鋰電世界      當(dāng)好萊塢的大導(dǎo)演們還在執(zhí)著于將科幻大師儒勒·凡爾納(Jules Verne)的小說變成接二連三的票房奇跡時(shí)，另一些人正試圖把它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。一個(gè)位于瑞士的團(tuán)隊(duì)組建了名為陽光動(dòng)力(Solar Impulse)的公司，他們耗時(shí)10年制造了一架有史以來最大的太陽能飛機(jī)，并希望在不借助任何化石燃料的情況下于2015年完成首次環(huán)球航行。

      用催眠、冥想和瑜伽改寫人類飛行史后，全球最大的太陽能飛機(jī)展翅欲飛

      這個(gè)由波特蘭·皮卡爾(Bertrand Piccard)和安德里·波許博格(André Borschberg)發(fā)起的項(xiàng)目要向人們證明清潔技術(shù)在保護(hù)地球自然資源方面的巨大潛力。

      批評者最初對此嗤之以鼻。他們認(rèn)為，時(shí)至今日這依然是看似無法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)——如今的太陽能技術(shù)尚無法支持如此長時(shí)間飛行所需的能耗，尤其是還要跨越漫長黑夜的限制。反對者甚至把陽光動(dòng)力所做的事情比喻成希臘神話中“伊卡洛斯的悲劇”，即為了逃離迷宮，伊卡洛斯制造雙翼卻遭太陽溶化跌落喪生。

      這對于波特蘭·皮卡爾和安德里·波許博格而言根本算不上什么。兩人此前的傳奇生涯見慣了各種質(zhì)疑和謾罵。波特蘭家世顯赫，祖父輩曾飛天下海，在探險(xiǎn)和科學(xué)方面頗有建樹。而他本人則是第一個(gè)駕駛熱氣球中途無降落環(huán)游世界的人。此外，波特蘭還是一位精神病學(xué)家、演說家。安德里則癡迷于航空飛行，他是數(shù)項(xiàng)特技飛行紀(jì)錄的保持者。令人意想不到的是，安德里畢業(yè)于麻省理工學(xué)院(MIT)經(jīng)營管理學(xué)專業(yè)，曾是麥肯錫(McKinsey)的咨詢顧問。他還創(chuàng)辦過多家互聯(lián)網(wǎng)和新材料領(lǐng)域的公司。

      兩人的聯(lián)合看上去像是當(dāng)初帶領(lǐng)人類進(jìn)入飛行時(shí)代的萊特兄弟。波特蘭與安德里分別作為陽光動(dòng)力的主席和首席執(zhí)行官分享這項(xiàng)事業(yè)的掌控權(quán)，就像他們輪流親自駕駛太陽能飛機(jī)航行一樣。在過去的幾年中，他們一起刷新了太陽能飛機(jī)夜間飛行、跨洲飛行以及其他多項(xiàng)世界紀(jì)錄。去年5月，兩人與另一位飛行員輪換駕駛他們制造的第一代太陽能飛機(jī)，實(shí)現(xiàn)了從加利福尼亞到紐約橫跨美國的歷史性飛行。

      他們?yōu)樵擁?xiàng)目籌集了1.7億美元的資金，并組建了超過90人的工程師團(tuán)隊(duì)來設(shè)計(jì)和制造飛機(jī)。此外，該項(xiàng)目還吸引了100多位外部專家以及80家全球頂尖公司的參與。這些公司來自航空、化工、電力、機(jī)械、制表等各行各業(yè)，包括索爾維(Solvay)、拜耳(Bayer)、SunPower、歐米茄(Omega)、ABB和施耐德(Schneider)，甚至是豐田(Toyota)和谷歌(Google)。

      6月6日，新打造的陽光動(dòng)力2號(Solar Impulse2)在日出后不久于瑞士北部的Payerne空軍基地起飛，完成了2小時(shí)17分鐘的單人飛行并成功著陸。這意味著他們向明年的環(huán)球航行邁出了重要一步。這架新一代太陽能飛機(jī)采用碳纖維材質(zhì)制成，翼展達(dá)到73米，比波音747飛機(jī)還要寬，重量卻只有2.3噸，僅相當(dāng)于一輛豐田坦途轎車。整塊機(jī)翼都被1.7萬多塊光伏電板包裹，可為機(jī)上的四個(gè)電動(dòng)馬達(dá)提供清潔能源。機(jī)載鋰電池重633千克，白天太陽能電池將會把電能充入到機(jī)載鋰電池中，為夜間飛行儲備電能，以此提供源源不斷的動(dòng)力。雖然最高飛行時(shí)速只有141千米/小時(shí)，但搭載的電池可以讓其不間斷地連續(xù)飛行一周。

