依靠氫能動力，瑞士新創公司Destinus進入高超音速飛行競賽
將近20年前，協和式客機(Concorde)以其最後一次商業飛行結束了第一個超音速旅行時代。如今新一代的航空先驅則在嘗試利用永續氫能重新引入高速旅行，而瑞士新創公司便是其中一員。不過前路漫漫，成本高。
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他們的目標可謂雄心勃勃：開發出一架能搭乘400名旅客的高超音速(hypersonic)客機，只用半天時間就能把你送到地球上你想去的任何地方。
航空新創公司Destinus業務開發主管Martina Löfqvist說：「從倫敦直飛雪梨只需4個小時，我們計劃在本世紀40年代就可以做到。」
Destinus公司於2021年在瑞士西部的帕耶訥(Payerne)成立，其創辦人Mikhail Kokorich是位在西伯利亞出生的物理學家、發明家與企業家。Kokorich曾在美國創辦航空企業Momentus，從該公司辭職後遷來瑞士成立了Destinus公司。這家企業已加入航空競賽，目的是製造出比傳統飛機飛得更快、更高，留下的環境足跡更小的新型飛機。Destinus公司也開設了自己的氫能園區，以開發達成目標所需的各項技術。他們在歐洲各地的分公司共有員工150人，預計這個計畫將耗資10億瑞郎(約合美金11.32億元)。
不過，航空專家Eric Tegler在為《富比士》雜誌寫稿時稱：「Destinus的目標與競爭對手們的一樣不切實際，它的時間線、核心使命及盈利路徑年年在變，將其置於一個既誇張又高超音速的軌跡之上。」
佔地1,200平方公尺的Destinus氫能園區自稱為「瑞士首個開發交通與能源用途氫能技術的私人試驗場地」。最近我們參觀了這個嶄新的園區，想在為計畫把脈的同時，了解氫動力飛機的各種挑戰。下面的影片列舉了包括氫能來源在內的幾個挑戰。
為何要用氫能來驅動高超音速飛機？
在園區的奠基典禮上，Destinus展現了自己的超音速樣機Destinus-3。 這架飛機機身長10米，翼展為3.5米，是飛機與火箭的結合體，使用氫燃料噴射發動機在機場水平起降。一旦達到一定的高度和速度，飛機就會切換至「沖壓式噴射」發動機，過熱的空氣會透過管道導入，在與燃料混合後被點燃。這將使飛機加速至五馬赫，即高超音速。
雖然商用航空產生的溫室氣體排放量僅佔全球總排氣量的2.5%，但由於是高空飛行，對氣候的影響很大。處於開發中的許多其他高超音速飛機模型都燃燒傳統的噴射燃料，有大量的碳排放。而氫能在燃燒時不會排放溫室氣體，所以將是更友善環境的替代燃料。
氫能是種零碳燃料，能被用作電池來儲存再生能源。其挑戰在於能夠以可獲利方式從地下開採，或使用再生能源以可接受的價格大量生產。氫能也是11月20日至12月12日在杜拜舉行的2023年聯合國氣候變遷大會(COP28)的主要議題之一。這個系列文章旨在探討氫能的潛力和侷限性，以及科學和工業在尋找未來綠色燃料中的作用，本文就是其中之一。
不過，氫燃料的製造並非全無碳排放，因為大多數氫能都是透過燃燒化石燃料製造出來的。只有使用永續能源對水進行電解所產生的氫氣，才能稱之為綠色氫氣，而這才是唯一真正零碳排的氫燃料。
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Löfqvist透露，Destinus的目標是在其飛機上使用綠色氫能，「但現在這種氫能還不是隨處可得，而且相當昂貴。因此在短期內，在我們還在開發和測試系統之際，我們會以較低價格購買容易取得的氫能。」
綠氫能的價格約為每公斤24-28瑞郎(約合美金27,17-31.7元)，較便宜的現成氫能的價格約為每公斤18瑞郎(約合美金20.38元)，而1公斤 噴射燃料的價格約為1美元(約合美金1.13元)。氫能的高成本是氫動力高超音速飛行的一大障礙。
