阳光驱动历史性跨海航行,下一项太阳能壮举:横贯大陆飞行

一艘太阳能动力船今年完成了环球航行,现在一个瑞士技术专家团队希望完全依靠阳光动力飞越美国

在波涛汹涌的海洋和阳光普照的天空中,有足够的能量仅凭光能环游世界。 这样的努力目前既棘手又昂贵,但一些开发商正在突破技术和自身耐力的极限,以打破空中和水上记录。

随着地球的大部分地区已被测绘、拍摄和数字化,这些水手和飞行员认为,下一个前沿领域在于技术,在于走得更远、更快、更便宜,并以更少的资源做到这一点。 就像查尔斯·林德伯格飞越大西洋一样,他们希望这些壮举能够激励世界考虑减少排放的新方法,同时开创航空和导航的新时代,他们知道技术和愿望不再是限制。

5月,31米长的MS图拉诺尔PlanetSolar号完成了环球航行,成为第一艘完成此壮举的太阳能汽车,也是有史以来建造的最大的太阳能船。 图拉诺尔(Tûranor)的名字翻译为“太阳的力量”,其灵感来自J.R.R. 托尔金神话中的精灵语。


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它以悠闲的5节速度在海洋中航行,在584天内缓慢消耗电力,其中包括在墨西哥坎昆停留,参加2010年联合国气候谈判。 导航员规划了一条避开湍流海域的航线,并尽可能利用洋流以获得免费的推动力。

这艘船的慢速使它的双体船船体成为过往鸟类和海豹的便捷停留地。 它也是亚丁湾海盗的理想目标,因此船员邀请了私人保安人员上船,并在船上装饰了带刺铁丝网,以确保安全通行。

图拉诺尔PlanetSolar号平均消耗20千瓦的电力,最多可产生120千瓦的电力,最高速度可达10节。 在顶层甲板上,有38,000个太阳能电池,面积达537平方米。 它还携带11吨锂离子电池,这些电池可以在一天内充满电,并提供足够的电力在阴天航行三天。 德国投资者Immo Ströher为这艘耗资1500万欧元的德国制造的船只提供了大部分资金,该船于2010年完工。

没有汽油的莱特兄弟
据瑞士PlanetSolar SA的 communications 负责人 Rachel Bros de Puechredon 称,PlanetSolar 团队目前正在为该船的下一次航行做准备,这是一项 2013 年的科学考察,旨在研究墨西哥湾暖流。 “我们的想法是,我们的船是科学测量的绝佳工具,因为它不排放任何东西,”她说。

准备工作包括设计改造,以应用团队吸取的一些教训。 例如,部分浸没的螺旋桨没有达到其宣称的性能。 “从理论上讲,它应该具有很高的效率,但事实并非如此,因此我们正在改用更传统的螺旋桨,” de Puechredon 说。

工作人员还在改装船舱,以容纳科学家及其仪器。 “这些仪器必须在能耗方面进行优化,” de Puechredon 说,并指出在航行中几乎没有多余的电力,特别是对于更大的船员来说。

这些太阳能挑战在空中变得更加严峻,但这并没有阻止 Bertrand Piccard 和 André Borschberg 这两位瑞士飞行员,他们计划明年仅靠阳光飞越美国。 Piccard 曾于 1999 年乘坐气球环绕地球,他使用的吊舱正在史密森尼国家航空航天博物馆展出。

Borschberg 和 Piccard 组建了 Solar Impulse 团队,旨在建造一架可以跨越大陆的飞机,并为一架可以环球飞行的飞机奠定基础:HB-SIA 原型机。

HB-SIA 飞机的翼展为 208 米,比波音 787 更宽。 它有四个电动发动机舱,重 3,527 磅,平均飞行速度为 43 英里/小时。 它的锂聚合物电池占其重量的四分之一。 在空中,这架飞机利用机翼和水平安定面上覆盖的 11,628 个太阳能电池(面积 200 平方米)收集阳光。 Solar Impulse 在过去九年中为该项目投资了 1.2 亿欧元。

平均而言,每个 10 马力的发动机只有 6 千瓦的电力可供使用,大致相当于莱特兄弟首次飞行时的电力。 尽管飞机尺寸很大,但飞行员在驾驶舱中只有 1.3 立方米的空间,温度可能会在一次飞行过程中从冰点降至酷热。

夜间飞行
“当然,这个项目是关于制造飞机,但更多的是关于节约能源,” Borschberg 上周在华盛顿特区瑞士大使馆发表讲话时说。 “我们能够使用的动力相当于一辆踏板车的动力。”

飞行动力学使得所有这些妥协成为必要,但 HB-SIA 已经取得了一些令人印象深刻的成果。 Solar Impulse 团队创造了 26 小时 10 分 19 秒的飞行记录,跨越白天和黑夜。 明年夏天,他们计划从旧金山飞往纽约市,并在华盛顿特区停留。

该团队还希望建造一架更大的飞机,一次可以飞行五到六天。 借助这架飞机,Borschberg 和 Piccard 将尝试在 2015 年环球飞行,轮流控制飞机。

PlanetSolar 和 Solar Impulse 团队承认,这些壮举并不能直接转化为新的范例,光伏板可能还需要一段时间才能在机翼和甲板上普遍见到。 “我们不认为你只需在船上安装太阳能电池就可以让它工作,” de Puechredon 说。 然而,凭借当前的技术和这些概念验证,“我们不需要再等 15 年才能环球飞行。”

Piccard 赞同这种观点。 “重要的是要表明我们可以将梦想变为现实,”他说。 他指出,第一批滑翔机是用布和木头制成的,巴比伦人已经掌握了这项技术; 唯一缺少的是制造滑翔机的意愿。 因此,当面对大规模可再生交通运输的可能性时,Piccard 说,“回答‘是’是疯狂的,回答‘否’是愚蠢的。”

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