甘本祓

?藍天奇葩陽光動力2號

小e提示：甘老師在他的名著《茫茫宇宙覓知音》的結(jié)尾這樣高呼：“幻想是美好的，而探索則更加美好……”在這里，甘老師繼續(xù)接著第8期的內(nèi)容講解，而本期甘老師講的則是探索的故事

勇做開拓者，立下探索志。

幻想變現(xiàn)實，激勵后來人。

“我想以科學探索的方式來激勵大家，如果你有開拓者的精神，就沒有什么是你做不到的?！?/p>

在宣講“陽光動力”項目時，貝特朗·皮卡爾如是說。

是的，他就是一個以開拓者的精神去奮力進行科學探索而取得成功的勇士。追本溯源，皮卡爾家族就有探索的傳統(tǒng)，他們祖孫三代都是熱情的開拓者、勇敢的探索家。更難得的是三人都以大無畏的精神，用生命挑戰(zhàn)極限，并創(chuàng)造了世界紀錄，成為探索的典范，名留青史。

他的祖父奧古斯特·皮卡爾（Auguste Piccard）是向“高”探索，成為“飛得最高”的人。他提出了用增壓密封艙和熱氣球飛到平流層的基本原理，并于1931年5月27日，與助手保羅·基弗（Paul Kipfer）一起用自己研制的增壓艙乘氣球飛往平流層創(chuàng)造了紀錄，高度為15781米，成為首位用肉眼看到地球曲度的人。

奧古斯特共飛了27次，并曾創(chuàng)造23000米的紀錄。后來，他的探索又轉(zhuǎn)向海洋，發(fā)明并建造了一種深海潛水器。于1953年，他和兒子雅克·皮卡爾（Jacques Piccard，也就是貝特朗·皮卡爾的父親）一起下潛到海底3150米處，成為當時世界上既飛得最高，又潛得最深的人。

貝特朗的父親雅克是向“深”探索，成為“潛得最深”的人。雅克繼承父志，于1960年1月23日，與美國海軍中尉唐·沃爾什（Don Walsh）一起駕駛他參與設(shè)計的深海潛水器—的里雅斯特號（Trieste），史無前例地下潛到海洋最深處的馬里亞納海溝（Mariana Trench）底部，成為潛得最深的人，深度為10916米。

本文主角貝特朗·皮卡爾則是向“遠”探索，成為“航得最遠”的人。1958年3月1日，皮卡爾生于瑞士沃州的洛桑（ Lausanne） ，畢業(yè)于洛桑大學精神病專業(yè)，成為一名精神科醫(yī)生。但家族開拓者的探索傳統(tǒng)使他自幼就是個滑翔飛行迷，1985年他就成為歐洲特技飛行冠軍，后來他又迷上熱氣球飛行，并于1999年3月1日（這天是他41歲生日）至20日，與英國人布萊恩·瓊斯（Brian Jones）一起駕駛百年靈軌道飛行器3號（Breitling Orbiter 3，它是一種特制的混合型氣球，“百年靈”是贊助商的名字）實現(xiàn)了人類首次不間斷乘氣球環(huán)球飛行。歷時19天21小時47分，航程45755千米，成為20世紀最后一個飛行紀錄的締造者。百年靈軌道飛行器3號則珍藏在美國首都華盛頓的國家航空航天博物館供世人觀賞。

傲人的遠航成績并未使皮卡爾停步，而是向更新、更難的領(lǐng)域探索。他高喊出“探索改造世界”的口號，夢想著用更環(huán)保的方式環(huán)球飛行。不久，他倡議研發(fā)一款能載人飛行的太陽能飛機，并用它完成載人太陽能飛機的首次環(huán)球飛行。整個旅途僅由太陽能驅(qū)動，不用航油、又無污染。他不僅希望以此創(chuàng)造新的飛行世界紀錄，而且想借此行動為探索利用清潔能源和提倡創(chuàng)新精神作出貢獻。這就是“陽光動力”項目。在該項目的官方網(wǎng)站的首頁頭條就驕傲地寫著：“陽光動力：一個始于瑞士的夢想”。它的能源為太陽能。那么，大家對太陽能了解多少呢？

