去年5月，兩人與另一位飛行員輪換駕駛他們制造的第一代太陽能飛機，實現(xiàn)了從加利福尼亞到紐約橫跨美國的歷史性飛行。

      他們?yōu)樵擁椖炕I集了1.7億美元的資金，并組建了超過90人的工程師團隊來設計和制造飛機。此外，該項目還吸引了100多位外部專家以及80家全球頂尖公司的參與。這些公司來自航空、化工、電力、機械、制表等各行各業(yè)，包括索爾維(Solvay)、拜耳(Bayer)、SunPower、歐米茄(Omega)、ABB和施耐德(Schneider)，甚至是豐田(Toyota)和谷歌(Google)。

      6月6日，新打造的陽光動力2號(Solar Impulse2)在日出后不久于瑞士北部的Payerne空軍基地起飛，完成了2小時17分鐘的單人飛行并成功著陸。這意味著他們向明年的環(huán)球航行邁出了重要一步。這架新一代太陽能飛機采用碳纖維材質制成，翼展達到73米，比波音747飛機還要寬，重量卻只有2.3噸，僅相當于一輛豐田坦途轎車。整塊機翼都被1.7萬多塊光伏電板包裹，可為機上的四個電動馬達提供清潔能源。機載鋰電池重633千克，白天太陽能電池將會把電能充入到機載鋰電池中，為夜間飛行儲備電能，以此提供源源不斷的動力。雖然最高飛行時速只有141千米/小時，但搭載的電池可以讓其不間斷地連續(xù)飛行一周。

      不過，仍有人懷疑波特蘭與安德里能完成環(huán)球飛行。最大的困難可能來自中間一段跨越太平洋且無降落點的超長飛行。這意味著將在不添加任何燃料的情況下，克服天氣變化，由一位飛行員駕駛，連續(xù)飛行5個晝夜。此前尚無任何一架非化石能源飛機做到過這一點。同時，為了實現(xiàn)能效的最大化，狹小的駕駛艙沒有增壓和加熱功能，而在1800米高空可能低至零下40度的氣溫對飛行員的忍耐力是極大挑戰(zhàn)。

      “冒險必須進行下去?！标柟鈩恿臼紫瘓?zhí)行官安德里·波許博格對筆者說，有史以來一切偉大的成就都是野心和冒險的結果。

      軌跡

      安德里和波特蘭無疑將作為飛行員親自參與明年的環(huán)球飛行?，F(xiàn)年60歲的安德里身高超過190厘米，看上去并不適合成為飛行員。但他早年就癡迷于航空飛行，曾接受瑞士空軍的飛行員訓練?！斑@是我在8到12歲時候所有的夢想?！卑驳吕镎f，印象最為深刻的還是他第一次獨自飛行。他說：“當你的飛行導師關上門對你說，‘現(xiàn)在自己去飛吧’，他就離開了。這時候你感覺到的是一種極為復雜的心情，既興奮，又緊張，同時也有使命感和無助感?！蹦菚r，他剛15歲。

      此后20年間，安德里先后駕駛過毒液號(Venoms)、獵人號(Hunters)和老虎號(Tigers)等飛機。他現(xiàn)在持有各類飛機和直升機的專業(yè)飛行員駕照?？臻e時，他會做些特技表演。至今，他還是5項國際航空協(xié)會世界紀錄保持者，包括距離、絕對高度、高增益、沿航線自由距離和預聲明航點直線距離。

      安德里多年來一直在練習冥想和瑜伽，深入探索瑜伽的奧妙，這可以幫助他在執(zhí)行長時間飛行任務時，提高抵抗疲勞和壓力的本領。不過，力學和熱力學工程師、麥肯錫咨詢師、投資人和企業(yè)家是安德里后來的稱謂。他創(chuàng)辦過多家公司，包括與瑞士聯(lián)邦洛桑理工學院(EPFL)一個技術團隊共同創(chuàng)立的一家微處理器內存公司—創(chuàng)新之硅。安德里對于社交領域積極主動。他是世界總裁協(xié)會(WPO)、首席執(zhí)行官組織(CEO)等聲名在外的團體的會員。安德里是特斯拉汽車(Tesla Motors)創(chuàng)始人馬斯克(Musk)的好友。

