太阳能飞机,夜晚不“罢飞”

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  低碳节能的经济社会发展模式已成为世界的潮流。世界最丰富的能源太阳能的利用及其科学研究与开发,也已成为各国科学家和工程师竞相努力相比试的热门。2010年7月7日,世界最大太阳能飞机昼夜试飞成功,消息一经披露,由瑞士制造的“太阳驱动”项目的网站,点击量达到2200万次。
  太阳能飞机瑞士造
  在中国人的眼中,瑞士闻名世界的是钟表制造业。人们翘大拇指称赞的各色各样的瑞士制造的精美手表,美观准时,价格不菲,照样受人追捧不已。这个印象不错,但不全面。从日内瓦创新论坛上丰富的信息表明,瑞土的科技创新综台水平在欧洲位居第一,多项指标超过德国、英国。例如,全世界航行最快的帆船,人工太阳光台作用的研究,人体神经信息传递的模拟功能的研究等,瑞士的科技界都处于欧洲和世界领先的位置。作为“太阳驱动”项目的技术支撑的洛桑理工学院的技术创新的位置,在欧洲排名第二,世界第32位。
  瑞士人不仅在科技创新方面卓有成效,在科学管理上也独树一帜。瑞士的洛桑商学院因每年度公布世界竞争力评价报告而闻名世界。该学院的世界竞争力管理中心,观察受评的国家有58个,采集327个指标(其中2/3是统计指标,1/3是问卷指标),拥有54个世界合作机构的独特网络,与30家国际企业和私人研究机构紧密合作。因而,该学院颁布的评价报告受到各国管理科学界的高度重视。
  由此可见,世界最大的太阳能飞机出现在瑞士,也是理所当然的。
  “太阳驱动”项目总裁、瑞上探险家安德烈·波希伯格,作为杰出而务实的科技界的代表,冷静地观察到世界能源的主要来源石油、煤炭,被人类使用竭尽是可预见的事情。世界上最丰富的能源一太阳能的利用,有许多颇具挑战性的技术问题需要认真解决。他们选择了太阳能飞机作为目标。
  首先,要面临技术路线的选择。目前的硅片转换太阳能的效率,只有20%,据安德烈的介绍,他们有的硅片最好的不过达到22%。“太阳驱动”机翼上装有12万对太阳能电池板。因此,要靠太阳能转换来的电能来转动螺旋桨获得开办,整个飞机及其装置必须足够轻。它的机翼长63.4m,相当于波音飞机的翼展,而重量只有1600kg,只有同类燃油飞机重量的五分之一,仅相当于一辆普通小汽车。飞机的主要结构用超轻碳纤维材料制成。为减轻飞机重量,驾驶基本是采用机械操纵,尽可能不使用大量电子设备;甚至连机身的防护都是贴薄膜,不涂油漆。还有重要的一条,要实现环球持续飞行,白天飞行时,还要将多余的太阳能电力储备到高性能蓄电池中,使夜间飞行时有足够的电力续航。
  其次,科技创新的社会氛围很好。瑞士经济社会发展水平很高,因而“太阳驱动”项目的研制资金,70%来自社会性的基金会和大企业的赞助。在制造技术们工艺上,要有很强的工业设计能力和加工水平。安德烈风趣地说,他们找了很多家加工制造企业,都回答说,从没做过,难度很大干不了。结果找到那家做世界上航行最快的帆船的企业,对他们说:你们最快的帆船都能做,这创新的太阳能飞机应该也能做。这家企业接受了订单,居然把这架世界上唯一的太阳能飞机做出来了,还飞成功了。可见瑞士的企业科技创新的能力是很强的。
  再有,要有坚韧意志和周密计划。“太阳驱动”此次飞行由项目总裁、探险家安德烈·波希伯格驾驶,将连续飞行25h。波希伯格在进入驾驶舱之前说,“太阳驱动”团队为实现昼夜环球飞行,已苦干了整整7年。“太阳驱动”完成了白天有阳光照射条件下的飞行后,于当地时间2010年7月7日6时51分,从瑞士帕耶那机场起飞,开始昼夜试飞。它在海拔8500m高空飞行,边飞边为电瓶充电。傍晚前约2h,当阳光不足时,飞机开始降低高度。夜半时将降低至1500m,夜晚也不“打瞌睡”,靠蓄电池飞行至次日清晨。“太阳驱动”已证明,仅靠太阳能驱动,完成昼夜飞行是可行的。安德烈在演讲时风趣地说:燃油的飞机飞得越高耗油越多,而“太阳驱动”飞机飞得越高获得的太阳能越多。可是夜间飞行,就我一个人驾驶,如果打瞌睡了怎么办?我们设计了一个倾斜定位仪,因瞌睡而飞机倾斜超过5度时,传感器就让蜂鸣器叫起来,我重新将飞机平衡好。看来,在25h里驾驶好这架飞机,真的要具备探险家勇敢的心理素质和科学态度呢。
  目的在于打探太阳能潜力
  “太阳驱动”项目发起人、瑞士探险家贝特朗·皮卡尔说,此次试验旨在证明可再生能源和清洁能源技术的潜力,并在越来越广泛的领域里推广、应用和普及。该项目的最终目标是实现36h无燃料连续飞行,现在已实现了目标的大部分。这架世界上最大的太阳能飞机首次进行夜间试飞的成功,标志着人类利用太阳能又进入了新阶段,将要展现广阔的前景。
  提高太阳能电池转换效率是太阳能技术突破的关键。这方面的好消息也很鼓舞人心,最新的世界纪录也已产生。2010年10月6日,美国斯派立半导体公司宣布最新研究成果:该公司研发的三结砷化稼(GaAs)太阳电池峰值效率达到了42.3%。据悉,这款电池平台已经可以投入商业使用。
  美国维克森林大学的物理学教授戴维·卡诺尔,也取得了吸收太阳能效率大大提高的技术成果。他在构成电池的聚合物基质上加上一层垂直的光纤,作为阳光捕捉装置。这层光纤像粗糙的胡子茬从表面突出。阳光可从任何角度进入光纤顶端,光子在光纤内部弹跳,直至被有机电池吸收。实验发现,光纤大约增加了一半的太阳光吸收,理论上说,效率能超过15%。这使得有机光伏技术能够与硅电池竞争。
  还有许多这一领域的科学研究与技术开发获得可喜进步。那么,瑞士安德烈的太阳能飞机就将飞得更高更远,能乘坐更多人。
  中国的太阳能和新能源技术及产业也在蓬勃发展。如果“太阳驱动”飞机能在中国降落,那一定会吸引和鼓励更多的社会力量进入太阳能产业,也一定会吸引和鼓励更多的青少年努力学习,并立志投身这奇丽而美好的科技创新事业。
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