Solar Impulse 2和它的开发团队
2014年4月9日这一天，瑞士一家80多人的科技团队正式发布其第二代太阳能单人驾驶飞机Solar Impulse 2，一些更具先进性的产品特性随着发布会进程逐渐被揭示，这个有着近12年发展历史的Solar Impulse项目团队，正一点点地兑现他们当初的承诺：依靠太阳能让他们的飞机在中途无能源补给的情况下，环游地球一圈。
从2003年到2006年的三年时光里，团队不仅仅致力于在理论上印证这种利用绿色能源飞行的可行性，与此同时更为重要的是，他们还要训练飞行员尽可能适应长时间的飞行。也因此团队在模拟飞行方面下足了功夫，譬如在有限的驾驶舱空间中为飞行员创造良好而舒适的飞行环境，从而帮助飞行员比较舒服地飞下漫长的全程等等。
2006年起，他们又花了三年的时间开发出第一代飞机Solar Impulse HB-SIA(实际上，Solar Impulse 2 在初期的研发代号为HB-SIB)。这架飞机首先于2009年的12月被投入正式的飞行测试;2010年7月7日至8日在媒体和观众们的瞩目之下终于完成了一次26小时的试验飞行;而接下来被媒体记录下来的正式飞行试验则是大约2年以后的2012年，Solar Impulse HB-SIA成功花了大约一周的时间从瑞士途经西班牙领空飞至摩洛哥;2013年的5月份，这架飞机被运往至美国，从位于美国西部的加利福尼亚州起飞，从西向东至美国东海岸的纽约。
Solar Impulse项目团队的做事风格就像互联网公司那样，在对HB-SIA不断进行飞行测试的过程中，第二代太阳能飞机也悄无声息地于2011年投入研发。伴随着又一个三年的走过，该团队两名皆来自瑞士本土的核心创始人Bertrand Piccard和André Borschberg如今终于拿出了这个崭新的成果。团队计划于2015年的3月份，让Solar Impulse 2飞机从波斯湾地区起飞，按照计划先后飞越阿拉伯海、印度、缅甸、中国、太平洋、美国、大西洋、南欧或北非，最后飞回始发地。在旅途中，团队考虑到飞行员的体能问题，会每隔几天让飞机降落并更换飞行员，并与当地政府、和学校展开交流，但不会额外补充能源。
据《3S新闻周刊》收集网络资料了解到，Bertrand Piccard 1958年出生在一个“探险世家”中，Bertrand的祖父是一名气球飞行器驾驶员，而其父则从事于海底探测的相关工作，受家庭一定程度的影响，Bertrand本人后来也成为一名精神病学家兼气球驾驶员，直到创立Solar Impulse团队并担任总裁至今，他时刻关注并看好清洁能源的前景，并愿意打破在许多人看来已经理所当然的事情，比如人们就该乘坐燃料飞机，太阳能离航空业还很远等等，在他看来，世界需要他这种改变未来生活的人来创造一个属于太阳能航空飞行产品的新市场。
相对来说，另一名创始人André Borschberg则更加务实，他是职业飞行员出身，曾在瑞士空军服役超过20年，驾驶过多种型号的战斗机，谙熟飞机的各方面性能;退役后，从小就痴迷于航空科技的他也成为了Solar Impulse项目的发起人之一，并担当着团队的CEO，带领整个团队开发太阳能飞机，从此为自己开创了另外一条航空飞天梦。
曾有国内财经类媒体将此二人比喻为“双子星”搭档。当一个热爱冒险且敢于挑战墨守成规的人和一个实践经验老道的人决定在一起做一件事时，其执行力往往不可估量。Solar Impulse 2的诞生，或许正好印证了这一点。
这架太阳能飞机的特色与细节
有关Solar Impulse 2飞机的性能介绍目前在国内不少科技网站已有梗概性的介绍，但笔者在此还需要具体地呈现有关这家飞机的细节。
