尽管航空业对气候变化有着显著影响，且太阳能飞机的研发历史已超过半个世纪，但这种技术目前仍难以应用于商业客运。核心障碍在于电池能量密度不足以支持长途飞行，以及太阳能电池板产生的电力极为有限，无法驱动大型客机。目前的太阳能飞机主要局限于小型短途飞行或用于挑战极限纪录，虽然技术仍在进步，但距离成为主流出行方式尚需时日。
航空业的碳排放与早期探索
航空旅行约占人类导致的气候变化的 3.5%。这个数字听起来可能不大，但其产生源非常集中：全球约 1% 的人口制造了商业航空一半的二氧化碳排放量。为了解决这一问题，航空业一直在探索电动化和太阳能化的可能性。
早在 1974 年 11 月 4 日，第一架太阳能飞机 Sunrise I 就在加州莫哈韦沙漠上空进行了试飞。
- 这架飞机由 AstroFlight 公司开发，旨在证明飞机可以利用“取之不尽”的太阳能飞行。
- 它是单翼飞机，翼展约 14 英尺，重约 23 磅。
- 当时的太阳能电池效率仅为现代技术的一半左右。
尽管后续型号 Sunrise II 在性能上有所提升，甚至在 1975 年达到了 17,200 英尺的高度，但要在商业层面应用这些技术，仍面临巨大的物理和技术挑战。
为什么我们还不能乘坐太阳能客机？
虽然航空业承诺到 2050 年实现净零碳排放，但目前的太阳能技术还无法让我们在假期乘坐太阳能飞机出行。这主要受限于以下几个关键因素：
1. 电池技术的局限性 太阳能必须储存在电池中，以便在云层遮挡或夜间飞行时提供动力。目前的锂离子电池（即用于电动汽车和电子产品的电池）面临着严峻的重量问题。
专家指出，目前的电池能量密度可能需要翻两番，电动飞机才能在航空脱碳中发挥重要作用。
2. 供电能力不足 除了电池沉重，太阳能电池板本身无法为庞大的客机提供足够的动力。
- 角度与阴影： 飞机在空中飞行时，太阳能电池板并不总能以最佳角度捕捉阳光，且常受云层阴影影响。
- 功率缺口巨大： 物理学家估算，即使将波音 737 的机翼全部覆盖上太阳能电池板，其产生的电力也仅为飞机保持飞行所需动力的 0.4%。
因此，目前的电动或太阳能飞机往往体积很小，仅限于载客量极少的短途旅行。例如 Beta Technologies 的 Alia CX300 等机型虽然引起了关注，但也只能搭载约五名乘客。
持续的挑战与未来展望
尽管面临物理学的限制，冒险家们并未停止探索太阳能飞行的极限。这些尝试虽然不能立即改变商业航空，但正在不断刷新纪录：
- 环球飞行： 在 2015 年至 2016 年间，一架装有超过 17,000 个太阳能电池的飞机完成了环球飞行，单次飞行时间长达五天。
- 高度纪录： 今年 8 月，瑞士飞行员 Raphaël Domjan 驾驶太阳能飞机飞越阿尔卑斯山，达到了 31,200 英尺的高度，这已接近商业航班的巡航高度。
虽然现在的你还无法乘坐太阳能飞机去过感恩节，但随着技术的不断迭代，在我们有生之年，更普及的低排放航空旅行或许终将成为现实。