      不過，仍有人懷疑波特蘭與安德里能完成環(huán)球飛行。最大的困難可能來自中間一段跨越太平洋且無降落點(diǎn)的超長飛行。這意味著將在不添加任何燃料的情況下，克服天氣變化，由一位飛行員駕駛，連續(xù)飛行5個(gè)晝夜。此前尚無任何一架非化石能源飛機(jī)做到過這一點(diǎn)。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)能效的最大化，狹小的駕駛艙沒有增壓和加熱功能，而在1800米高空可能低至零下40度的氣溫對飛行員的忍耐力是極大挑戰(zhàn)。

      “冒險(xiǎn)必須進(jìn)行下去。”陽光動(dòng)力公司首席執(zhí)行官安德里·波許博格對筆者說，有史以來一切偉大的成就都是野心和冒險(xiǎn)的結(jié)果。

      軌跡

      安德里和波特蘭無疑將作為飛行員親自參與明年的環(huán)球飛行。現(xiàn)年60歲的安德里身高超過190厘米，看上去并不適合成為飛行員。但他早年就癡迷于航空飛行，曾接受瑞士空軍的飛行員訓(xùn)練。“這是我在8到12歲時(shí)候所有的夢想。”安德里說，印象最為深刻的還是他第一次獨(dú)自飛行。他說：“當(dāng)你的飛行導(dǎo)師關(guān)上門對你說，‘現(xiàn)在自己去飛吧’，他就離開了。這時(shí)候你感覺到的是一種極為復(fù)雜的心情，既興奮，又緊張，同時(shí)也有使命感和無助感。”那時(shí)，他剛15歲。

      此后20年間，安德里先后駕駛過毒液號(Venoms)、獵人號(Hunters)和老虎號(Tigers)等飛機(jī)。他現(xiàn)在持有各類飛機(jī)和直升機(jī)的專業(yè)飛行員駕照。空閑時(shí)，他會做些特技表演。至今，他還是5項(xiàng)國際航空協(xié)會世界紀(jì)錄保持者，包括距離、絕對高度、高增益、沿航線自由距離和預(yù)聲明航點(diǎn)直線距離。

      安德里多年來一直在練習(xí)冥想和瑜伽，深入探索瑜伽的奧妙，這可以幫助他在執(zhí)行長時(shí)間飛行任務(wù)時(shí)，提高抵抗疲勞和壓力的本領(lǐng)。不過，力學(xué)和熱力學(xué)工程師、麥肯錫咨詢師、投資人和企業(yè)家是安德里后來的稱謂。他創(chuàng)辦過多家公司，包括與瑞士聯(lián)邦洛桑理工學(xué)院(EPFL)一個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)共同創(chuàng)立的一家微處理器內(nèi)存公司—?jiǎng)?chuàng)新之硅。安德里對于社交領(lǐng)域積極主動(dòng)。他是世界總裁協(xié)會(WPO)、首席執(zhí)行官組織(CEO)等聲名在外的團(tuán)體的會員。安德里是特斯拉汽車(Tesla Motors)創(chuàng)始人馬斯克(Musk)的好友。

      到最重要的伙伴波特蘭時(shí)，安德里說：“我們兩個(gè)人看問題的方式非常不同，但又是非常互補(bǔ)，我們知道怎樣取長補(bǔ)短。”波特蘭是一位精神病學(xué)家，一般來說他想問題的方式比較直觀;安德里是工程師和企業(yè)家，相對更具戰(zhàn)略方面的眼光。“我們經(jīng)常會互相說出自己的想法，然后把二者放在一起進(jìn)行比對。最終達(dá)成的成果不是他的也不是我的，而是我們兩個(gè)的結(jié)合。”

      兩人相識于波特蘭此前熱衷的熱氣球探險(xiǎn)。1999年，波特蘭正要進(jìn)行人類第一次熱氣球的環(huán)球飛行。當(dāng)時(shí)他需要將約4噸燃料加入到氣球中。由于燃料不足，波特蘭萌生了一個(gè)想法—能否使用可再生能源來實(shí)現(xiàn)這樣的環(huán)球飛行。他和瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)取得了聯(lián)系，之后便找到了安德里。

