对于头顶上这片天空，人类从未停止过遨游的梦想，而飞行器就是实现人类梦想的翅膀。为了实现这个梦想，人类创造和发明了五花八门、各式各样的飞行器，同时也探索和尝试了种种为之提供动力的能源。在这些能源当中，太阳能无疑最具科幻意味。

从上世纪七八十年代，“太阳能”飞机概念出现，到如今，“太阳驱动”号太阳能飞机在巴黎航展的亮相吸引了全世界的目光。几十年的发展，太阳能飞机飞过天空，实现了载人飞行、夜间飞行和跨国飞行。不依赖化石燃料就可以把飞机送上天，太阳能飞机已经迈出了坚实的步伐，但要实现稳定的“持久飞行”，太阳能飞机还面临着挑战。

“太阳驱动”号聚焦全世界目光

6月20日，两年一度的国际航空航天展在法国巴黎热闹地开幕。本届航展吸引了来自46个国家的2000多家国际展商参加，参展的包括直升机在内的飞机达到170架，其中一大亮点就是“太阳驱动”号——世界最大的太阳能飞机。

“太阳驱动”号长21.85米、翼展长度为63.4米，机翼上覆盖着太阳能电池板，共计11628块，它们可以为4台总重400公斤的蓄电池充电。体积庞大的“太阳驱动”号大量使用超轻碳纤维材料，重量约1600公斤，仅相当于一辆小货车，只需两个成年人便可将其骨架抬起。

2010年7月，“太阳驱动”号成功实现了24小时不间断飞行，首次昼夜试飞成功，从此载入人类飞行史册。“太阳驱动”号证明了新型太阳能飞机从理论上可以实现永远翱翔天际，成为名副其实的“永动飞机”。但它创造的历史不仅于此。今年5月13日，它首次成功完成跨国飞行，从瑞士的帕耶那起飞，途经法国和卢森堡，飞行近13个小时后，抵达比利时布鲁塞尔。

这次，为参加巴黎航展，“太阳驱动”号从布鲁塞尔国际机场飞抵巴黎布尔歇机场，293公里的距离飞行了约16小时。

分析人士指出，太阳能飞机可充当空中观测和通信平台，其独特之处在于当气象条件允许时，这种飞机可源源不断地获取太阳能，长时间在某一空域盘旋工作。由于碳纤维复合材料具备耐高热的优点，按照设计，白天“太阳驱动”号可以上升到8500米到9000米的高空，从而达到最佳的空气动力学效率和太阳能利用率，飞行速度可达每小时70公里。白天也是飞机“充电”的过程，多余的太阳能电力将储存到高性能蓄电池中，最多可供夜间持续飞行8小时。至于夜间，飞行高度将降至1500米左右，这样可以减少耗电量。

这架“太阳驱动”号太阳能飞机的研发工作开始于2003年，耗资1.28亿美元，约合8.3亿元人民币。它是由瑞士探险家波特兰·皮尔卡带领50名工程技术人员，花费6年心血设计完成的。按照皮尔卡的说法，“太阳驱动”号好像一架普通飞机一样，只不过是零燃油、零噪音和零污染。

阿波罗之翼承载绿色梦想

在19世纪法国科幻小说家凡尔纳的小说里有这样一群人，他们希望利用可再生能源造出一架可以环球飞行的太阳能飞机，最终实现无油耗无污染的永久航行。这样的梦想从上世纪七八十年代开始逐渐走向了现实。

上世纪70年代，随着成本合理的太阳能电池出现，太阳能飞机应运而生，不过当时只有微型机型。1981年7月7日，第一架以太阳能为动力的飞机飞过英吉利海峡。这架210磅重的“太阳挑战者”号从巴黎西北部25英里以外的科迈伊森-维克辛起飞，以平均每小时30英里的速度、1.1万英尺的飞行高度，完成了全长165英里的旅行，最后在英国东南海岸的曼斯顿皇家空军基地着陆。

