在2011年巴黎航展上太陽能飛機首度亮相，引爆人類對未來飛行的清潔能源的想象。從上世紀七八十年代，隨著成本合理的太陽能電池“太陽能”飛機概念出現(xiàn)。幾十年的發(fā)展，太陽能飛機飛過天空、實現(xiàn)了載人飛行和夜間飛行，但穩(wěn)定的“永久飛行”之道還面臨黑夜的挑戰(zhàn)。不依賴化石能源，不用燃料就可以把飛機送上天，這只是太陽能飛機發(fā)展史上的一小步，但在這一小步的實現(xiàn)的背后，充滿了人類不間斷地嘗試與挑戰(zhàn)，看到過去展望未來。

　　太陽挑戰(zhàn)號：第一架可載人的太陽能飛機

　　單座太陽能飛機，裝有16128片硅電池第一架載人太陽能飛機“太陽挑戰(zhàn)者”號由美國在20世紀80年代初研制成功，它是一架單座太陽能飛機，翼展14.3米，翼載荷為60帕，飛機空重90公斤，機翼和水平尾翼的表面共貼有16128片硅電池，在理想陽光的照射下能輸出3000瓦以上的功率。

　　有效載重和速度非常低，無法完成夜間飛行這架飛機在1981年7月成功地穿越了英吉利海峽，平均時速為54千米，航程290千米。但此時的太陽能飛機尚處于試驗階段，它的有效載重和速度都非常低，僅憑“太陽挑戰(zhàn)者”號機身上的太陽能電池和它區(qū)區(qū)54公里的時速，根本無法完成夜間飛行，而夜間飛行又是太陽能飛機最核心的性能體現(xiàn)，同時也是其最難逾越的技術(shù)障礙。

　　太陽神號無人飛機：最著名的太陽能飛機

　　在人類追逐太陽飛行的歷史上，最著名的一架太陽能飛機是AeroVironment公司為NASA的ERAST(環(huán)境研究機和傳感器技術(shù))計劃研制的“太陽神號”無人機，耗資1500萬美元，由美國國家航天局和美國航空環(huán)境公司聯(lián)合研制。

　　太陽神號比波音747還長，裝有6萬余塊雙面硅板是在1998年末試飛的“百人隊長”的基礎(chǔ)上放大而成，翼展增加12.5米，達到75.3米，是“探路者”的2.5倍，比波音747還長，上翼面安裝有62000塊SunPower雙面硅太陽能電池板，能將接受到的19%的太陽能轉(zhuǎn)換成電能，夏日正午時最高功率可以達到35千瓦。在“太陽神號”上，它還攜帶有液氫染料電池作為太陽能電池的補充，用于為夜間飛行提供能量，在攜帶的液氫耗盡之前，它可以在同溫層連續(xù)飛行兩周。

　　發(fā)動機能耗相當于一個家用吹風機“太陽神”是一種無人駕駛的太陽能飛機。它由設(shè)在加利福尼亞州蒙羅維亞的航空環(huán)境公司負責開發(fā)、制造。飛機上共裝有14個推進器，發(fā)動機消耗的能量同一個標準的吹風機差不多。在早晨陽光不是很強烈時，“太陽神”裝備的太陽能電池可以為飛機提供10千瓦的電能，使飛機能夠以每秒33米的速度爬高。中午時分，電池提供的電能達到40千瓦，飛機的動力性能達到最佳狀態(tài)。晚上，飛機則依靠儲存的電能進行巡航飛行。

　　2001年“太陽神”創(chuàng)下了無燃料飛行器飛行海拔高度的紀錄，飛行高度為29524米。但是，2003年，該機2003年6月26日在在夏威夷考艾島上的美國海軍太平洋導彈靶場發(fā)射，試驗燃料電池系統(tǒng)時遭遇湍流而解體，墜入太平洋。

　　西風號：需要人力“手拋放飛”推送升空

　　“西風”號太陽能飛機是由英國凱奈蒂克國防技術(shù)公司研制的一架太陽能驅(qū)動的無人飛機。最初研發(fā)這種“西風”號無人機是為了拍攝2003年QinetiQ1計劃打破載人氣球世界飛行高度記錄。后來為了軍事應用，以及地球觀察和通信目的，凱奈蒂克公司仍繼續(xù)研發(fā)這種“同溫層飛機”。“西風”的先前型號在2008年8月飛行了83.5小時，創(chuàng)下非正式紀錄。新的型號增強了電池性能來提高能量供給并改進了機身設(shè)計以降低阻力。

