IT之家 10 月 29 日消息，要让太阳能飞机在夜间持续飞行，必须面对一个棘手的选择：电池容量越大，储存的电能就越多，但电池自身重量也会增加飞机的能耗。
一项由美国主导的最新研究提出了一个电池性能指标，有望使无人飞行器在空中连续运行数周甚至数月。
研究指出，电池能量密度达到500瓦时每千克（Wh/kg），是这类长航时太阳能飞行器在适宜大气区域持续飞行的关键标准。
这类飞行器将在距离地面约6万英尺（约18.3千米）的平流层运行，用于气候研究、飓风追踪、野火监测等任务。
白天，它们依靠太阳能板供电并同时为电池充电，夜间则依赖电池储存的电能维持飞行。
破解电池重量难题
这项研究由克雷格·马斯卡雷纳斯主导，依托哈佛大学大气科学家吉姆·安德森的实验室进行。他解释了工程中的难点：“这是一个循环的数学关系：你需要更多储能，但电池变重后，飞机需要更大动力才能保持升力和前进。”
研究人员提出，针对这类飞行器的电池研发，应优先聚焦能量密度，即单位重量能储存多少电能。
而功率密度，即电能释放速度，在此并不关键。这类飞行器的功耗本身较低，核心需求是携带足够电量撑过整个夜晚。
500 Wh/kg目标门槛
这一目标大约是目前商用电动汽车电池（约250 Wh/kg）的两倍。现有实验型特种电池已能达到约400 Wh/kg，距离目标越来越近，但成本仍是主要障碍。
马斯卡雷纳斯表示：“我们已经很接近目标了。这类电池目前价格昂贵，但降价速度很快。”
这项成果仅提供了研发指标，尚未制造出新型电池，也未实现长达数月的飞行任务。能否持续飞行，还取决于当地大气条件。
电池领域研究者文卡塔苏布拉马尼亚·维斯瓦纳坦与沙尚克·斯里帕德参与了此次分析。航空创业者约翰·兰福德也是论文合著者，他旗下的企业已研发并试飞过多款实验太阳能飞机。
为野火研究提供更长观测窗口
安德森已研究太阳能飞行器方案长达三十年，主导哈佛大学参与平流层机载气候观测系统（SACOS）项目。
该方案的最大优势在于连续观测。研究资料显示，NASA的有人驾驶ER-2科研飞机单次任务通常只有6至8小时，每小时飞行成本高达数万美元。
未来，太阳能飞行器可在数月内反复对同一区域持续监测，有望减少人力投入、降低运行成本，并延长观测周期。
安德森和马斯卡雷纳斯还在推进相关研究，为野火测绘、环境遥感的深度学习模型与辐射传输模型提供支持。
马斯卡雷纳斯表示：“我一心希望减轻全球野火带来的破坏。这个项目所能实现的独特能力，非常令人期待。”
哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的研究人员，联合密歇根大学以及产业合作方，将相关研究路径发表于《ACS Energy Letters》。星空体育网页版指出，这项成果为长航时飞行器的电池研发指明了方向。
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