IT之家 10 月 29 日消息，要让太阳能飞机在夜幕降临后继续翱翔，必须面对一个棘手的选择：电池容量越大，存储的电量越多，但电池重量增加会提升飞机的能源消耗。
一项由美国主导的新研究提出了一项电池性能标准，有望使无人飞行器持续飞行数周甚至数月。
研究分析表明，500瓦时每千克（Wh/kg）的电池能量密度，是这类长航时太阳能飞行器在适宜大气区域实现持续飞行的关键门槛。
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、野火监测等观测任务。
白天依赖太阳能板供电并同时为电池充电，夜间则依靠电池续航飞行。
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·安德森的实验室展开。他解释了工程中的挑战：“这是一个循环的数学关系：你需要更多储能，但电池随之变重，飞机需要更大动力才能维持升力和前进。”
研究人员提出，针对这类飞行器的电池研发，应优先追求能量密度，即单位重量能储存多少电能。
而代表电能释放速度的功率密度，在此并不那么关键。这类飞行器本身的功耗较低，核心要求是携带足够电量撑过整个夜晚。
500 Wh/kg 目标门槛
该目标大约是商用电动汽车电池（约250 Wh/kg）的两倍。目前已有实验型特种电池能达到约400 Wh/kg，距离目标越来越近，但成本仍是主要障碍。
马斯卡雷纳斯说：“我们已经很接近目标了。这类电池现在价格高昂，但降价速度很快。”
该成果仅提供研发指标，并非已制造出新型电池，也未实现长达数月的飞行任务。能否实现持续飞行，同样取决于当地大气环境条件。
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·斯里帕德参与了本次分析。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。
这套方案的最大优势在于连续观测。根据研究资料，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。
太阳能飞行器未来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，并获得更长的观测周期。
安德森和马斯卡雷纳斯同时在推进相关研究，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撑。
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》。
参考资料：
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