?人類首飛平流層紀念銀幣，正面是兩人頭像，左為奧古斯特，右為保羅;反面刻有飛升的日期、高度、氣球形狀和出發(fā)地德國奧格斯堡（Augsburg）

白 話 太 陽 能

說起太陽能，人們也許會感到既熟悉又陌生?？梢哉f，自從人類懂得觀察宇宙以來，就已受到太陽能的“恩惠”。太陽能的本質(zhì)就是太陽的電磁輻射能，它是一個全波譜的輻射，不僅有紅橙黃綠青藍紫的可見光，還有看不見的無線電波（如長波、中波、短波、微波）和射線（如紅外線、紫外線、伽馬射線、X射線）。

其實太陽輻射，也會或多或少地對人類造成一定的傷害，特別是紫外線、伽馬射線、X射線都會極大地傷害人體，甚至可以這樣說，如果太陽輻射毫無阻擋地傾瀉到地球，那我們?nèi)祟惡偷厍蛏系囊磺猩锒紝⒉粡痛嬖冢?/p>

幸好，我們的地球已經(jīng)在“身上”裹了一層厚厚的“氣毯”——空氣（學術(shù)上更習慣稱之為“大氣”）。這層大氣就成了一個有效的過濾器。它只開了兩個天窗，一個是“光學天窗”，它“放進來”可見光、絕大部分紅外線和極小部分紫外線;另一個是“無線電天窗”，它主要“放進來”微波。歸納起來，太陽輻射到地球大氣層外沿的能量，只有一半（51%）穿過大氣層到達地球表面（主要是可見光波和紅外線），即主要送來了光和熱。

小e提示：關(guān)于太陽輻射與地球的關(guān)系是一個異常復雜而有趣的問題，有興趣的讀者可參看甘老師的《生活在電波之中》（湖北少年兒童出版社，2011年1月），下面我們還是從能源的角度聽聽甘老師怎么說？

?皮卡爾（左）與瓊斯駕駛百年靈軌道飛行器3號降落在離埃及首都開羅約500千米的沙漠中

我們將從兩方面來講講太陽能：

從能源的數(shù)量來說，可以做個形象的比喻，如果把太陽每秒鐘輻射到地球的能量全部轉(zhuǎn)換為熱量，大致相當于500萬噸標準煤在完全燃燒后產(chǎn)生的熱量總和?，F(xiàn)在人類每年從地下開采出來的化石燃料，如果都折合為標準煤，大約是100億噸。也就是說，如果能把到達地球的太陽能全部用上，只需半個多小時的太陽能就夠人類一年之需了！而且還是源源不斷、免費地供應(yīng)著。遺憾的是絕大部分太陽能都未加利用，真可惜！

從能源的形式來說，太陽輻射到達地球，大約把它能量的千分之三傳給植物，植物的葉綠素才能進行光合作用，轉(zhuǎn)化為生物能，以合成各種物質(zhì)。據(jù)估計，全球植物全天大約可產(chǎn)生4億噸蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪，同時還釋放出近5億噸氧，為人和動物提供了必需的食物和氧氣，而其余的大部分能量則傳給了大氣、陸地和江河湖海。太陽輻射不僅造就了萬千氣象，左右著地球冷暖，帶來了晝夜和季節(jié)的輪回，而且轉(zhuǎn)化成風能、雷電能、水力能、海洋能等。目前人們把這些能源統(tǒng)稱為“可再生能源”，而它們都是由太陽能轉(zhuǎn)化而成。至于人們目前主要使用的不可再生的化石能源（煤炭、石油、天然氣等）也是幾百萬年前，被埋在地下的動物和植物轉(zhuǎn)化來的。若沒有陽光，哪會有動物和植物。從這個意義上說，化石燃料也是由太陽能轉(zhuǎn)化來的！一句話，除地熱能和潮汐能之外，太陽能是地球上的一切能源之母。