      1958年出生的波特蘭，一直在三條平行的職業(yè)生涯上行進(jìn)著：醫(yī)生和精神病學(xué)家、對飛行激情滿懷的探險(xiǎn)家，以及演說家。為了加深對“內(nèi)在世界”的理解，他選擇了醫(yī)學(xué)專業(yè)，而且完成了雙學(xué)位的學(xué)習(xí)：成人及兒童精神病學(xué)和心理治療學(xué)。他在歐洲和美國接受過相關(guān)訓(xùn)練，希望有朝一日可以開展催眠方面的治療工作，后來兼任瑞士醫(yī)學(xué)催眠學(xué)會的老師和監(jiān)督員。

      從童年時(shí)起，他就對人類在極端環(huán)境下的行為非常著迷，而且熱衷于探險(xiǎn)。二十世紀(jì)七十年代，他曾是駕駛滑翔機(jī)和輕型飛機(jī)的先鋒人物，而且在1985年贏得了歐洲滑翔機(jī)特技飛行比賽的冠軍。作為激情四射的飛行員，他此后又取得了駕駛氣球、飛機(jī)、滑翔機(jī)和電動(dòng)滑翔機(jī)的飛行員駕照。

      作為氣球飛行員，波特蘭在1992年第一屆跨大西洋氣球比賽中運(yùn)用催眠技巧，贏得了比賽。此后，他發(fā)起了“百年靈熱氣球”項(xiàng)目。1999年3月，他進(jìn)行了第一次中途無降落駕駛氣球環(huán)游世界的飛行，他和英國人布萊恩·瓊斯(Brian Jones)進(jìn)行的這次環(huán)球之旅成為航空史上時(shí)間和距離都是最長的一次飛行。

      在倡導(dǎo)以人文價(jià)值為核心的冒險(xiǎn)活動(dòng)中，波特蘭慢慢變成了一位演說家，深受大眾和各大公司的青睞。從1992年起，他曾在各大洲舉辦的數(shù)百場私人和公開活動(dòng)中演講，成為眾人的焦點(diǎn)。他將人生比作駕駛氣球飛行，探究內(nèi)在動(dòng)機(jī)、冒險(xiǎn)精神、溝通心理學(xué)，以及團(tuán)隊(duì)合作、如何應(yīng)對壓力和不可預(yù)知的事情等問題。

      為了延續(xù)皮卡爾家族的傳統(tǒng)，將科學(xué)探索與保護(hù)環(huán)境結(jié)合起來，波特蘭提出了駕駛不耗燃料、不排污的太陽能飛機(jī)環(huán)游世界的想法，希望借此激發(fā)人們在可再生能源領(lǐng)域的開拓精神。“21世紀(jì)人類的新冒險(xiǎn)已不再是如何征服地球，而是如何與它融洽相處。”波特蘭說。

      協(xié)作

      2003年，波特蘭與安德里合作，正式啟動(dòng)了陽光動(dòng)力號項(xiàng)目，開始研制創(chuàng)新性飛機(jī)。他們說服資金伙伴支持這項(xiàng)挑戰(zhàn)，為項(xiàng)目歸納出前衛(wèi)的理念，并勾勒出其象征意義和政治前景。

      但他們遇到的最初困難簡直就是一場噩夢。依照他們的想法，這架飛機(jī)不需要在地面儲備任何能源，而且要達(dá)到極高的能效。簡單說，一方面它的翼展要足夠大，才能利用集成在機(jī)翼上的太陽能電池板收集更多的電能;但相反它的重量要足夠輕，這才能達(dá)到那種前所未有的能效。他們最初的計(jì)劃是尋找飛機(jī)制造商合作，但所有人給予他們的答案是一致的：“不可能制造出這樣的飛機(jī)”。

      但兩人還是決定放手一搏。波特蘭說服政府機(jī)構(gòu)和組織以及多家跨國公司出資支持，并開始建立自己的工程師團(tuán)隊(duì)。安德里匯聚起90位頂尖專家，鼓勵(lì)他們加入進(jìn)來。這些專家視角迥異，出身各不相同。“我們在各個(gè)層面尋求視角不同的專家，不同領(lǐng)域的觀點(diǎn)可以激發(fā)他們的創(chuàng)造力，給予他們強(qiáng)大的力量。正是這個(gè)匯聚經(jīng)驗(yàn)的寶庫激發(fā)了全新的原創(chuàng)方案。”