Solar Impulse 2在能源、材料、动力、设计等方面可谓是顶尖技术的集大成者，团队与Solvay、Omega、Schindler、ABB等几十家拥有领先技术的公司有紧密的合作关系，所以当这些合作伙伴有了新的技术成果时，在这架太阳能飞机上或许都能看得到。
从机身整体方面着眼，开发Solar Impulse 2飞机的工程师们尽可能选用更轻、更坚固的材料让飞机轻巧耐用。他们使用了商业高性能游艇才会使用的一种特殊的轻薄材料来作为这驾太阳能飞机的主要材质;且材料使用比例已经占到飞机整体架构的83%;机身整体的板材也采用特殊的夹层技术处理，从正常飞机的每平方米100克下降到25克;而机舱部位的保护层也使用了一种碳纤维材料，并不再使用行业一直以来广泛应用的环氧树脂材料，从而提升了机舱部位在飞行过程中遇到空气阻力时的抵抗能力。
相对于一架波音-747-8I型飞机总长为68.5米的机翼，Solar Impulse 2的机翼总长则达到了72米。机翼的上表面被太阳能电池板覆盖，加之机身和水平尾翼上表面安置的太阳能电池，飞机整体累计由17248块135微米厚(这种厚度和人头发的平均粗细差不多)的单晶硅电池构成，而机翼上的电池数量占据了其中的大多数。目前来看，家用太阳能板的电池利用率达到了16%左右;安置在地球卫星上的太阳能电池利用率目前维持着最高的利用率，达到30%;而Solar Impulse 2上的太阳能电池利用率，则介于二者之间，约为22.7%，这一表现在业内已属领先。
为让引擎系统更加优化，Solar Impulse 2的工程师们也为飞机的引擎同样设计了碳纤维材质，机翼上总共有4台引擎，每个引擎则包含了一台发动机，一块锂聚合电池，以及我们熟悉的螺旋桨装置。电池是该引擎装置的核心，为了不增加额外的重量，电池本身也使用了由特殊化学链聚合的材料，并足够耐氧化;因为前面提到飞机采集太阳能后的实际转化率实际上只有22.7%，所以如何把五分之一的有效光能利用起来才能真正决定飞机可以飞得更长久。工程师们选择了Solvay和Bayer MaterialScience两家公司为他们的飞机引擎电池做足了电池材料上的优化，为了提高电能密度，他们首先在电池上附着一种胶状材料，另外每块电池还配套了带有细微孔隙的高硬度隔层板，保证飞机引擎在高空中温度不会降到-20℃以下。此外，引擎发动机和电力系统也采用了一些以往应用还很少的前沿科技，特别是整个引擎电力系统可以直观向工程师或飞行员呈现需要的可视化数据。实际上，留给飞机工程师们最大的挑战就在于让飞机在高空极端环境下，保持动力系统的稳定运行。由此来看市面上的一些最新材质、加工和信息技术已足以支撑太阳能飞机的稳定运行了。
舒适的空间、感知和智能系统有效提升驾驶体验。Solar Impulse 2首先为飞行员驾驶舱设计了3.8m³的空间，对应的人体工程学设计也让飞行员放倒自己的驾驶椅后，舒适地睡上一觉且不觉得憋闷。此外，由于与传统飞机在架构上就不同，这架太阳能飞机没有配备普通飞机应该装备的稳定增强系统，这项装备对于飞机的稳定性有很大帮助。所以研发团队考虑将另一项类似自动驾驶的功能嵌入到飞机的飞行系统当中，但它有一个新的名字叫“监控及预警系统”，一言以蔽之，这项系统不仅帮助飞行员实现自动驾驶，还可以监视飞机整体、飞行员和电力系统是否存在异常或安全隐患。这里特别要提到的是为飞行员提供的一套感知功能，在传统的飞行任务中，飞行员们需要处理一些看到或者听到的大量飞行信息，然而这些并不利于飞行员专注于本身的任务，特别是对于长途飞行来说，还会增加疲劳度。Solar Impulse 2团队注意到了这一点，并通过一些振动感知技术，减少飞行员靠视觉和听觉来获取信息的频次，比如飞机中还配备了高精度感知的传感器，能够很敏感地测量飞机的倾斜角，当机身倾斜角度数超过5°时，驾驶系统就会通过飞行员的手臂套筒传递频率振动，以及时告知飞行员飞行状态;另一方面，飞行员本身的驾驶状态也严格受到飞行系统的监控，包括他们的心跳频率和疲劳度，通过相应的感知设备，飞机能够马上检测出一个准确的结果，并推断飞行员是否应该休息或取消本来的飞行计划。据统计，来自Solar Impulse 2和人身上受到监控的数据类型加起来已有100多项，在实现全感知的同时，突出飞行的安全性和稳定性。值得一提的是，“监控及预警系统”的硬件端仅有10斤重，功率也只有50瓦。
