传奇太阳能飞机坠海：翼展超波音747，环球飞行不耗一滴油

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（来源：DeepTech深科技）

1999 年 3 月，瑞士心理医生贝特朗·皮卡尔（Bertrand Piccard）与英国飞行员布莱恩·琼斯（Brian Jones）完成了人类历史上首次不间断热气球环球飞行。降落时，3.7 吨丙烷只剩 40 公斤，这让贝特朗立誓：下一次环球，他要彻底摆脱燃料。这个念头催生了一架翼展 72 米、重量只相当于一辆小货车的太阳能飞机问世，它被命名为 Solar Impulse 2。

2026 年 5 月 4 日清晨 6 时 30 分，墨西哥湾（Gulf of Mexico）的海面上，一架翼展超过波音 747，周身几乎覆盖着光伏电池的银白色巨型飞机，在连续飞行了 8 天 14 分钟后，被自主系统操控，完成了一次受控迫降，随即因复合材料机身不具备浮力而沉入海底。这架飞机名为 Skydweller，属于一家民营航空公司。不过，它也曾是 Solar Impulse 2，一架十年前第一次用零燃料完成环球飞行的纯太阳能飞机，最终以一种悲壮的方式，为第二程画上了带有遗憾的句号。

图 | 拥有银色机身的 Skydweller（来源：Skydweller Aero）

8 天 14 分钟的绝唱

根据飞机现任运营方 Skydweller Aero 发布的官方说明，这架飞机 4 月 26 日清晨从美国密西西比州的斯滕尼斯国际机场起飞，参与美国海军舰队演习 FLEX 26 任务，担任自主海上巡逻平台。在演习期间，飞机连续在基韦斯特附近海域执行了 4 天以上的多源情报传感任务，搭载的载荷包括 AN/ZPY-8 合成孔径雷达、FLIR 380X HDc 光电/红外成像系统，以及 AIS 船舶跟踪设备。

4 月 30 日，演习结束后，飞机继续滞空，等待一股横扫墨西哥湾的大型冷锋过境，它先在基韦斯特一带盘旋，随后转移至古巴以南、开曼群岛以北的空域，进行了约 1 天半的“天气性等待”。5 月 3 日，飞机连续飞行时长已突破 7 天，却在当晚返航斯滕尼斯机场的途中，遭遇了远比预报严重的湍流和垂直气流，极端气象消耗了远超预期的电能，机载储备最终耗尽。

（来源：Skydweller Aero）

5 月 4 日清晨，最后的记录显示，自主系统执行了受控水上迫降，随后机身沉没。机上无人，无人员伤亡。美国国家运输安全委员会（National Transportation Safety Board, NTSB）的初步报告指出，飞机在坠海前出现动力损失，详细调查仍在进行。

起点：一个心理医生的执念

Solar Impulse 的故事，要从一次热气球环球飞行讲起。贝特朗·皮卡尔出身于瑞士著名的探险家族。祖父奥古斯特·皮卡尔（Auguste Piccard）是平流层飞行的先驱，父亲雅克·皮卡尔（Jacques Piccard）则曾驾驶深潜器抵达马里亚纳海沟最深处。1999 年的热气球壮举完成后，贝特朗萌生了一个看似异想天开的设想：造一架不需要任何燃料的飞机，绕地球一圈。

2003 年 11 月，贝特朗与洛桑联邦理工学院（EPFL）合作完成可行性研究，并正式对外宣布启动 Solar Impulse 项目。EPFL 的研究主任斯特凡·卡齐卡斯（Stefan Catsicas）对此热情高涨，他看到了这架太阳能飞机成为“飞行实验室”的潜力。

不过，工程师安德烈·博尔施伯格（André Borschberg）主导的研究结论显示，技术上可行，但前路艰难，当时没有任何航空业专家相信这能实现。安德烈拥有 EPFL 机械工程硕士学位和麻省理工学院（MIT）的管理学硕士学位，曾任职瑞士空军飞行员。二人由此结成搭档，一位负责愿景与传播，一位负责工程与执行，并开启了长达十余年的合作。

