全程太陽能源　陽光動力2號環球飛行！

1999年3月，瑞士冒險家、心理醫師皮卡爾以熱氣球完成環球飛行，在17天不間斷地飛行中，他與同伴時常擔心燃料用盡，促使他發下宏願：下一次，我一定要全程採用再生能源。
16年後，2015年3月9日，他所主導「陽光動力2號」飛機，從晴空萬里的阿布達比起飛，全程不使用一滴燃油，動力完全來自零排放的潔淨能源──太陽能。這是全球第一架太陽能永續飛行飛機，創下許多全球首見的記錄。

文／陳淑芬
協力／拜耳材料科技部門
圖片提供／SolarImpulse陽光動力號

這是全球唯一可以辦到日以繼夜、永續飛翔的太陽能動力飛機。它可以一直飛下去，只要駕駛員的體能可以辦到的話。這不只是科技技術與材料極限的挑戰，也將人類的極限推至新的高度。

「當你真心渴望某樣東西時，整個宇宙都會聯合起來幫助你完成。」保羅．科爾賀在寓言小說《牧羊少年奇幻之旅》（The Alchemist）這樣寫道。貝特朗．皮卡爾（BertrandPiccard）發下宏願後，2003年遇到了重要夥伴──安德烈．波許博格（AndreBorschberg），他是工程師兼企業家，還是瑞士空軍前戰機飛行員，兩人理念相合、結為好友，共同進行這項挑戰不可能的宏大夢想──設計、製造出一架以太陽能為動力的飛機，並且駕駛它完成環球飛行。

零燃油、零排放、可載人晝夜飛行

陽光動力飛機早已存在，但一直都處於試驗階段，要「載人完成環球飛行」的偉大冒險，根本是前所未見，也是一項被飛航專業者視為完全不可能辦到的瘋狂之舉。

「15年前，我與貝特朗接觸專業製造飛機的公司，請他們造這架飛機。很快地我們得到的答案是：不可能。但我們知道一定會有解決之道，所以我們決定自己建立專業團隊，自己尋求解法。」被對岸的陽光動力（SolarImpulse,SI）合作夥伴暱稱愛寶叔的波許博格，在2014年4月9日比前一代更大更強的全新設計「陽光動力2號」（SI2，正式登記編號HB-SIB）正式對外亮相時，回憶當初這項大夢想實踐初期所遇到的第一個困境。

於是，身為資深飛行員的企業家波許博格負責建立團隊，領導50名工程師、80組合作夥伴與100位顧問與供應商團隊，進行設計、製造、試飛並制定飛行策略；本身也是懸掛式滑翔冠軍的貝樂爺（對岸SI合作夥伴給皮卡爾的外號，又號老貝，國際輕鬆版宣傳影片則冠以Badass形容）則負責四處奔走，尋求企業的技術支持與贊助，全球合作單位已達上百之數。至於長達35,000公里、總計停留空中500小時的環球飛行航程，則由兩人輪流進行。

挑戰體能極限　5天5夜飛越太平洋

從2003年正式啟動計畫，2012年第一代SI完成飛越美國壯舉，並且創下陽光動能飛機首度記錄：日夜飛行超過26小時，成功實現首次全天候太陽能動力飛行。

他們在摩納哥設立MCC任務控制中心，由一群來自各界的專家一同全程監控其飛行過程。整架飛機僅能搭載一員駕駛，飛行員必須在狹小的駕駛艙（3.8立方公尺）待上10數小時甚至數天，吃、喝、拉、撒、睡都必須在駕駛座完成，還要忍受高空飛行正負40○C的極寒與燠熱，沒有空調與加壓設備，隨時發生致命的可能。飛行中，每3小時休息20分鐘，此時由地面系統協助，但飛機只要傾斜5度，系統就會主動叫醒駕駛！

「你要把每晚睡8小時的習慣，改成一天睡10次，每次睡20分鐘。」愛寶叔表示。為此，除了大量的機艙模擬訓練，愛寶叔每天接受3～5小時的瑜珈訓練，身為專業心理醫師的皮卡爾則以催眠術來讓自己達到「休息20分鐘即可相當於3小時睡眠」的效果。飛行員可將座椅放平；馬桶置於座椅下方，拉開座墊即可出恭，無法沖水，採用特製塑膠袋，下機後更換。

機翼超長、重量又輕的陽光動力飛機，對天候的要求比一般飛機更為嚴苛而敏感。駕駛還必須全程目視飛行，更為了閃避日間繁忙的空中交通，每站皆必須選在深夜或清晨才能降落，由於母國瑞士天氣多變化，2015年3月9日，SI2正式從晴空萬里的阿布達比啟航。最嚴苛的挑戰，就是從第六站南京飛行5天5夜跨越太平洋至夏威夷的旅程──這又是史無前例的另一創舉。

