Solar Impulse 2和它的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)

　　2014年4月9日這一天，瑞士一家80多人的科技團(tuán)隊(duì)正式發(fā)布其第二代太陽(yáng)能單人駕駛飛機(jī)Solar Impulse 2，一些更具先進(jìn)性的產(chǎn)品特性隨著發(fā)布會(huì)進(jìn)程逐漸被揭示，這個(gè)有著近12年發(fā)展歷史的Solar Impulse項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，正一點(diǎn)點(diǎn)地兌現(xiàn)他們當(dāng)初的承諾：依靠太陽(yáng)能讓他們的飛機(jī)在中途無(wú)能源補(bǔ)給的情況下，環(huán)游地球一圈。

　　從2003年到2006年的三年時(shí)光里，團(tuán)隊(duì)不僅僅致力于在理論上印證這種利用綠色能源飛行的可行性，與此同時(shí)更為重要的是，他們還要訓(xùn)練飛行員盡可能適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間的飛行。也因此團(tuán)隊(duì)在模擬飛行方面下足了功夫，譬如在有限的駕駛艙空間中為飛行員創(chuàng)造良好而舒適的飛行環(huán)境，從而幫助飛行員比較舒服地飛下漫長(zhǎng)的全程等等。

　　2006年起，他們又花了三年的時(shí)間開(kāi)發(fā)出第一代飛機(jī)Solar Impulse HB-SIA(實(shí)際上，Solar Impulse 2 在初期的研發(fā)代號(hào)為HB-SIB)。這架飛機(jī)首先于2009年的12月被投入正式的飛行測(cè)試;2010年7月7日至8日在媒體和觀眾們的矚目之下終于完成了一次26小時(shí)的試驗(yàn)飛行;而接下來(lái)被媒體記錄下來(lái)的正式飛行試驗(yàn)則是大約2年以后的2012年，Solar Impulse HB-SIA成功花了大約一周的時(shí)間從瑞士途經(jīng)西班牙領(lǐng)空飛至摩洛哥;2013年的5月份，這架飛機(jī)被運(yùn)往至美國(guó)，從位于美國(guó)西部的加利福尼亞州起飛，從西向東至美國(guó)東海岸的紐約。

　　Solar Impulse項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的做事風(fēng)格就像互聯(lián)網(wǎng)公司那樣，在對(duì)HB-SIA不斷進(jìn)行飛行測(cè)試的過(guò)程中，第二代太陽(yáng)能飛機(jī)也悄無(wú)聲息地于2011年投入研發(fā)。伴隨著又一個(gè)三年的走過(guò)，該團(tuán)隊(duì)兩名皆來(lái)自瑞士本土的核心創(chuàng)始人Bertrand Piccard和André Borschberg如今終于拿出了這個(gè)嶄新的成果。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃于2015年的3月份，讓Solar Impulse 2飛機(jī)從波斯灣地區(qū)起飛，按照計(jì)劃先后飛越阿拉伯海、印度、緬甸、中國(guó)、太平洋、美國(guó)、大西洋、南歐或北非，最后飛回始發(fā)地。在旅途中，團(tuán)隊(duì)考慮到飛行員的體能問(wèn)題，會(huì)每隔幾天讓飛機(jī)降落并更換飛行員，并與當(dāng)?shù)卣?、和學(xué)校展開(kāi)交流，但不會(huì)額外補(bǔ)充能源。

　　據(jù)《3S新聞周刊》收集網(wǎng)絡(luò)資料了解到，Bertrand Piccard 1958年出生在一個(gè)“探險(xiǎn)世家”中，Bertrand的祖父是一名氣球飛行器駕駛員，而其父則從事于海底探測(cè)的相關(guān)工作，受家庭一定程度的影響，Bertrand本人后來(lái)也成為一名精神病學(xué)家兼氣球駕駛員，直到創(chuàng)立Solar Impulse團(tuán)隊(duì)并擔(dān)任總裁至今，他時(shí)刻關(guān)注并看好清潔能源的前景，并愿意打破在許多人看來(lái)已經(jīng)理所當(dāng)然的事情，比如人們就該乘坐燃料飛機(jī)，太陽(yáng)能離航空業(yè)還很遠(yuǎn)等等，在他看來(lái)，世界需要他這種改變未來(lái)生活的人來(lái)創(chuàng)造一個(gè)屬于太陽(yáng)能航空飛行產(chǎn)品的新市場(chǎng)。