图 | 贝特朗与安德烈（来源：https://bertrandpiccard.com）

项目的资金最终累计达到约 1.7 亿瑞士法郎（一说 1.5 亿欧元），赞助方包括欧米茄、索尔维、迅达集团、ABB 集团、谷歌，瑞士政府也提供了约 600 万瑞士法郎的支持。技术合作伙伴中，欧洲航天局（European Space Agency, ESA）和法国达索（Dassault）提供专业咨询，光伏电池由美国太阳动力公司（SunPower）提供。这让该团队的规模最终扩展至 50 名工程师与约 80 家技术合作伙伴。

2009 年 12 月，原型机 Solar Impulse 1 完成首飞；2010 年 7 月，它完成了一次 26 小时的飞行，其中包括近 9 小时的夜航，首次证明太阳能飞机可以穿越黑夜。随后，这架飞机在 2012 年完成了从瑞士到摩洛哥的洲际飞行，并于 2013 年分段飞越美国。

图 | Solar Impulse 1 降落在布鲁塞尔机场（来源：Wikipedia）

Solar Impulse 2：让一架飞机实现所有的“不可能”

环球飞行需要更可靠、更耐久的飞机。因此，Solar Impulse 2 于 2014 年 4 月公开亮相，2014 年 6 月完成首飞，其规格放在今天看依然惊人。

飞机翼展达 71.9 米，仅略小于空客 A380，比波音 747 还宽；全机重量仅约 2.3 吨，相当于一辆 SUV。机身和机翼采用碳纤维与蜂窝夹芯复合材料，机翼内由 140 根碳纤维翼肋以 50 厘米间距构成骨架；机翼、机身和水平尾翼上铺设着 17,248 块单晶硅光伏电池，每块仅 135 微米厚，总面积约 269.5 平方米，峰值发电功率 66 千瓦，日发电量可达约 340 千瓦时，电池转换效率达 23%。

储能采用四组锂聚合物电池，由韩国电池公司 Kokam 制造，单组 41 千瓦时，能量密度为 260Wh/kg，总重 633 公斤，约占飞机总重的四分之一。动力系统是四台无刷无传感器电机，单台峰值功率 13 千瓦（17.4 马力），驱动直径 4 米的双叶螺旋桨，转速被减速器限制在 525 转/分以内，电机效率高达 94%~97%。非增压座舱仅 3.8 立方米，飞行员可在其中独自待上一周，最高飞行高度可达 12,000 米。

为了把每一克重量都用在刀刃上，团队联手了一批先进材料厂商：拜耳材料科学（Bayer MaterialScience）开发了高密度隔热泡沫用于电池保温，索尔维研制了提升锂电池能量密度的电解液，迪西雄（Decision）公司则制造了当时最轻的碳纤维结构件。博尔施伯格后来回忆，“传统民用和军用飞机制造商认为不可能的事，被一个小团队的工程师做成了。”

这架飞机的飞行策略同样精巧：白天爬升到约 8,500 米以上的高度，实现最大化采光、储能；夜间下降到约 1,500 米的高度进行巡航，靠电池维持 4 台电机运行。巡航速度仅为 45~90 公里/小时，最大爬升坡度仅 5 度，也正因此，一股小小的湍流就足以让它失去平衡。

505 天环游地球，最难的一步是睡眠

2015 年 3 月 9 日，Solar Impulse 2 从阿布扎比起飞，开始首次太阳能动力的环球飞行。整段航程规划分为 12 段，最终分 17 段飞完。向东依次经停阿曼、印度、缅甸、中国、日本名古屋、美国夏威夷、加州硅谷、凤凰城、塔尔萨、代顿、利哈伊谷、纽约，越大西洋抵塞维利亚，再经开罗，最终在 2016 年 7 月 26 日重返阿布扎比。

图 | Solar Impulse 2 的航线（来源：Wikipedia）

整趟旅程历时约 16 个半月（505 天），总飞行距离约 42,000~43,000 公里，累计飞行时间约 500 小时，全程未消耗一滴燃料。两位飞行员轮流执飞：为了减轻重量，座舱只能容下一人。

其中最亮眼的章节或许是安德烈独自驾驶 Solar Impulse 2，从日本名古屋飞越太平洋抵达夏威夷，连续飞行 117 小时 52 分钟，跨越 8,924 公里。在国际航空联合会（FAI）的认证中，这一成绩打破了史蒂夫·福塞特（Steve Fossett）此前保持的单人不间断飞行世界纪录，并被吉尼斯世界纪录收录。在漫长的独自飞行中，安德烈的睡眠被切分为一天 10 次、每次 20 分钟，只能用瑜伽和冥想保持清醒。