      除了創(chuàng)意以外不能缺少的還有技術(shù)。兩人竭盡所能尋找具有能力的公司和產(chǎn)業(yè)界合作，想辦法把這架飛機(jī)造出來。他們最終形成一個(gè)由80個(gè)公司組成的大家庭，你可能看不到它們的名字，但重點(diǎn)是它們集合在一起產(chǎn)生的神奇效應(yīng)。這80家公司中只有兩家是來自于飛行界。剩下70多家公司都來自各行各業(yè)，雖然看起來不太相關(guān)，但正是這樣一個(gè)多國、多行業(yè)的商業(yè)集合才讓他們的想法得以實(shí)現(xiàn)。

      總部位于比利時(shí)的跨國化工集團(tuán)索爾維是該項(xiàng)目的第一個(gè)參與者，主要提供制造“陽光動(dòng)力”號所需要的高性能超輕聚合材料。該公司共計(jì)提供超過13項(xiàng)頂尖材料技術(shù)，包括最為重要的儲能電池和駕駛艙材料。項(xiàng)目最大的難關(guān)是如何將充足的能量保存在能量密度為240瓦時(shí)/千克(108瓦時(shí)/磅)的鋰聚合物電池中。這些電池放在四個(gè)機(jī)動(dòng)吊艙中，總重量為400千克(882磅)，占整個(gè)飛機(jī)重量的四分之一。這種超越以往的超高能效比電池讓飛機(jī)實(shí)現(xiàn)可以連續(xù)晝夜飛行的目標(biāo)—飛得越久，電池的儲能就越多。“這讓我們已經(jīng)非常接近一個(gè)概念，就是永久飛行。”安德里說。

      作為另一個(gè)主要合作伙伴，歐米茄集團(tuán)不僅為該項(xiàng)目提供財(cái)政支持，更提供重要的專業(yè)技術(shù)協(xié)助。例如，由瑞士太空界傳奇人物克勞德·尼科里埃爾(Claude Nicollier)設(shè)計(jì)的歐米茄儀表，能指示出飛行路徑和橫移，并且讓飛行員易于閱讀。儀表的顯示清晰可見，并在航空服的衣袖內(nèi)，配備了振動(dòng)報(bào)警裝置，確保飛行員能按儀表發(fā)出的關(guān)鍵訊息及時(shí)做出反應(yīng)。

      歐米茄還研發(fā)了一套有著驚人重量功率比的輕量著陸燈系統(tǒng)。每邊機(jī)翼安裝了一套LED著陸燈，通過與其相連的鏡片增強(qiáng)亮度。機(jī)翼邊緣還安裝了一列強(qiáng)化燈光。這些燈光都受堅(jiān)固的護(hù)窗保護(hù)，而護(hù)窗均以制造Swatch手表的彈性塑料制成。著陸燈與強(qiáng)化燈、護(hù)窗、電源變壓器、連接器及電線的總重量更少于兩公斤。

      ABB和施耐德負(fù)責(zé)了該架飛機(jī)的電氣系統(tǒng)，而法國石油巨頭道達(dá)爾(Total)石油公司旗下的光伏制造商SunPower為其生產(chǎn)了性能最為優(yōu)良的太陽能電池板。1.7萬多塊單晶硅電池平鋪在機(jī)翼和水平穩(wěn)定器上，每塊僅有150微米厚，它們都是根據(jù)輕重、彈性和轉(zhuǎn)化率(高達(dá)22%)挑選出來的。

      這些公司的動(dòng)力是，希望向自己的客戶展示和提供這種難以想象的能效。“它不僅僅是人類挑戰(zhàn)自我的過程，更重要的是這樣的技術(shù)能實(shí)現(xiàn)什么樣的潛力?能為我們帶來什么?如果真能實(shí)現(xiàn)50%節(jié)能降耗的話，那將是一個(gè)非常偉大的創(chuàng)意。”波特蘭說。

      這架飛機(jī)最終所呈現(xiàn)的正是前所未有的結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力學(xué)的完美結(jié)合。巨大翼展如同大型噴氣式飛機(jī)，而重量卻輕如一輛小型轎車。碳纖維結(jié)構(gòu)、推進(jìn)鏈、飛行包線和儀表設(shè)備，所有這一切都得到了重新考量和設(shè)計(jì)，從而達(dá)到了節(jié)約能源、抵抗高空惡劣條件對飛機(jī)材料和飛行員的傷害，以及將重量限制與牢固要求相結(jié)合的目的。