      到最重要的伙伴波特蘭時，安德里說：“我們兩個人看問題的方式非常不同，但又是非?；パa，我們知道怎樣取長補短?！辈ㄌ靥m是一位精神病學家，一般來說他想問題的方式比較直觀;安德里是工程師和企業(yè)家，相對更具戰(zhàn)略方面的眼光?！拔覀兘洺ハ嗾f出自己的想法，然后把二者放在一起進行比對。最終達成的成果不是他的也不是我的，而是我們兩個的結合?！?/P>

      兩人相識于波特蘭此前熱衷的熱氣球探險。1999年，波特蘭正要進行人類第一次熱氣球的環(huán)球飛行。當時他需要將約4噸燃料加入到氣球中。由于燃料不足，波特蘭萌生了一個想法—能否使用可再生能源來實現(xiàn)這樣的環(huán)球飛行。他和瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學取得了聯(lián)系，之后便找到了安德里。

      1958年出生的波特蘭，一直在三條平行的職業(yè)生涯上行進著：醫(yī)生和精神病學家、對飛行激情滿懷的探險家，以及演說家。為了加深對“內在世界”的理解，他選擇了醫(yī)學專業(yè)，而且完成了雙學位的學習：成人及兒童精神病學和心理治療學。他在歐洲和美國接受過相關訓練，希望有朝一日可以開展催眠方面的治療工作，后來兼任瑞士醫(yī)學催眠學會的老師和監(jiān)督員。

      從童年時起，他就對人類在極端環(huán)境下的行為非常著迷，而且熱衷于探險。二十世紀七十年代，他曾是駕駛滑翔機和輕型飛機的先鋒人物，而且在1985年贏得了歐洲滑翔機特技飛行比賽的冠軍。作為激情四射的飛行員，他此后又取得了駕駛氣球、飛機、滑翔機和電動滑翔機的飛行員駕照。

      作為氣球飛行員，波特蘭在1992年第一屆跨大西洋氣球比賽中運用催眠技巧，贏得了比賽。此后，他發(fā)起了“百年靈熱氣球”項目。1999年3月，他進行了第一次中途無降落駕駛氣球環(huán)游世界的飛行，他和英國人布萊恩·瓊斯(Brian Jones)進行的這次環(huán)球之旅成為航空史上時間和距離都是最長的一次飛行。

      在倡導以人文價值為核心的冒險活動中，波特蘭慢慢變成了一位演說家，深受大眾和各大公司的青睞。從1992年起，他曾在各大洲舉辦的數(shù)百場私人和公開活動中演講，成為眾人的焦點。他將人生比作駕駛氣球飛行，探究內在動機、冒險精神、溝通心理學，以及團隊合作、如何應對壓力和不可預知的事情等問題。

      為了延續(xù)皮卡爾家族的傳統(tǒng)，將科學探索與保護環(huán)境結合起來，波特蘭提出了駕駛不耗燃料、不排污的太陽能飛機環(huán)游世界的想法，希望借此激發(fā)人們在可再生能源領域的開拓精神?！?1世紀人類的新冒險已不再是如何征服地球，而是如何與它融洽相處?！辈ㄌ靥m說。

      協(xié)作

      2003年，波特蘭與安德里合作，正式啟動了陽光動力號項目，開始研制創(chuàng)新性飛機。他們說服資金伙伴支持這項挑戰(zhàn)，為項目歸納出前衛(wèi)的理念，并勾勒出其象征意義和政治前景。