　　相對(duì)來(lái)說(shuō)，另一名創(chuàng)始人André Borschberg則更加務(wù)實(shí)，他是職業(yè)飛行員出身，曾在瑞士空軍服役超過(guò)20年，駕駛過(guò)多種型號(hào)的戰(zhàn)斗機(jī)，諳熟飛機(jī)的各方面性能;退役后，從小就癡迷于航空科技的他也成為了Solar Impulse項(xiàng)目的發(fā)起人之一，并擔(dān)當(dāng)著團(tuán)隊(duì)的CEO，帶領(lǐng)整個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能飛機(jī)，從此為自己開(kāi)創(chuàng)了另外一條航空飛天夢(mèng)。

　　曾有國(guó)內(nèi)財(cái)經(jīng)類媒體將此二人比喻為“雙子星”搭檔。當(dāng)一個(gè)熱愛(ài)冒險(xiǎn)且敢于挑戰(zhàn)墨守成規(guī)的人和一個(gè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)老道的人決定在一起做一件事時(shí)，其執(zhí)行力往往不可估量。Solar Impulse 2的誕生，或許正好印證了這一點(diǎn)。

　　這架太陽(yáng)能飛機(jī)的特色與細(xì)節(jié)

　　有關(guān)Solar Impulse 2飛機(jī)的性能介紹目前在國(guó)內(nèi)不少科技網(wǎng)站已有梗概性的介紹，但筆者在此還需要具體地呈現(xiàn)有關(guān)這家飛機(jī)的細(xì)節(jié)。

　　Solar Impulse 2在能源、材料、動(dòng)力、設(shè)計(jì)等方面可謂是頂尖技術(shù)的集大成者，團(tuán)隊(duì)與Solvay、Omega、Schindler、ABB等幾十家擁有領(lǐng)先技術(shù)的公司有緊密的合作關(guān)系，所以當(dāng)這些合作伙伴有了新的技術(shù)成果時(shí)，在這架太陽(yáng)能飛機(jī)上或許都能看得到。

　　從機(jī)身整體方面著眼，開(kāi)發(fā)Solar Impulse 2飛機(jī)的工程師們盡可能選用更輕、更堅(jiān)固的材料讓飛機(jī)輕巧耐用。他們使用了商業(yè)高性能游艇才會(huì)使用的一種特殊的輕薄材料來(lái)作為這駕太陽(yáng)能飛機(jī)的主要材質(zhì);且材料使用比例已經(jīng)占到飛機(jī)整體架構(gòu)的83%;機(jī)身整體的板材也采用特殊的夾層技術(shù)處理，從正常飛機(jī)的每平方米100克下降到25克;而機(jī)艙部位的保護(hù)層也使用了一種碳纖維材料，并不再使用行業(yè)一直以來(lái)廣泛應(yīng)用的環(huán)氧樹(shù)脂材料，從而提升了機(jī)艙部位在飛行過(guò)程中遇到空氣阻力時(shí)的抵抗能力。

　　相對(duì)于一架波音-747-8I型飛機(jī)總長(zhǎng)為68.5米的機(jī)翼，Solar Impulse 2的機(jī)翼總長(zhǎng)則達(dá)到了72米。機(jī)翼的上表面被太陽(yáng)能電池板覆蓋，加之機(jī)身和水平尾翼上表面安置的太陽(yáng)能電池，飛機(jī)整體累計(jì)由17248塊135微米厚(這種厚度和人頭發(fā)的平均粗細(xì)差不多)的單晶硅電池構(gòu)成，而機(jī)翼上的電池?cái)?shù)量占據(jù)了其中的大多數(shù)。目前來(lái)看，家用太陽(yáng)能板的電池利用率達(dá)到了16%左右;安置在地球衛(wèi)星上的太陽(yáng)能電池利用率目前維持著最高的利用率，達(dá)到30%;而Solar Impulse 2上的太陽(yáng)能電池利用率，則介于二者之間，約為22.7%，這一表現(xiàn)在業(yè)內(nèi)已屬領(lǐng)先。