太阳能飞机是以太阳辐射作为推进能源的飞机。动力装置由太阳能电池组、直流电动机、减速器、螺旋桨和控制装置组成。由于太阳辐射的能量密度小，为了获得足够的能量，飞机上一般有较大的摄取阳光的表面积，以便铺设太阳电池，因此太阳能飞机的机翼面积较大。太阳能飞机经典的机型有：“太阳神”号、“天空使者”号、“西风”号和“太阳驱动”号。

“太阳神”号无人机用碳纤维合成物制造，部分起落架材料为越野自行车车轮，整架飞机仅重590公斤。2001年，“太阳神”号被运往夏威夷，由地面两名机师透过遥控设备“驾驶”，在10小时17分的飞行中，“太阳神”号创下了29500米的飞行高度记录。不幸的是，2003年6月26日，“太阳神”在试飞时遭遇恶劣天气，解体坠海。

2006年8月，英国科学家研制的全球首架太阳能无人侦察机“西风”号试飞成功。该机采用全球定位系统导航，最大飞行高度可以达到40000米。它依靠太阳能电池提供动力，可持续飞行3个月之久，对目标实施长时间的高密度监控。

里程碑式的突破源于瑞士“太阳驱动”号的首次夜航。2010年7月，“太阳驱动”号成功实现了24小时不间断飞行。夜间飞行是太阳能飞机最核心的性能体现，同时也是其最难逾越的技术障碍。

回顾太阳能飞机发展的短暂历史，我们可以发现，它正承载着人类绿色、创新的梦想飞向未来。

太阳能堪称地球上最洁净的能源之一，太阳能飞机堪称最纯净的绿色飞行方式。使用太阳能作为能源的飞机不仅不会释放导致全球变暖的温室气体，而且还无需能源负载。它能够像绿色植物进行光合作用那样自我生产和供给能源。因此，太阳能飞机具备昼夜连续、长距离飞行的潜力。

目前，运输业占用了全球50%的石油燃料，二氧化碳的排放量占到全球的20%。在化石燃料利用成本越来越高、对碳排放控制越来越严格的今天，飞机不用靠燃油供给、可无间断地昼夜飞行，无任何燃料消耗，无任何污染排放，并非是一个童话，应是未来运输业发展的方向。

心怀梦想迎接诸多挑战

尽管太阳能飞机已有30年的发展历史，这项技术取得了明显进步，但仍处于早期试验阶段。据专家分析，由于太阳能电池的转换效率低、储能系统的能量密度又小，就造成了飞机的载荷能力差、外形尺寸大的缺点；又因为储能系统的体积和重量过大，锂电池的重量常常占到全机重量的三分之一；而飞行时机翼太长则会极大地影响到飞机的稳定性和安全性。

另外，太阳能飞机真正实现商业应用还有很长的路要走。今天的太阳能飞机无法承载驾驶员以外的乘客，但机翼长度却达 64米，与空客A340相仿。要造出一架如A340般载客量的太阳能飞机，无论是飞机的材料、制造技术、电子设备、太阳能电池板的效率，还是机场跑道等都需要来一番彻底的革命。

未来，太阳能飞机将采用新结构、新材料和新工艺不断改进机身构造，减轻重量和提高性能，以提供更多的有效载荷。正如探险家、“太阳驱动”号项目负责人波特兰·皮卡尔所言：“这不仅是航空业的一次彻底变化，也是我们社会的一个完全转变。”

据专家分析，太阳能飞机技术短期内还不会取代传统的航空推进技术。目前研制太阳能飞机的总体目标只是为了测试和推广新能效技术，证明零排放空中旅行是可行的，以此唤起人们开发和利用可再生能源的热情。

虽然面对诸多挑战，依靠太阳能把人类带上天空翱翔的梦想依然充满着无限诱惑。也许多年以后，太阳能飞机承载数百名乘客进行商业飞行将不再是梦想。

（本版图片均由唐烜提供）