（来源：https://www.andreborschberg.ch）

但这一段经历也几乎让项目终结。降落夏威夷后的技术检查发现，飞机电池为应对高空低温，配置了厚厚的高密度泡沫隔热层，这反而使其在高强度持续放电下散热不畅，出现了不可逆的损伤。Solar Impulse 2 在机场停飞近 10 个月，团队为其增加了电池冷却系统，环球飞行直到 2016 年 4 月才得以恢复。

抵达阿布扎比那一刻，时任联合国秘书长潘基文通过通讯向贝特朗致敬：“这是历史性的一天，不仅属于贝特朗船长和 Solar Impulse 团队，也属于全人类。”项目从立项到完成，整整 13 年。贝特朗此后多次强调，他们并不想革新航空业，只是想“在人心中掀起一场革命”，证明清洁技术真正可行。

转手与转向：从清洁能源旗帜到自主长航时平台

环球飞行的庆功结束后不久，Solar Impulse 团队曾设想过以这项技术为基础，开发平流层无人机，与彼时谷歌、脸书（Facebook）的类似项目竞争。但最终走出来的，是另一条道路。

2017 年，一家名为 Skydweller Aero 的初创公司成立。两年后，Solar Impulse SA 以未披露的金额将这架飞机连同相关知识产权一并出售给了 Skydweller。Skydweller 总部设在美国俄克拉荷马城，在马德里和西班牙阿尔巴塞特设有工程与试飞设施，目标是把这架原本由人驾驶的太阳能飞机改造为可以连续飞行 30~90 天的自主无人平台，像“伪卫星”一样长期滞空，面向海上情报监视侦察（ISR）、电信中继、通信、环境监测等市场，填补卫星持续覆盖能力不足与传统飞机续航有限之间的空白。

把一架本来由机械操纵的有人机改成全自主无人机，技术上的核心挑战是可靠性：一次 30 天的飞行就要求飞机 99% 可靠，这意味着，每一个可能失效的关键部件都需要三重甚至四重冗余。Skydweller 的工程师在俄克拉荷马城专门搭建了一个系统集成实验室，用与真机相同的航电、飞控计算机以及舵机测试架，在地面上反复模拟各类失效场景下的备份切换。

公开记录显示，收购完成后，2020 年 11 月，飞机首次以“Skydweller”的名义开始飞行，这个版本的太阳能飞机加装了电传操纵系统，由飞行员陪同，但人类全程不触碰操纵杆。2021 年 4 月，其完成了“可选有人驾驶”飞行，由地面操作员遥控飞机；2023 年初，飞机完成首次自主飞行，符合西班牙民用航空局（AESA）的安全等级要求。

图 | Skydweller 在飞行中（来源：Skydweller Aero）

2024 年，试飞主基地迁往密西西比州斯滕尼斯国际机场，并在此完成全球首次太阳能飞机完全无人自主飞行；2025 年 7 月，美国海军公布与 Skydweller 合作完成的 73 小时连续无人飞行，载荷验证了海上情报监视侦察能力；直到 2026 年 4 月，飞机参与海军 FLEX 26 演习，完成 8 天 14 分钟的自主飞行后受控迫降。

技术层面，Skydweller 宣称其飞行器管理系统实现了四重冗余和自愈算法：某个失效的冗余通道可以在飞行中被自动关闭、修复并重新接入，使整机维持四重冗余。首席执行官罗伯特·米勒（Robert Miller）把自己的飞机定位为“地理平面”：与空客旗下的 Zephyr 这类工作在 2 万米以上的薄壁飞行器不同，Skydweller 选择在传统监视机的中等高度运行，依靠机身强度和任务规划应对天气。

不过，太阳能长航时飞行始终是个高风险方向，此前的成功案例寥寥无几。航空环境公司（AeroVironment）的 Helios 原型机 2003 年在太平洋上空因湍流解体；空客的 Zephyr 在 2022 年 8 月也曾在亚利桑那（Arizona）上空遭遇强风后破碎坠毁。Skydweller 此前一直保持着零事故记录，直到 2026 年 5 月坠入海底。