　　為讓引擎系統(tǒng)更加優(yōu)化，Solar Impulse 2的工程師們也為飛機(jī)的引擎同樣設(shè)計(jì)了碳纖維材質(zhì)，機(jī)翼上總共有4臺(tái)引擎，每個(gè)引擎則包含了一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，一塊鋰聚合電池，以及我們熟悉的螺旋槳裝置。電池是該引擎裝置的核心，為了不增加額外的重量，電池本身也使用了由特殊化學(xué)鏈聚合的材料，并足夠耐氧化;因?yàn)榍懊嫣岬斤w機(jī)采集太陽(yáng)能后的實(shí)際轉(zhuǎn)化率實(shí)際上只有22.7%，所以如何把五分之一的有效光能利用起來(lái)才能真正決定飛機(jī)可以飛得更長(zhǎng)久。工程師們選擇了Solvay和Bayer MaterialScience兩家公司為他們的飛機(jī)引擎電池做足了電池材料上的優(yōu)化，為了提高電能密度，他們首先在電池上附著一種膠狀材料，另外每塊電池還配套了帶有細(xì)微孔隙的高硬度隔層板，保證飛機(jī)引擎在高空中溫度不會(huì)降到-20℃以下。此外，引擎發(fā)動(dòng)機(jī)和電力系統(tǒng)也采用了一些以往應(yīng)用還很少的前沿科技，特別是整個(gè)引擎電力系統(tǒng)可以直觀向工程師或飛行員呈現(xiàn)需要的可視化數(shù)據(jù)。實(shí)際上，留給飛機(jī)工程師們最大的挑戰(zhàn)就在于讓飛機(jī)在高空極端環(huán)境下，保持動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。由此來(lái)看市面上的一些最新材質(zhì)、加工和信息技術(shù)已足以支撐太陽(yáng)能飛機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行了。

　　舒適的空間、感知和智能系統(tǒng)有效提升駕駛體驗(yàn)。Solar Impulse 2首先為飛行員駕駛艙設(shè)計(jì)了3.8m³的空間，對(duì)應(yīng)的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)也讓飛行員放倒自己的駕駛椅后，舒適地睡上一覺(jué)且不覺(jué)得憋悶。此外，由于與傳統(tǒng)飛機(jī)在架構(gòu)上就不同，這架太陽(yáng)能飛機(jī)沒(méi)有配備普通飛機(jī)應(yīng)該裝備的穩(wěn)定增強(qiáng)系統(tǒng)，這項(xiàng)裝備對(duì)于飛機(jī)的穩(wěn)定性有很大幫助。所以研發(fā)團(tuán)隊(duì)考慮將另一項(xiàng)類似自動(dòng)駕駛的功能嵌入到飛機(jī)的飛行系統(tǒng)當(dāng)中，但它有一個(gè)新的名字叫“監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)”，一言以蔽之，這項(xiàng)系統(tǒng)不僅幫助飛行員實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，還可以監(jiān)視飛機(jī)整體、飛行員和電力系統(tǒng)是否存在異常或安全隱患。這里特別要提到的是為飛行員提供的一套感知功能，在傳統(tǒng)的飛行任務(wù)中，飛行員們需要處理一些看到或者聽(tīng)到的大量飛行信息，然而這些并不利于飛行員專注于本身的任務(wù)，特別是對(duì)于長(zhǎng)途飛行來(lái)說(shuō)，還會(huì)增加疲勞度。Solar Impulse 2團(tuán)隊(duì)注意到了這一點(diǎn)，并通過(guò)一些振動(dòng)感知技術(shù)，減少飛行員靠視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)來(lái)獲取信息的頻次，比如飛機(jī)中還配備了高精度感知的傳感器，能夠很敏感地測(cè)量飛機(jī)的傾斜角，當(dāng)機(jī)身傾斜角度數(shù)超過(guò)5°時(shí)，駕駛系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)飛行員的手臂套筒傳遞頻率振動(dòng)，以及時(shí)告知飛行員飛行狀態(tài);另一方面，飛行員本身的駕駛狀態(tài)也嚴(yán)格受到飛行系統(tǒng)的監(jiān)控，包括他們的心跳頻率和疲勞度，通過(guò)相應(yīng)的感知設(shè)備，飛機(jī)能夠馬上檢測(cè)出一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)果，并推斷飛行員是否應(yīng)該休息或取消本來(lái)的飛行計(jì)劃。據(jù)統(tǒng)計(jì)，來(lái)自Solar Impulse 2和人身上受到監(jiān)控的數(shù)據(jù)類型加起來(lái)已有100多項(xiàng)，在實(shí)現(xiàn)全感知的同時(shí)，突出飛行的安全性和穩(wěn)定性。值得一提的是，“監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)”的硬件端僅有10斤重，功率也只有50瓦。

　　一些人性化的設(shè)計(jì)和第三方配套服務(wù)設(shè)施也為Solar Impulse 2增添了幾分活躍的色彩，但相比于我們熟知的一些主流依靠互聯(lián)網(wǎng)思維打造的交通工具，比如Tesla汽車，在功能體驗(yàn)方面的確還差了一些，但對(duì)于傳統(tǒng)飛機(jī)來(lái)說(shuō)，它確實(shí)是革命性的。最明顯地要數(shù)這架飛機(jī)首度為飛行員配備了50kb/s的低寬帶服務(wù)，他能讓飛行員在休息時(shí)間觀看當(dāng)?shù)刂辈?。目前，團(tuán)隊(duì)在瑞士的網(wǎng)絡(luò)合作伙伴Swisscom專為此提供支持，當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行跨國(guó)飛行時(shí)，團(tuán)隊(duì)還需和其他國(guó)家的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商建立合作關(guān)系。另外，諸如飛行員的高海拔專家健康診斷、個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)餐飲等服務(wù)也垂直地進(jìn)入到飛行系統(tǒng)之中，給飛行過(guò)程帶來(lái)更多保障。

