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日期: 2026-05-18 | 來源: MIT科技評論 | 有0人參與評論 | 字體: 小 中 大
1999 年 3 月，瑞士心理醫生貝特朗·皮卡爾（Bertrand Piccard）與英國飛行員布萊恩·瓊斯（Brian Jones）完成了人類歷史上首次不間斷熱氣球環球飛行。降落時，3.7 噸丙烷只剩 40 公斤，這讓貝特朗立誓：下壹次環球，他要徹底擺脫燃料。這個念頭催生了壹架翼展 72 米、重量只相當於壹輛小貨車的太陽能飛機問世，它被命名為 Solar Impulse 2。
2026 年 5 月 4 日清晨 6 時 30 分，墨西哥灣（Gulf of Mexico）的海面上，壹架翼展超過波音 747，周身幾乎覆蓋著光伏電池的銀白色巨型飛機，在連續飛行了 8 天 14 分鍾後，被自主系統操控，完成了壹次受控迫降，隨即因復合材料機身不具備浮力而沉入海底。這架飛機名為 Skydweller，屬於壹家民營航空公司。不過，它也曾是 Solar Impulse 2，壹架拾年前第壹次用零燃料完成環球飛行的純太陽能飛機，最終以壹種悲壯的方式，為第贰程畫上了帶有遺憾的句號。
8 天 14 分鍾的絕唱
根據飛機現任運營方 Skydweller Aero 發布的官方說明，這架飛機 4 月 26 日清晨從美國密西西比州的斯滕尼斯國際機場起飛，參與美國海軍艦隊演習 FLEX 26 任務，擔任自主海上巡邏平台。在演習期間，飛機連續在基韋斯特附近海域執行了 4 天以上的多源情報傳感任務，搭載的載荷包括 AN/ZPY-8 合成孔徑雷達、FLIR 380X HDc 光電/紅外成像系統，以及 AIS 船舶跟蹤設備。
4 月 30 日，演習結束後，飛機繼續滯空，等待壹股橫掃墨西哥灣的大型冷鋒過境，它先在基韋斯特壹帶盤旋，隨後轉移至古巴以南、開曼群島以北的空域，進行了約 1 天半的“天氣性等待”。5 月 3 日，飛機連續飛行時長已突破 7 天，卻在當晚返航斯滕尼斯機場的途中，遭遇了遠比預報嚴重的湍流和垂直氣流，極端氣象消耗了遠超預期的電能，機載儲備最終耗盡。
5 月 4 日清晨，最後的記錄顯示，自主系統執行了受控水上迫降，隨後機身沉沒。機上無人，無人員傷亡。美國國家運輸安全委員會（National Transportation Safety Board, NTSB）的初步報告指出，飛機在墜海前出現動力損失，詳細調查仍在進行。
起點：壹個心理醫生的執念
Solar Impulse 的故事，要從壹次熱氣球環球飛行講起。貝特朗·皮卡爾出身於瑞士著名的探險家族。祖父奧古斯特·皮卡爾（Auguste Piccard）是平流層飛行的先驅，父親雅克·皮卡爾（Jacques Piccard）則曾駕駛深潛器抵達馬裡亞納海溝最深處。1999 年的熱氣球壯舉完成後，貝特朗萌生了壹個看似異想天開的設想：造壹架不需要任何燃料的飛機，繞地球壹圈。
2003 年 11 月，貝特朗與洛桑聯邦理工學院（EPFL）合作完成可行性研究，並正式對外宣布啟動 Solar Impulse 項目。EPFL 的研究主任斯特凡·卡齊卡斯（Stefan Catsicas）對此熱情高漲，他看到了這架太陽能飛機成為“飛行實驗室”的潛力。
不過，工程師安德烈·博爾施伯格（André Borschberg）主導的研究結論顯示，技術上可行，但前路艱難，當時沒有任何航空業專家相信這能實現。安德烈擁有 EPFL 機械工程碩士學位和麻省理工學院（MIT）的管理學碩士學位，曾任職瑞士空軍飛行員。贰人由此結成搭檔，壹位負責願景與傳播，壹位負責工程與執行，並開啟了長達拾余年的合作。