      安德里同時(shí)也是項(xiàng)目的機(jī)械工程師和飛行員，指導(dǎo)飛機(jī)的制造和飛行任務(wù)的準(zhǔn)備工作。他說三年前，在一次實(shí)驗(yàn)過程中，機(jī)翼部分最重要的一根大梁破損了。這是花了他們一年時(shí)間設(shè)計(jì)、一年時(shí)間制造的，工藝非常復(fù)雜，成本非常高昂。這件事情對團(tuán)隊(duì)打擊巨大。“那是最艱難的時(shí)刻，你會開始質(zhì)疑自己，但你需要很快把信心重新塑造起來。”安德里說，他們很快把這種困難轉(zhuǎn)化成了機(jī)會，“我們不會把它看作是一個(gè)失敗就到此為止了。”

      2010年7月7日，安德里有史以來第一次駕駛陽光動(dòng)力號飛機(jī)飛行了26個(gè)小時(shí)，這足以證明飛機(jī)可以只在太陽能的推動(dòng)下進(jìn)行晝夜飛行。此后，他們飛躍了比利時(shí)，抵達(dá)巴黎。2012年，他們應(yīng)摩洛哥國王的邀請首次飛到了非洲。現(xiàn)在，他們已經(jīng)突破了時(shí)間上的限制，這架飛機(jī)既可以飛行一天也可以飛行一周，甚至可以飛行一個(gè)月。

      但也有命懸一線的驚險(xiǎn)時(shí)刻。2013年7月6日，陽光動(dòng)力號降落在美國肯尼迪國際機(jī)場，這比預(yù)計(jì)時(shí)間提前了幾小時(shí)。因?yàn)樵陲w行途中左翼背面的織物出現(xiàn)了長達(dá)2.5米的破洞。安德里當(dāng)時(shí)正在駕駛這架飛機(jī)。當(dāng)?shù)孛婀ぷ魅藛T發(fā)現(xiàn)這個(gè)破洞的時(shí)候，波特蘭一直在一間屋子里來回踱步。他通過無線電和安德里保持通話，直到飛機(jī)安全著陸。安德里說：“好在這個(gè)問題出現(xiàn)在原型機(jī)上，我們還有時(shí)間調(diào)整。”

      他們要想盡辦法制造一架結(jié)構(gòu)極其堅(jiān)固、重量極其輕盈，最重要的是極其節(jié)約能源的飛機(jī)，這樣它才可以在能耗極低的情況下飛起來。但同時(shí)還要求它的材質(zhì)強(qiáng)度與普通飛機(jī)一樣。這正是陽光動(dòng)力號項(xiàng)目最復(fù)雜的地方，也是真正能夠檢驗(yàn)其理念和宗旨純度的標(biāo)準(zhǔn)。

      雖說不是第一個(gè)太陽能飛機(jī)項(xiàng)目，但陽光動(dòng)力號絕對稱得上是最野心勃勃的項(xiàng)目。他們下一個(gè)目標(biāo)是在2015年完成環(huán)球飛行。這次航行將首先在北半球進(jìn)行嘗試，從中東的海灣地區(qū)起航，沿途停留四到五座城市。他們一旦成功，將意味著航空史上，第一次出現(xiàn)了一架沒有燃油，卻能環(huán)繞地球日夜飛行的私人飛機(jī)。這對潔凈客機(jī)的發(fā)展?jié)撃苡芯薮蟮呢暙I(xiàn)。

      不過，安德里和波特蘭并不急于生產(chǎn)那種采用清潔能源的商用大型飛機(jī)，這不是他們的目的。說白了，他們尚不需要考慮如何盈利，他們只想讓這架飛機(jī)成為一座解決能源問題的實(shí)驗(yàn)室和展示平臺。例如，這架飛機(jī)上采用最先進(jìn)的隔熱材料，使熱的散發(fā)降到最低，這樣才能使能效達(dá)到最高。而該飛機(jī)電池外殼的抗低溫技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)用在制造最好的冰箱上。

      “我們所做的就是集成當(dāng)下最好的技術(shù)，來看看我們到底能否擺脫化石能源的枷鎖。”安德里告訴筆者，他現(xiàn)在滿腦子都是明年環(huán)球飛行時(shí)第一次打開艙門時(shí)會是一種什么樣的感覺。