一些人性化的设计和第三方配套服务设施也为Solar Impulse 2增添了几分活跃的色彩，但相比于我们熟知的一些主流依靠互联网思维打造的交通工具，比如Tesla汽车，在功能体验方面的确还差了一些，但对于传统飞机来说，它确实是革命性的。最明显地要数这架飞机首度为飞行员配备了50kb/s的低宽带服务，他能让飞行员在休息时间观看当地直播。目前，团队在瑞士的网络合作伙伴Swisscom专为此提供支持，当飞机进行跨国飞行时，团队还需和其他国家的网络运营商建立合作关系。另外，诸如飞行员的高海拔专家健康诊断、个性化营养餐饮等服务也垂直地进入到飞行系统之中，给飞行过程带来更多保障。
正在打开的太阳能飞行市场
Solar Impulse项目的团队正专注的毕竟还是类似于挑战技术极限和世界纪录的事情，如何让太阳能飞机走向市场、落地于应用和服务，也是人们非常关注的。《3S新闻周刊》通过在团队官方网站的采访留言也得到了一些积极的回应，据其一位负责对外宣传的官方发言人表示，项目团队十分愿意让技术为市场所用，并期待5年以后，能够看到太阳能飞机被量产，用于运输、生产以及短途任务飞行等领域，这位发言人甚至郑重地表示，太阳能飞机会将承载十分之一的航空发展史。
在测绘地理信息科学领域中，比如是否可以利用Solar Impulse 2太阳能飞机进行国内的航空测绘，的确是一件值得关注的事情。但从当前来看，似乎还有很长一段路要走，包括政策上对太阳能飞机的飞行管制，以及新能源的使用标准，还有市场上的培育，目前都还是空白，垂直应用也或将在几年以后才见分晓。不过，在Solar Impulse 2发布之日，相关新闻就通过爱德曼国际公关公司分发给中国的各大媒体，包括3sNews中国地理信息产业网，也可以说明Solar Impulse项目团队比较看重中国市场，并希望垂直领域都能广泛关注。《3S新闻周刊》也将持续关注并对接这家充满传奇色彩的太阳能飞机制造公司，并寻找和地理信息行业结合的契机。但笔者需要在此谈谈太阳能飞机在全球特别是欧洲地区的发展近况。
代表了全球超过240家航空公司和84%的全球航空交通系统的IATA(国际航空运输协会)，已正式向Solar Impulse 2提供起飞和落地的通讯技术与操作的支持，此外，该协会也联合欧洲各地域的政府部门及航空公司为这架飞机提供相关的服务。目前，有38个欧洲国家领空开始向Solar Impulse 2提供业务协助。未来，这款太阳能飞机会和所有的民航客机一道，共同接受日常机场站飞行与降落的通讯指挥。
无独有偶，有一家数据分析公司也通过飞行任务控制中心专门为Solar Impulse 2提供实时飞行监测的支持，这个公司利用实时的气象数据流、高质量的光谱现象模型和飞机起飞的决策标准，结合一些概率分布的算法得出一些可靠的分析成果，从而为长途飞行提供一些行之有效的综合策略。另外，在瑞士本地，一家看中Solar Impulse 2划时代意义的商业保险公司也基于此推出了对应的保险产品。所有的服务将逐渐支撑起太阳能飞机这一新兴的市场，并拉动与之相关的新领域服务。（文丨本刊编辑 陈启临）
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