項目的資金最終累計達到約 1.7 億瑞士法郎（壹說 1.5 億歐元），贊助方包括歐米茄、索爾維、迅達集團、ABB 集團、谷歌，瑞士政府也提供了約 600 萬瑞士法郎的支持。技術合作伙伴中，歐洲航天局（European Space Agency, ESA）和法國達索（Dassault）提供專業咨詢，光伏電池由美國太陽動力公司（SunPower）提供。這讓該團隊的規模最終擴展至 50 名工程師與約 80 家技術合作伙伴。
2009 年 12 月，原型機 Solar Impulse 1 完成首飛；2010 年 7 月，它完成了壹次 26 小時的飛行，其中包括近 9 小時的夜航，首次證明太陽能飛機可以穿越黑夜。隨後，這架飛機在 2012 年完成了從瑞士到摩洛哥的洲際飛行，並於 2013 年分段飛越美國。
圖 | Solar Impulse 2 的航線（來源：Wikipedia）
Solar Impulse 2：讓壹架飛機實現所有的“不可能”
環球飛行需要更可靠、更耐久的飛機。因此，Solar Impulse 2 於 2014 年 4 月公開亮相，2014 年 6 月完成首飛，其規格放在今天看依然驚人。
飛機翼展達 71.9 米，僅略小於空客 A380，比波音 747 還寬；全機重量僅約 2.3 噸，相當於壹輛 SUV。機身和機翼采用碳纖維與蜂窩夾芯復合材料，機翼內由 140 根碳纖維翼肋以 50 厘米間距構成骨架；機翼、機身和水平尾翼上鋪設著 17,248 塊單晶硅光伏電池，每塊僅 135 微米厚，總面積約 269.5 平方米，峰值發電功率 66 千瓦，日發電量可達約 340 千瓦時，電池轉換效率達 23%。
儲能采用肆組鋰聚合物電池，由韓國電池公司 Kokam 制造，單組 41 千瓦時，能量密度為 260Wh/kg，總重 633 公斤，約占飛機總重的肆分之壹。動力系統是肆台無刷無傳感器電機，單台峰值功率 13 千瓦（17.4 馬力），驅動直徑 4 米的雙葉螺旋槳，轉速被減速器限制在 525 轉/分以內，電機效率高達 94%~97%。非增壓座艙僅 3.8 立方米，飛行員可在其中獨自待上壹周，最高飛行高度可達 12,000 米。
為了把每壹克重量都用在刀刃上，團隊聯手了壹批先進材料廠商：拜耳材料科學（Bayer MaterialScience）開發了高密度隔熱泡沫用於電池保溫，索爾維研制了提升鋰電池能量密度的電解液，迪西雄（Decision）公司則制造了當時最輕的碳纖維結構件。博爾施伯格後來回憶，“傳統民用和軍用飛機制造商認為不可能的事，被壹個小團隊的工程師做成了。”
這架飛機的飛行策略同樣精巧：白天爬升到約 8,500 米以上的高度，實現最大化采光、儲能；夜間下降到約 1,500 米的高度進行巡航，靠電池維持 4 台電機運行。巡航速度僅為 45~90 公裡/小時，最大爬升坡度僅 5 度，也正因此，壹股小小的湍流就足以讓它失去平衡。
505 天環游地球，最難的壹步是睡眠
2015 年 3 月 9 日，Solar Impulse 2 從阿布扎比起飛，開始首次太陽能動力的環球飛行。整段航程規劃分為 12 段，最終分 17 段飛完。向東依次經停阿曼、印度、緬甸、中國、日本名古屋、美國夏威夷、加州硅谷、鳳凰城、塔爾薩、代頓、利哈伊谷、紐約，越大西洋抵塞維利亞，再經開羅，最終在 2016 年 7 月 26 日重返阿布扎比。
整趟旅程歷時約 16 個半月（505 天），總飛行距離約 42,000~43,000 公裡，累計飛行時間約 500 小時，全程未消耗壹滴燃料。兩位飛行員輪流執飛：為了減輕重量，座艙只能容下壹人。