更大更輕更遠　效能更強大

SI團隊擁有精確的天氣預估系統，比天氣預報更準確，是合作夥伴Altran為SI研發的眾多飛航監控系統之一。由於SI2不用燃油，因此不會有燃油耗盡的危機，即便突然遇到壞天氣，也可以在空中停留不動，或繞過氣候不穩定區域飛行，還是可以到達目的地。

可以拔升至聖母峰高度8,500公尺以上的SI2，最高時速為140公里，白天吸收陽光，夜間降至海拔1,500公尺處巡航，以節約能量。採用風力發電的螺旋槳原理，遇到逆風會關掉引擎滑翔以減低耗能，甚至可以倒退嚕！長達72公尺的機翼比一架波音747還長，重量卻僅相當於一輛小車（約2,300公斤），動力約等同於一輛小型摩托車。

為了減輕重量以飛得更高、更遠、更恆久，SI2的碳纖維蜂窩夾層骨架使機身更強固，類似輕鋼架的結構，通體輕薄到可以透光！布滿機翼、尾翼與機身共300平方公尺面積的17,248片太陽能光電板，厚僅135微米（1微米為0.000,001米），其上的塗層可抗紫外線與防水，是Solvay索爾維團隊特別研發的黏合劑，溶液濃度25g/m2厚度僅17微米，一切都是為了使機身更輕。

光電板22.7％能效雖然不及人造衛星的30％，還是比家用16％高上許多，亦更輕薄。白天採集的電可以儲存於優化的四顆鋰聚合物蓄電池裡（置於機翼下的四顆吊艙內，亦各內藏17.5馬力的發動機），以供夜間飛行，比上一代多50％電力，即使遇到陰天也不怕。愛寶叔說SI2實測可以持續飛上一個月不落地。

羽量化的總合　未來生活、航太皆可應用

為了完成史詩般環球飛行的挑戰，SI2必須比前代更堅固、體積更大、功能更強，更必須一克一克減輕重量。供應商們為這架SI創新研發新材料、新工法、新系統，「我們完全將材料的能力延展到極限，」愛寶叔說。

為了盡可能節約電能，鋰聚合物蓄電池內，採用Solvay索爾維的含氟聚合物，能量密度優化至260瓦／公斤，遠比原型機180瓦／公斤高；聚偏二氟乙烯（SolefPVDF）用於兩電極的黏結劑，以減輕蓄電池重量；一氟碳酸亞乙酯溶劑有助於提高離子流量，有助於蓄電池承載更高電流量。以上由Solvay索爾維研發的蓄電池創新解決方案，未來將有助於電動車的發展。

德國拜耳材料科技部專為SI2特別研發微孔發泡PU材料（BaythermMicrocell微細泡棉）提供機身、駕駛艙、艙門、蓄電池隔絕溫度之用，孔隙比現有產品質輕又牢固、效能更佳、重量更輕，可節省的能量是製造它所用能量的70倍，未來可用於冰箱以更加提升節能效果。

駕駛目視擋風窗採用近似玻璃、但更輕的抗刮聚碳酸酯（PC）材料，可取代玻璃並減少燃料消耗與碳排放，其上的塗層可以有效防起霧。這都使得駕駛艙體積雖比前代大3倍，重量卻僅增加2公斤！所有供應商為SI2研發的新材料，尤其是動力系統與輕量化的技術，「未來可用於生活、汽車與航空業上。」皮卡爾說。

機翼超長、重量又輕的陽光動力2號，未來的SI3號將成為無人機，巡航3萬公尺高空，替代人造衛星部分功能。
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潔淨能源迺全球　改變世界的未來

許多人問皮卡爾與愛寶叔：為什麼要做這件事？這會為他們帶來什麼利益？皮卡爾總是不厭其煩地回答，他們從來都不是為了商業利益，而是要證明開拓進取的精神、創新與潔淨能源科技，是可以改變世界的，駕著這架陽光動力號環球飛行，就是要傳達這項理念。

最終，這架以陽光為動力的飛機將設計成無人機，第三代SI3將在3萬公尺高空巡航，取代人造衛星部分功能──目前射程最遠的飛彈、飛升最高的戰機也達不到這高度。畢竟，要發射一顆人造衛星，極其耗費能源，而且，製造一顆衛星成本約為2～4億美元，送它入太空的火箭成本約2.5億～3億美元。SI3將大大節省成本。這對於所有贊助商來說，潛力商機無限！