技术之憾：一道二十年未填平的裂缝

在坠机报告中，Skydweller 强调，飞机已经进行了 8 天的自主任务，没有出现故障，最终迫降是在持续极端气象耗尽能量后“有控制的结束”。对于一架号称追求“永久滞空”的实验机来说，这暴露了太阳能长航时飞行中最根本、也最难解决的问题：能量裕度太薄。太阳能飞机运行的全部逻辑系于一个等式：白天采集的太阳能，必须大于“白天飞行所耗加上足以撑过整夜的电量”。

这个等式在晴朗平稳的大气里成立，但安全余量极小。一旦遭遇远超预报的湍流和垂直气流，飞机被迫额外耗电维持姿态，就会提前用尽留给夜晚的电能。二十多年过去，如何让太阳能飞机在不理想的天气里维持能量平衡，工程上依然没有可靠答案。

此外，让 Solar Impulse 2 飞起来的设计，恰恰也让它变得更脆弱。72 米翼展的飞机，总重只有 2.3 吨，翼载荷接近滑翔机量级。对比与其大小接近的波音 747，后者空机就重达约 180 吨，满载时接近 400 吨，一台发动机就有四五吨重。常规飞机遇到乱流可以加大推力穿过去，Solar Impulse 2 却缺乏抵挡恶劣天气的多余动力和结构余量。

Solar Impulse 2 是当时世界上唯一一架用数千飞行小时真正验证过“全尺寸、多昼夜连续能量平衡”的机体，是一个无法复制的试验台。坠海意味着十年积累的飞行数据连续性就此中断，后续机型的关键验证只能在新机上从头再来。加之碳纤维机身没有浮力，落水即沉，记录设备与物理残骸一并沉入海底，事故调查也变得更加困难。

究竟是能量模型算错了，还是自主系统判断错了？美国国家运输安全委员会只确认动力损失是直接原因，自主决策栈、能量管理软件、还是太阳能到电池的平衡，到底哪一环先失效，仍未厘清。

回望 2015 年，安德烈驾驶这架飞机跨越太平洋时，他是靠实时手动管理过热电池、凭经验决定何时爬升储能，才让飞机平稳通过最危险的航段。无人化之后，这些原本由人类飞行员作出的判断全部移交自主系统。天气突变时，系统是否会像一个身经百战的人类飞行员那样，更早改航、更早爬升、甚至放弃任务先保住飞机？我们不得而知。

未完成的归途

按照 2019 年的出售协议，Solar Impulse 2 在完成研发任务后本应返回瑞士，永久陈列于卢塞恩的瑞士交通博物馆。坠海让这一计划永远无法实现。贝特朗与安德烈在事故后无不惋惜地表示：“Solar Impulse 团队对这架重要技术旗舰的损失感到悲伤。”

从一个心理医生的环球梦想，到工程师们用十多年时间打磨出的飞行实验室，再到被改造为四重冗余的自主长航时平台，Solar Impulse 2 的技术血脉从未更改。经过它验证成立的轻质结构、能量管理、飞行策略与单机长航时能力，正是无人持久飞行中最为关键的几块基石。

然而，一架诞生于永久中立国瑞士、最初为推广清洁能源而生的飞机，最终在为美军执行海上巡逻演习的归途中沉入墨西哥湾海域，这是个听起来有些黑色幽默的故事。从“前世”带有理想主义色彩的远征，到“今生”的实用至死，Solar Impulse 2 最终做到的，已经远超人们一开始在它身上寄托的想象。

最后一次飞行的 8 天 14 分钟，作为一次 FAI 尚未审定的连续自主太阳能飞行纪录，仍将被 Skydweller 记入档案。但对许多一直关注它的人来说，更难忘的或许仍是 2016 年 7 月 26 日的那个清晨：在阿布扎比的阿尔拜汀执行机场，风笛与鼓声中，一架不耗一滴燃料的飞机，完好无损地降落在自己出发时碾过的跑道上。

参考资料：

https://www.skydweller.aero/news/skydweller-aeros-historic-achievement-and-the-aircraft-loss-that-followed/

https://www.swissinfo.ch/eng/culture/solar-impulse-aircraft-destroyed-in-gulf-of-mexico-crash/91386074

https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Impulse

排版：刘雅坤

注：封面/首图由 AI 辅助生成