      但他們遇到的最初困難簡直就是一場噩夢。依照他們的想法，這架飛機不需要在地面儲備任何能源，而且要達到極高的能效。簡單說，一方面它的翼展要足夠大，才能利用集成在機翼上的太陽能電池板收集更多的電能;但相反它的重量要足夠輕，這才能達到那種前所未有的能效。他們最初的計劃是尋找飛機制造商合作，但所有人給予他們的答案是一致的：“不可能制造出這樣的飛機”。

      但兩人還是決定放手一搏。波特蘭說服政府機構和組織以及多家跨國公司出資支持，并開始建立自己的工程師團隊。安德里匯聚起90位頂尖專家，鼓勵他們加入進來。這些專家視角迥異，出身各不相同?！拔覀冊诟鱾€層面尋求視角不同的專家，不同領域的觀點可以激發(fā)他們的創(chuàng)造力，給予他們強大的力量。正是這個匯聚經驗的寶庫激發(fā)了全新的原創(chuàng)方案?！?/P>

      除了創(chuàng)意以外不能缺少的還有技術。兩人竭盡所能尋找具有能力的公司和產業(yè)界合作，想辦法把這架飛機造出來。他們最終形成一個由80個公司組成的大家庭，你可能看不到它們的名字，但重點是它們集合在一起產生的神奇效應。這80家公司中只有兩家是來自于飛行界。剩下70多家公司都來自各行各業(yè)，雖然看起來不太相關，但正是這樣一個多國、多行業(yè)的商業(yè)集合才讓他們的想法得以實現(xiàn)。

      總部位于比利時的跨國化工集團索爾維是該項目的第一個參與者，主要提供制造“陽光動力”號所需要的高性能超輕聚合材料。該公司共計提供超過13項頂尖材料技術，包括最為重要的儲能電池和駕駛艙材料。項目最大的難關是如何將充足的能量保存在能量密度為240瓦時/千克(108瓦時/磅)的鋰聚合物電池中。這些電池放在四個機動吊艙中，總重量為400千克(882磅)，占整個飛機重量的四分之一。這種超越以往的超高能效比電池讓飛機實現(xiàn)可以連續(xù)晝夜飛行的目標—飛得越久，電池的儲能就越多。“這讓我們已經非常接近一個概念，就是永久飛行。”安德里說。

      作為另一個主要合作伙伴，歐米茄集團不僅為該項目提供財政支持，更提供重要的專業(yè)技術協(xié)助。例如，由瑞士太空界傳奇人物克勞德·尼科里埃爾(Claude Nicollier)設計的歐米茄儀表，能指示出飛行路徑和橫移，并且讓飛行員易于閱讀。儀表的顯示清晰可見，并在航空服的衣袖內，配備了振動報警裝置，確保飛行員能按儀表發(fā)出的關鍵訊息及時做出反應。

      歐米茄還研發(fā)了一套有著驚人重量功率比的輕量著陸燈系統(tǒng)。每邊機翼安裝了一套LED著陸燈，通過與其相連的鏡片增強亮度。機翼邊緣還安裝了一列強化燈光。這些燈光都受堅固的護窗保護，而護窗均以制造Swatch手表的彈性塑料制成。著陸燈與強化燈、護窗、電源變壓器、連接器及電線的總重量更少于兩公斤。

      ABB和施耐德負責了該架飛機的電氣系統(tǒng)，而法國石油巨頭道達爾(Total)石油公司旗下的光伏制造商SunPower為其生產了性能最為優(yōu)良的太陽能電池板。1.7萬多塊單晶硅電池平鋪在機翼和水平穩(wěn)定器上，每塊僅有150微米厚，它們都是根據輕重、彈性和轉化率(高達22%)挑選出來的。

      這些公司的動力是，希望向自己的客戶展示和提供這種難以想象的能效?！八粌H僅是人類挑戰(zhàn)自我的過程，更重要的是這樣的技術能實現(xiàn)什么樣的潛力?能為我們帶來什么?如果真能實現(xiàn)50%節(jié)能降耗的話，那將是一個非常偉大的創(chuàng)意?！辈ㄌ靥m說。