其中最亮眼的章節或許是安德烈獨自駕駛 Solar Impulse 2，從日本名古屋飛越太平洋抵達夏威夷，連續飛行 117 小時 52 分鍾，跨越 8,924 公裡。在國際航空聯合會（FAI）的認證中，這壹成績打破了史蒂夫·福塞特（Steve Fossett）此前保持的單人不間斷飛行世界紀錄，並被吉尼斯世界紀錄收錄。在漫長的獨自飛行中，安德烈的睡眠被切分為壹天 10 次、每次 20 分鍾，只能用瑜伽和冥想保持清醒。
但這壹段經歷也幾乎讓項目終結。降落夏威夷後的技術檢查發現，飛機電池為應對高空低溫，配置了厚厚的高密度泡沫隔熱層，這反而使其在高強度持續放電下散熱不暢，出現了不可逆的損傷。Solar Impulse 2 在機場停飛近 10 個月，團隊為其增加了電池冷卻系統，環球飛行直到 2016 年 4 月才得以恢復。
抵達阿布扎比那壹刻，時任聯合國秘書長潘基文通過通訊向貝特朗致敬：“這是歷史性的壹天，不僅屬於貝特朗船長和 Solar Impulse 團隊，也屬於全人類。”項目從立項到完成，整整 13 年。貝特朗此後多次強調，他們並不想革新航空業，只是想“在人心中掀起壹場革命”，證明清潔技術真正可行。
轉手與轉向：從清潔能源旗幟到自主長航時平台
環球飛行的慶功結束後不久，Solar Impulse 團隊曾設想過以這項技術為基礎，開發平流層無人機，與彼時谷歌、臉書（Facebook）的類似項目競爭。但最終走出來的，是另壹條道路。
2017 年，壹家名為 Skydweller Aero 的初創公司成立。兩年後，Solar Impulse SA 以未披露的金額將這架飛機連同相關知識產權壹並出售給了 Skydweller。Skydweller 總部設在美國俄克拉荷馬城，在馬德裡和西班牙阿爾巴塞特設有工程與試飛設施，目標是把這架原本由人駕駛的太陽能飛機改造為可以連續飛行 30~90 天的自主無人平台，像“偽衛星”壹樣長期滯空，面向海上情報監視偵察（ISR）、電信中繼、通信、環境監測等市場，填補衛星持續覆蓋能力不足與傳統飛機續航有限之間的空白。
把壹架本來由機械操縱的有人機改成全自主無人機，技術上的核心挑戰是可靠性：壹次 30 天的飛行就要求飛機 99% 可靠，這意味著，每壹個可能失效的關鍵部件都需要叁重甚至肆重冗余。Skydweller 的工程師在俄克拉荷馬城專門搭建了壹個系統集成實驗室，用與真機相同的航電、飛控計算機以及舵機測試架，在地面上反復模擬各類失效場景下的備份切換。
公開記錄顯示，收購完成後，2020 年 11 月，飛機首次以“Skydweller”的名義開始飛行，這個版本的太陽能飛機加裝了電傳操縱系統，由飛行員陪同，但人類全程不觸碰操縱杆。2021 年 4 月，其完成了“可選有人駕駛”飛行，由地面操作員遙控飛機；2023 年初，飛機完成首次自主飛行，符合西班牙民用航空局（AESA）的安全等級要求。
2024 年，試飛主基地遷往密西西比州斯滕尼斯國際機場，並在此完成全球首次太陽能飛機完全無人自主飛行；2025 年 7 月，美國海軍公布與 Skydweller 合作完成的 73 小時連續無人飛行，載荷驗證了海上情報監視偵察能力；直到 2026 年 4 月，飛機參與海軍 FLEX 26 演習，完成 8 天 14 分鍾的自主飛行後受控迫降。
技術層面，Skydweller 宣稱其飛行器管理系統實現了肆重冗余和自愈算法：某個失效的冗余通道可以在飛行中被自動關閉、修復並重新接入，使整機維持肆重冗余。首席執行官羅伯特·米勒（Robert Miller）把自己的飛機定位為“地理平面”：與空客旗下的 Zephyr 這類工作在 2 萬米以上的薄壁飛行器不同，Skydweller 選擇在傳統監視機的中等高度運行，依靠機身強度和任務規劃應對天氣。
不過，太陽能長航時飛行始終是個高風險方向，此前的成功案例寥寥無幾。航空環境公司（AeroVironment）的 Helios 原型機 2003 年在太平洋上空因湍流解體；空客的 Zephyr 在 2022 年 8 月也曾在亞利桑那（Arizona）上空遭遇強風後破碎墜毀。Skydweller 此前壹直保持著零事故記錄，直到 2026 年 5 月墜入海底。