　　“西風”號無人機的商務(wù)開發(fā)方說：“經(jīng)證實，使用太陽能系統(tǒng)的飛機飛完兩個完整夜晚，這尚屬世界首例。白天飛機太陽能提供動力飛行并為電池充電，夜間電池放電為飛機提供動力，如此往復。”“西風”號無人機的最高飛行高度為58000英尺(18000米)之多。“西風”號是為高空飛行設(shè)計的，機身脆弱，動力小，因此完全不能依靠自身動力起飛，尋找一種穩(wěn)定可靠的發(fā)射方式，西風“號模型機在美國新墨西哥州成功完成試飛，由于它的自身動力過于弱小，在試飛過程中，3名男子順著風沿著跑道一路狂奔，才總算將它”送“上藍天。

　　Solong無人太陽能飛機：首次實現(xiàn)夜間飛行

　　位于美國加州的AC推進公司是一家小型的研究公司，該公司研制的SoLong無人機利用鋰離子膝上計算機電池存儲能量，而不使用燃料電池存儲能量，從而首次實現(xiàn)了利用太陽能飛行兩個完整夜晚的里程碑。

　　這架飛機沒有任務(wù)適用性，在飛行中要求六名經(jīng)驗豐富的滑翔機飛行員集中精力。保證發(fā)動機在白天的大部分時間不工作以便使更多的太陽能存入電池。而且飛機沒有攜帶任務(wù)載荷，盡管電視攝像機能當作簡單的偵察設(shè)備來使用。此外，這架飛機還需要在夏天白天時間較長的無云天氣和適宜氣候條件下使用。SoLong無人機在飛行過程中獲得的能量不穩(wěn)定，所以，有時候必須滑翔或者滑移。

　　為了保證連續(xù)飛行，SoLong由6名熟練的滑翔機飛行員遙控操縱，使它在白天盡可能依靠上升氣流，關(guān)閉發(fā)動機，折疊螺旋槳進行滑翔，將電池板儲存的能量留到夜間使用。它的飛行特意安排在白晝較長的夏天和基本無云的天氣，機上也沒有其他有效載荷，因此還沒有太大實用價值。Solong局限性在于：需要人力在地面遙控操作，且只適合白晝長的夏季，從這個意義上來說它仍然是失敗者。

　　天空使者號：手動發(fā)射僅飛行5個小時

　　“天空使者”號實際上是蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學院和歐洲宇航局合作設(shè)計的一款太陽能驅(qū)動火星研究飛行器。研究者相信隨著技術(shù)的進步，在10年至20年內(nèi)“天空使者”將能夠抵達火星內(nèi)軌道。

　　2005年初，科學家們建造和測試了首臺原型機，通過手動發(fā)射，該原型機在地球上空持續(xù)飛行了5小時。原型機采用了包括西印度輕木慮芯和碳纖維在內(nèi)的剛性輕質(zhì)材料制作而成。飛行器配備了216塊硅太陽能電池，在理想太陽光條件下可以為飛機提供80瓦特以上的電力。

　　由于擁有小而輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)，“天空使者號”可以裝載一些高技術(shù)設(shè)備。數(shù)字傳感器可以測量高度和空速，這使飛機能夠在諸如海岸或者峽谷之類的目標上空飛行。攜帶的電荷耦合照相機(CCD)可拍攝地面圖像。當飛機自動駕駛出現(xiàn)故障時，科學家還可以通過一個地面控制站監(jiān)控和給飛行中的飛機發(fā)送指令。但這一個飛行器只是停留在“飛行5小時”的研究階段，距離成功飛向太空仍有很遠的差距。

　　太陽驅(qū)動號：世界上最大的太陽能飛機

　　“太陽驅(qū)動”號太陽能飛機于7年前開始研制，樣機2009年出廠，機上僅設(shè)一個座位，未安裝自動導航設(shè)備，飛行完全靠飛行員手動操作，由四臺小型電力發(fā)動機驅(qū)動，由機翼上的太陽能電池板提供電力。從巴黎航展的最新情況來看，太陽驅(qū)動號已經(jīng)實現(xiàn)了長時間的夜間跨國飛行，盡管還不具備民用乘坐的實用功能，但的確是目前太陽能飛機最成功的一次嘗試。

　　在追逐太陽飛行的路上失敗和不完美是一直存在著，即使面對諸多困難，依靠太陽能把人類帶上天空翱翔的夢想依然充滿著無限誘惑。也許40多年后，太陽能飛機承載數(shù)百名乘客進行商業(yè)飛行將不再是夢想。正如冒險家、太陽驅(qū)動號項目負責人貝特朗?皮卡爾說所言：“這不僅是航空業(yè)的一次徹底變化，也是我們社會的一個完全轉(zhuǎn)變”。