从太阳能飞机昼夜飞行说起（陈积芳）
[2011-02-11 20:28:58]

    陈积芳博客链接：http://blog.eastday.com/chjfang

世界最大太阳能飞机昼夜试飞成功
“太阳驱动”项目总裁、
探险家安德烈•波希伯格在上海演讲		 “太阳驱动”飞机的各种飞行姿态

    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和比试的热门。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，点击达到2200万次。 
    值得一提的是，“太阳驱动”项目总裁、瑞士探险家安德烈•波希伯格，很快来到上海。在去年10月12日的《瑞士日内瓦科技创新日论坛》上，安德烈先生向上海各界人士，就他领衔研制并驾驶的太阳能飞机，作了较详细的报告，受到热烈欢迎和关注。 
    在中国上海人的眼中，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，瑞士的科技创新综合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，人工太阳光合作用的研究，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，世界第三十二位。 
    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。 

瑞士洛桑理工学院研制支持的先进技术
瑞士洛桑理工学院“人工光合作用”
世界领先		 瑞士洛桑理工学院在世界和欧洲的排名
瑞士制造的世界最快的帆船 太阳能飞机的翼展与波音飞机差不多，63米
太阳能飞机的自身重量要很轻 太阳能飞机就是这家造帆船的企业承担制造

    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、瑞士探险家安德烈•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---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１．２万对太阳能电池板。因此，要靠太阳能转换来的电能，转动螺旋桨获得升力，整个飞机及其装置，必须足够轻。它的机翼长度６３．４米，相当于波音飞机的翼展，而重量只有１６００公斤，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，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。在筹集资金上，在欧洲瑞士经济社会发展水平很高。瑞士的人均GDP因而“太阳驱动”项目的研制资金，百分之七十来自社会性的基金会和大企业的赞助。在制造技术和工艺上，要有很强的工业设计能力与加工水平。安德烈风趣的说，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。

历年太阳能飞机的变化进步

    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２５小时。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”于４月７日首次试飞，完成了白天有阳光照射条件下的飞行。航行计划的第二步是，定于７月１日进行昼夜试飞，但因技术故障被推迟。这架太阳能飞机，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。。按计划７日白天，这架飞机在海拔８５００米高空飞行，边飞边为电瓶充电。傍晚前约２小时，当阳光不足时，飞机开始降低高度。夜半时将降低至１５００米，靠蓄电池飞行至次日清晨。 “太阳驱动”已实证：仅靠太阳能驱动，完成夜间飞行是可行的。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。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２５小时里驾驶好这架飞机，真的要具备探险家勇敢的心理素质和科学态度呢。 
   “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３６小时无燃料连续飞行，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，又开始了新的阶段，将要展现广阔的前景。 
    世界各国都纷纷宣布新能源的政策，能源企业和研究机构及大学都启动新的研制计划。 
    美国太阳能产业协会主席罗恩雷施对媒体介绍：美国太阳能技术先进,市场前景广阔,加上美国民众非常支持,美国太阳能产业的未来非常光明。美国参议院采用法律的手段解决在墨西哥湾漏油的事件。他说：“这一灾难提醒人们，美国必须立即停止对化石燃料依赖。” “在我有生之年,太阳能将成为最大的发电来源。”美国正在制定太阳能法案，如果太阳能法案获得通过，50个州的太阳能能源部署将加快步伐，届时可产生数以十万计的新就业机会，同时也将帮助美国重建其太阳能生产基地，并保持其在这一产业的全球竞争力。
    （１）欧洲光伏协会分析：过去一年，全球性在金融危机还未走出阴影的财政和经济环境下，2010年太阳能光伏发电仍然超过40％的增长，这是令人鼓舞的。据汇丰数据处理显示，尽管太阳能发电的发展迅速，但是太阳能只占全球安装发电电力容量的0.5％。即使全球主要原材料-－太阳能级硅的过剩，导致太阳能电池板价格暴跌，而对于一项新兴技术的推广来讲，其面临着的一个困难仍然是成本问题。太阳能发电与其他形式的发电比较起来，其成本高出许多。
    （２）在韩国首尔召开的2010韩国太阳能研讨会表示，虽然各国对太阳能补贴削减，预期2011年太阳能市场仍将持续成长。全世界太阳能市场，以模块销售为基准，2010年以350亿美元的销售额首度突破300亿美元关卡；2014年将可望达到510亿美元。虽太阳能市场可望持续年平均逾43%的高成长率，但市场规模渐大，全球各企业间的竞争也将更显激烈。 
    印度政府已于日前公布正式的太阳能产业发展计划──国家太阳能方案。印度政府冀望透过新一方案的实施，来提升印度国内太阳能发电量与产业实力，进而让印度变成全球太阳能产业的领导国家。
有数据显示，在2009年，中国已对可再生能源市场的投资额居全球第一，高达346亿美元，大约是美国的两倍。其中提到，中国太阳能企业已经成功进入了美国加州的光伏市场，并占据了2010年第一季度42%的市场份额。 
    日本政府也新公布的新能源奖励政策，将在2011年2月到3月期间，受理各企业针对新能源事业的奖励补助申请。只要是有导入太阳能发电、风力发电、太阳热利用、生物质能发电、地热发电等新绿色能源事业的公司，将给予事业费提供多达三分之一的补助经费，上限是10亿日圆。日本地方政府在新能源导入政策方面，希望地方公共团体、非营利民间团体与其他事业来参与。
　  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%，聚光条件相当于406个太阳。据悉，这款电池平台已经可以投人商业使用。
    （３）美国维克森林大学的物理学教授戴维.卡诺尔，也取得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。（４） 
    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，能乘坐更多的人。在瑞士日内瓦创新合作日论坛上，安德烈说，我们“太阳驱动”团队，有计划下次环球航行时，在中国降落。我作为听众一员，在提问互动时间，马上问：请问安德烈先生， “太阳驱动”下次环球航行时，有计划在中国降落，你已经有明确的中国合作伙伴吗？在场的瑞士代表有很多人大声笑了起来。安德烈回答：还没有。 
    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。
    注明： 
    （１）（２）美国、韩国、印度、日本等信息引自网络资料； 
    （３）（４）引自《科学时报》２０１１年１月３日文章《2010年太阳能技术进展盘点》 
    （5）本文的有关数据来自《日内瓦湖创新合作论坛》报告。“太阳驱动”飞行的照片由安德烈本人提供。安德烈的演讲照片由作者拍摄。

安德烈信心满怀准备起飞 安德烈完成25小时飞行胜利降落
经夜间航行迎着初升的太阳飞行
“太阳驱动”飞机航线示意图
安德烈•波希伯格在上海演讲 瑞士广泛使用的太阳能装置
传统的石油开采业真的要退出了吗? 作者与瑞士探险家安德烈的合影

陈积芳 博客文章
2011-02-11
 

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