技術之憾：壹道贰拾年未填平的裂縫
在墜機報告中，Skydweller 強調，飛機已經進行了 8 天的自主任務，沒有出現故障，最終迫降是在持續極端氣象耗盡能量後“有控制的結束”。對於壹架號稱追求“永久滯空”的實驗機來說，這暴露了太陽能長航時飛行中最根本、也最難解決的問題：能量裕度太薄。太陽能飛機運行的全部邏輯系於壹個等式：白天采集的太陽能，必須大於“白天飛行所耗加上足以撐過整夜的電量”。
這個等式在晴朗平穩的大氣裡成立，但安全余量極小。壹旦遭遇遠超預報的湍流和垂直氣流，飛機被迫額外耗電維持姿態，就會提前用盡留給夜晚的電能。贰拾多年過去，如何讓太陽能飛機在不理想的天氣裡維持能量平衡，工程上依然沒有可靠答案。
此外，讓 Solar Impulse 2 飛起來的設計，恰恰也讓它變得更脆弱。72 米翼展的飛機，總重只有 2.3 噸，翼載荷接近滑翔機量級。對比與其大小接近的波音 747，後者空機就重達約 180 噸，滿載時接近 400 噸，壹台發動機就有肆伍噸重。常規飛機遇到亂流可以加大推力穿過去，Solar Impulse 2 卻缺乏抵擋惡劣天氣的多余動力和結構余量。
Solar Impulse 2 是當時世界上唯壹壹架用數千飛行小時真正驗證過“全尺寸、多晝夜連續能量平衡”的機體，是壹個無法復制的試驗台。墜海意味著拾年積累的飛行數據連續性就此中斷，後續機型的關鍵驗證只能在新機上從頭再來。加之碳纖維機身沒有浮力，落水即沉，記錄設備與物理殘骸壹並沉入海底，事故調查也變得更加困難。
究竟是能量模型算錯了，還是自主系統判斷錯了？美國國家運輸安全委員會只確認動力損失是直接原因，自主決策棧、能量管理軟件、還是太陽能到電池的平衡，到底哪壹環先失效，仍未厘清。
回望 2015 年，安德烈駕駛這架飛機跨越太平洋時，他是靠實時手動管理過熱電池、憑經驗決定何時爬升儲能，才讓飛機平穩通過最危險的航段。無人化之後，這些原本由人類飛行員作出的判斷全部移交自主系統。天氣突變時，系統是否會像壹個身經百戰的人類飛行員那樣，更早改航、更早爬升、甚至放棄任務先保住飛機？我們不得而知。
未完成的歸途
按照 2019 年的出售協議，Solar Impulse 2 在完成研發任務後本應返回瑞士，永久陳列於盧塞恩的瑞士交通博物館。墜海讓這壹計劃永遠無法實現。貝特朗與安德烈在事故後無不惋惜地表示：“Solar Impulse 團隊對這架重要技術旗艦的損失感到悲傷。”
從壹個心理醫生的環球夢想，到工程師們用拾多年時間打磨出的飛行實驗室，再到被改造為肆重冗余的自主長航時平台，Solar Impulse 2 的技術血脈從未更改。經過它驗證成立的輕質結構、能量管理、飛行策略與單機長航時能力，正是無人持久飛行中最為關鍵的幾塊基石。
然而，壹架誕生於永久中立國瑞士、最初為推廣清潔能源而生的飛機，最終在為美軍執行海上巡邏演習的歸途中沉入墨西哥灣海域，這是個聽起來有些黑色幽默的故事。從“前世”帶有理想主義色彩的遠征，到“今生”的實用至死，Solar Impulse 2 最終做到的，已經遠超人們壹開始在它身上寄托的想象。
最後壹次飛行的 8 天 14 分鍾，作為壹次 FAI 尚未審定的連續自主太陽能飛行紀錄，仍將被 Skydweller 記入檔案。但對許多壹直關注它的人來說，更難忘的或許仍是 2016 年 7 月 26 日的那個清晨：在阿布扎比的阿爾拜汀執行機場，風笛與鼓聲中，壹架不耗壹滴燃料的飛機，完好無損地降落在自己出發時碾過的跑道上。- 新聞來源於其它媒體，內容不代表本站立場！
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