　　正在打開(kāi)的太陽(yáng)能飛行市場(chǎng)

　　Solar Impulse項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)正專注的畢竟還是類似于挑戰(zhàn)技術(shù)極限和世界紀(jì)錄的事情，如何讓太陽(yáng)能飛機(jī)走向市場(chǎng)、落地于應(yīng)用和服務(wù)，也是人們非常關(guān)注的。《3S新聞周刊》通過(guò)在團(tuán)隊(duì)官方網(wǎng)站的采訪留言也得到了一些積極的回應(yīng)，據(jù)其一位負(fù)責(zé)對(duì)外宣傳的官方發(fā)言人表示，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)十分愿意讓技術(shù)為市場(chǎng)所用，并期待5年以后，能夠看到太陽(yáng)能飛機(jī)被量產(chǎn)，用于運(yùn)輸、生產(chǎn)以及短途任務(wù)飛行等領(lǐng)域，這位發(fā)言人甚至鄭重地表示，太陽(yáng)能飛機(jī)會(huì)將承載十分之一的航空發(fā)展史。

　　在測(cè)繪地理信息科學(xué)領(lǐng)域中，比如是否可以利用Solar Impulse 2太陽(yáng)能飛機(jī)進(jìn)行國(guó)內(nèi)的航空測(cè)繪，的確是一件值得關(guān)注的事情。但從當(dāng)前來(lái)看，似乎還有很長(zhǎng)一段路要走，包括政策上對(duì)太陽(yáng)能飛機(jī)的飛行管制，以及新能源的使用標(biāo)準(zhǔn)，還有市場(chǎng)上的培育，目前都還是空白，垂直應(yīng)用也或?qū)⒃趲啄暌院蟛乓?jiàn)分曉。不過(guò)，在Solar Impulse 2發(fā)布之日，相關(guān)新聞就通過(guò)愛(ài)德曼國(guó)際公關(guān)公司分發(fā)給中國(guó)的各大媒體，包括3sNews中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，也可以說(shuō)明Solar Impulse項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)比較看重中國(guó)市場(chǎng)，并希望垂直領(lǐng)域都能廣泛關(guān)注?！?S新聞周刊》也將持續(xù)關(guān)注并對(duì)接這家充滿傳奇色彩的太陽(yáng)能飛機(jī)制造公司，并尋找和地理信息行業(yè)結(jié)合的契機(jī)。但筆者需要在此談?wù)勌?yáng)能飛機(jī)在全球特別是歐洲地區(qū)的發(fā)展近況。

　　代表了全球超過(guò)240家航空公司和84%的全球航空交通系統(tǒng)的IATA(國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì))，已正式向Solar Impulse 2提供起飛和落地的通訊技術(shù)與操作的支持，此外，該協(xié)會(huì)也聯(lián)合歐洲各地域的政府部門及航空公司為這架飛機(jī)提供相關(guān)的服務(wù)。目前，有38個(gè)歐洲國(guó)家領(lǐng)空開(kāi)始向Solar Impulse 2提供業(yè)務(wù)協(xié)助。未來(lái)，這款太陽(yáng)能飛機(jī)會(huì)和所有的民航客機(jī)一道，共同接受日常機(jī)場(chǎng)站飛行與降落的通訊指揮。

　　無(wú)獨(dú)有偶，有一家數(shù)據(jù)分析公司也通過(guò)飛行任務(wù)控制中心專門為Solar Impulse 2提供實(shí)時(shí)飛行監(jiān)測(cè)的支持，這個(gè)公司利用實(shí)時(shí)的氣象數(shù)據(jù)流、高質(zhì)量的光譜現(xiàn)象模型和飛機(jī)起飛的決策標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合一些概率分布的算法得出一些可靠的分析成果，從而為長(zhǎng)途飛行提供一些行之有效的綜合策略。另外，在瑞士本地，一家看中Solar Impulse 2劃時(shí)代意義的商業(yè)保險(xiǎn)公司也基于此推出了對(duì)應(yīng)的保險(xiǎn)產(chǎn)品。所有的服務(wù)將逐漸支撐起太陽(yáng)能飛機(jī)這一新興的市場(chǎng)，并拉動(dòng)與之相關(guān)的新領(lǐng)域服務(wù)。（文丨本刊編輯 陳啟臨）