液態氫的主要供應商在法國和德國，需要Destinus將其運送到瑞士。Löfqvist補充道，「但也有可能是我們買到氣態氫，然後自己將其液化。」
來自西班牙的支持
Destinus表示，製造氫動力高超音速商用飛機將需要「10億瑞郎(約合美金11.32億元)」。截至目前，該公司已籌集到大約6500萬瑞郎(約合美金7357.8萬元)資金， 距他們的籌資目標相去甚遠。
飛機設計與音爆都是挑戰
Destinus必須設計出飛行速度超過5馬赫(即時速約6116公里或3800英里)的飛機。飛機將採用機翼和飛機主體之間沒有明顯分界線的融合式「乘波體」外形。這種設計可能會降低飛機做低速飛行時的穩定性，而這是Destinus公司必須克服的挑戰。
另外還有高溫問題：以五倍於音速的速度飛行時，飛機的鼻錐和機翼的溫度可達攝氏1000度以上。但氫氣在攝氏零下253度冷卻成液體後，能被用來幫助預冷引擎所需的空氣和冷卻機身。
吵雜音爆是協和式客機的缺點，而Destinus也必須納入考量。 當飛機以超過音速的速度飛行，達到超音速或超音速時，就會產生音爆。 該公司計劃讓飛機在進行超音速和高超音速巡航時，選擇在海面或沙漠等無人區上空飛行，以免違反噪音法規。 Destinus的開發人員則表示，他們的飛機將足夠安靜，可以在標準機場起飛和降落。
創辦人勾勒雄心勃勃的時間表
「2024年底，Destinus-3將使用以煤油為燃料的渦輪噴氣發動機進行首飛，」項目創始人Kokrich介紹，「到2025年，我們將增加一個氫動力後燃器，以達到超音速。」
Destinus的首架商用飛機將不會載人，但Kokorich提到，他們可能會使用相同的引擎來製造一架可載25人的飛機。Löfqvist補充說：「比方說，它只需1個半小時就能從倫敦飛到紐約。所以這會是架協和式客機，但速度更快，而且完全使用氫能。」
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美國的高超音速競賽
Destinus公司如今面對來自幾家研究高超音速飛行的新創公司的激烈競爭，其主要挑戰者是美國的Hermeus和Boom Supersonic。
Hermeus公司正在為美國空軍測試一種新型發動機，他們表示這種發動機最終將達到5馬赫。2022年，該公司宣布了一輪1億美元的融資，用於開發第一架樣機。此次融資由創投家、OpenAI執行長Sam Altman主導。Hermeus公司將會使用傳統噴射燃料。
另一個重要競爭對手Boom Technology公司將在他們的Overture噴射機上使用可持續航空燃料，但其速度無法與Destinus公司的目標速度相比。Boom公司的目標是在2026年推出Overture，其首飛計畫在2027年進行。Boom公司11月時宣布已將資金總額增加到7億多美元。
美國聯合航空(United Airlines)已宣布將購買15架Overture機型客機，按計劃這些客機加入美聯航機隊的時間將不會早於2029 年。
Destinus的計畫可行嗎？
瑞士航空雜誌《Skynews.ch》主編Hansjörg Bürgi表示：「據我猜測，在首次搭載付費乘客之前，這些飛機還需要經過數年甚至數十年的測試。」
航空專家一致認為，在氫動力飛機成為航空客運的現實之前，還須克服氫能儲存、供應鏈及基礎設施等多方面的挑戰，在最好情況下，這一過程也需要幾十年。
不過，這並不妨礙Mikhail Kokorich等科學家和企業家的遠大夢想。
他說：「這是一場馬拉鬆而非短跑。我們目前的重點是要創造收入，為我們的大膽願景繼續提供資金。」
(譯自英文：小雷)
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