如今，人們常說的“利用太陽能”，并不包括上面提到的由太陽輻射（在自然界中）天然轉(zhuǎn)換成的能源。而只是狹義的指，通過人造的器件和設(shè)備，人為地把太陽輻射的光和熱轉(zhuǎn)換為可再生能源。學者們把它作為一種清潔能源與上述各種能源并列。

?歡呼！皮卡爾（上左）、波許博格（上右）和項目團隊的部份隊友

夢 想 成 真

皮卡爾的夢想就是把太陽能轉(zhuǎn)換為電能，去驅(qū)動飛機，從而既不用航空油料、又無污染，就可實現(xiàn)晝夜兼程地載人環(huán)球飛行。你猜，他的這一想法提出后，主流飛機制造商的直覺反應(yīng)是什么？

那就是：不可能！

皮卡爾決心向“不可能”挑戰(zhàn)！用他的探索熱情去“感動”世界，贏得了許多志愿者和企事業(yè)單位的熱情支持，終于眾志成城，使夢想成真。

皮卡爾在埋頭完善自己計劃的同時，還努力向社會宣傳他的理念。2003年，皮卡爾向瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院詳細介紹了他的計劃，后者立即同意由波許博格牽頭開展可行性研究。波許博格比皮卡爾大6歲，畢業(yè)于該學院，又在美國麻省理工學院拿下了管理學碩士，還當過瑞士空軍的戰(zhàn)斗機飛行員，集工程師、企業(yè)家、飛行家之名于一身。他與皮卡爾真是絕佳的搭配。

果然，經(jīng)過一段緊鑼密鼓地研究和籌備，2003年11月28日，他倆對外界公布：正式創(chuàng)立“陽光動力”項目。皮卡爾是項目的發(fā)起人兼主席，波許博格為項目的首席執(zhí)行官，兩人也將作為未來的太陽能飛機駕駛員進行環(huán)球探索之旅。接著當然就是緊張的創(chuàng)業(yè)和創(chuàng)新。

他們用了兩年時間（2004-2006年），一邊尋求合作伙伴，進行創(chuàng)業(yè)融資;一邊組織科技骨干和自愿者進行創(chuàng)新開發(fā)。據(jù)稱，“陽光動力”項目自創(chuàng)辦以來，已獲得全球8個國家的80多家企業(yè)和100多位顧問的資金與技術(shù)支持。如今該項目團隊的總?cè)藬?shù)為136人，其中包括30名工程師、25名技術(shù)員和22名飛行控制員等。他們喊出了一個響亮的口號：

“腳踏實地行動，共創(chuàng)清潔未來?！?/p>

他們用了兩年時間（2007-2009年），進行原型樣機的建造。2009年6月26日在瑞士杜本多夫空軍基地（Duebendorf） ，皮卡爾和波許博格在800多位嘉賓的見證下，為原型樣機陽光動力1號（Solar Impulse 1，縮寫為Si1，注冊名稱為HB-SIA）的亮相揭幕。接著，就是緊張地試飛和不斷地改進設(shè)計，終于在5年之后（2014年4月9日），皮卡爾在瑞士貝耶納空軍基地（Payerne）舉行新聞發(fā)布會正式宣布：造出了正式成品機—陽光動力2號 （Solar Impulse 2，縮寫為Si2，注冊名為HB-SIB）。

歡呼吧！Si2建成，夢想成真！填補了能晝夜兼程地飛行的載人太陽能飛機的空白，把“不可能”變成了可能。正如聯(lián)合國秘書長潘基文所說：“這是人類歷史上的一大步，為全球所有人都傳遞了一個積極的信號”。

正是：

腳踏實地加油干，夢想成真戰(zhàn)果現(xiàn)。

五年磨出原型樣，再磨五年劍鋒展。

小e結(jié)語：從2004年到2014年，“太陽動力”團隊，真是“十年磨一劍”。下面就該駕著它完成環(huán)球之旅了。要知還有那些精彩，且看甘老師下期分解。