太陽能飛行器

如果說1903年12月17日，萊特兄弟笨拙的飛行器在北卡羅來納州的基蒂霍克起飛，創造航空歷史時，旁觀者感到驚訝的話，那麼他們應該看看1998年8月6日這架符合空氣動力學的飛行器是如何升空的。正如圖片所證明的那樣，它真的能飛。事實上，這架飛機創造了螺旋槳飛機所能達到的最高海拔的新的非官方紀錄。並且，它依靠覆蓋在其獨特形狀的單翼上的太陽能電池提供的能量完成了這一壯舉。

這架名為“探路者Plus”的飛翼翱翔至80285英尺的高度，超過了去年夏天早期版本的“探路者”創下的71530英尺的官方紀錄。這架遙控飛機從位於夏威夷考艾島的巴金沙灘的美國海軍太平洋導彈靶場（PMRF）起飛，並在空中停留了近15個小時，其中有近3個小時的高度超過了它之前的記錄高度。

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“探路者”是在美國國家航空航天局（NASA）環境研究飛機和感測器技術（ERAST）計劃下開發的多架實驗飛機之一，該計劃總部設在加利福尼亞州愛德華茲的德萊頓飛行研究中心。該計劃的座右銘是創造“飛得更慢、更高、更久”的飛機。

這支高空、長航時飛機艦隊旨在成為高層大氣中的科學研究平臺。飛機飛得越慢，它在不改變大氣樣本的情況下捕獲大氣樣本的能力就越強。此類飛機還可以長時間在海洋上空飛行，監測風暴發展，以提供準確的颶風預測，並密切關注森林和其他大片區域，以提供農作物損害或火災的早期預警。測試飛機已經搭載了一個機載即時成像系統（ARTIS）攝像頭，該攝像頭證明了“探路者”作為地球感測平臺的實用性。此外，當衛星覆蓋不可用時，無人機可以用作通訊中繼。

任務宣告中沒有的一個關鍵特性是“更便宜”。這些飛機的設計目的是將500至1000磅的有效載荷運送到75000至100000英尺的高度，並在空中停留2小時至96小時不等。“在站”成本計劃為每小時僅5000美元——而太空梭上進行一項實驗的成本則超過每磅10000美元。

“探路者”的設計者是位於加利福尼亞州蒙羅維亞的創新飛機開發公司AeroVironment Inc.，該公司在1970年代建造了人力驅動的“信天翁”號和“禿鷹”號飛機，後來又製造了太陽能電動“企鵝”號和“太陽挑戰者”號。AeroVironment和勞倫斯利弗莫爾實驗室在1983年建造的HALSOL（高空太陽能）飛機首次實現了“探路者”的基本配置和概念。

目前版本的“探路者”翼展為121英尺，由八個7.5英尺的螺旋槳驅動。它由先進的複合材料、塑膠和泡沫製成，重量僅約600磅。該飛機以約17英里/小時的速度起飛；一旦升空，“探路者”由位於麵包車中的控制站的飛行員控制，很像業餘愛好者駕駛的模型飛機。但與那些改裝過的模型相比，“探路者”就像一隻樹懶——它的巡航速度只有21英里/小時。

“探路者”是AeroVironment公司目前正在開發的兩架太陽能原型飛機——“太陽神”號和“百夫長”號的概念驗證飛行器。這兩款飛行器的翼展均約為200英尺。“太陽神”號是一款超長航時飛行器，它將使用儲能系統在夜間為飛機供電。太陽能電池將在白天為飛行器供電併為儲能系統充電。這種飛行的持續時間可能為數週至數月。“百夫長”號是一種超高空飛行器，可以達到100000英尺或更高的高度，它沒有儲能系統，因此只能在白天執行。

對“探路者”號最近的飛行所做的改動是為了測試將用於“百夫長”號的部件，後者計劃於10月份在德萊頓進行低空試飛，並於明年夏天進行高空太陽能飛行。這些更改包括更高效的電機——以及八個電機，而早期版本有六個電機，翼展從99英尺延伸，並在新翼部分採用了更高效率的矽太陽能電池。這些電池由加利福尼亞州桑尼維爾的SunPower公司製造，它們將接收到的太陽能的19％轉化為電能，而原始“探路者”號的電池為14.5％。

在短短幾年內，“百夫長”號及其初出茅廬的同伴可能會成為翱翔的雄鷹默默的對應物，從它們高聳的熱氣流中觀察地球。