      這架飛機最終所呈現(xiàn)的正是前所未有的結構和空氣動力學的完美結合。巨大翼展如同大型噴氣式飛機，而重量卻輕如一輛小型轎車。碳纖維結構、推進鏈、飛行包線和儀表設備，所有這一切都得到了重新考量和設計，從而達到了節(jié)約能源、抵抗高空惡劣條件對飛機材料和飛行員的傷害，以及將重量限制與牢固要求相結合的目的。

      安德里同時也是項目的機械工程師和飛行員，指導飛機的制造和飛行任務的準備工作。他說三年前，在一次實驗過程中，機翼部分最重要的一根大梁破損了。這是花了他們一年時間設計、一年時間制造的，工藝非常復雜，成本非常高昂。這件事情對團隊打擊巨大?！澳鞘亲钇D難的時刻，你會開始質疑自己，但你需要很快把信心重新塑造起來。”安德里說，他們很快把這種困難轉化成了機會，“我們不會把它看作是一個失敗就到此為止了?！?/P>

      2010年7月7日，安德里有史以來第一次駕駛陽光動力號飛機飛行了26個小時，這足以證明飛機可以只在太陽能的推動下進行晝夜飛行。此后，他們飛躍了比利時，抵達巴黎。2012年，他們應摩洛哥國王的邀請首次飛到了非洲?，F(xiàn)在，他們已經突破了時間上的限制，這架飛機既可以飛行一天也可以飛行一周，甚至可以飛行一個月。

      但也有命懸一線的驚險時刻。2013年7月6日，陽光動力號降落在美國肯尼迪國際機場，這比預計時間提前了幾小時。因為在飛行途中左翼背面的織物出現(xiàn)了長達2.5米的破洞。安德里當時正在駕駛這架飛機。當?shù)孛婀ぷ魅藛T發(fā)現(xiàn)這個破洞的時候，波特蘭一直在一間屋子里來回踱步。他通過無線電和安德里保持通話，直到飛機安全著陸。安德里說：“好在這個問題出現(xiàn)在原型機上，我們還有時間調整?！?/P>

      他們要想盡辦法制造一架結構極其堅固、重量極其輕盈，最重要的是極其節(jié)約能源的飛機，這樣它才可以在能耗極低的情況下飛起來。但同時還要求它的材質強度與普通飛機一樣。這正是陽光動力號項目最復雜的地方，也是真正能夠檢驗其理念和宗旨純度的標準。

      雖說不是第一個太陽能飛機項目，但陽光動力號絕對稱得上是最野心勃勃的項目。他們下一個目標是在2015年完成環(huán)球飛行。這次航行將首先在北半球進行嘗試，從中東的海灣地區(qū)起航，沿途停留四到五座城市。他們一旦成功，將意味著航空史上，第一次出現(xiàn)了一架沒有燃油，卻能環(huán)繞地球日夜飛行的私人飛機。這對潔凈客機的發(fā)展?jié)撃苡芯薮蟮呢暙I。

      不過，安德里和波特蘭并不急于生產那種采用清潔能源的商用大型飛機，這不是他們的目的。說白了，他們尚不需要考慮如何盈利，他們只想讓這架飛機成為一座解決能源問題的實驗室和展示平臺。例如，這架飛機上采用最先進的隔熱材料，使熱的散發(fā)降到最低，這樣才能使能效達到最高。而該飛機電池外殼的抗低溫技術現(xiàn)在已經用在制造最好的冰箱上。

      “我們所做的就是集成當下最好的技術，來看看我們到底能否擺脫化石能源的枷鎖?！卑驳吕锔嬖V筆者，他現(xiàn)在滿腦子都是明年環(huán)球飛行時第一次打開艙門時會是一種什么樣的感覺。