依靠氢能动力，瑞士初创企业Destinus进入高超音速飞行竞赛
将近20年前，协和式客机(Concorde)以其最后一次商业飞行结束了第一个超音速旅行时代。如今新一代的航空先驱则在尝试利用清洁氢能重新引入高速旅行，而一家瑞士初创企业便是其中一员。不过前路漫漫，且成本高昂。
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他们的目标可谓雄心勃勃：开发出一架能搭乘400名旅客的高超音速(hypersonic)客机，只用半天时间就能把你送到地球上你想去的任何地方。
航空初创企业Destinus业务开发主管Martina Löfqvist说道：“从伦敦直飞悉尼只需4个小时，我们计划在本世纪40年代就可以做到。”
Destinus公司于2021年在瑞士西部的帕耶讷(Payerne)成立，其创办人Mikhail Kokorich是位在西伯利亚出生的物理学家、发明家与企业家。Kokorich曾在美国创办过航空企业Momentus，从该公司辞职后迁来瑞士成立了Destinus公司。这家企业已加入航空竞赛，目的是制造出比传统飞机飞得更快、更高，留下的环境足迹更小的新型飞机。Destinus公司还开办了自己的氢能园区，以开发达成目标所需的各项技术。他们在欧洲各地的分公司共有员工150人，预计这个项目将耗资10亿瑞郎(约合人民币80.36亿元)。
不过，航空专家Eric Tegler在为《福布斯》杂志写稿时，称Destinus的目标与其竞争对手们的一样不切实际。“它的时间线、核心使命及盈利路径年年在变，将其置于一个既夸张又高超音速的轨迹之上。”
占地1200平方米的Destinus氢能园区自称为“瑞士首个开发交通与能源用途氢能技术的私营试验场地”。最近我们参观了这个崭新的园区，想在为项目把脉的同时，了解氢动力飞机的各种挑战。下面的视频列举了包括氢能来源在内的几个挑战。
为何要用氢能来驱动高超音速飞机？
在园区的奠基典礼上，Destinus展示了自己的超音速样机Destinus-3。这架飞机机身长10米，翼展为3.5米，是飞机与火箭的结合体，使用氢燃料喷气发动机在机场水平起降。一旦达到一定的高度和速度，飞机就会切换至“冲压式喷气”发动机，过热的空气通过管道导入，在与燃料混合后被点燃。这将使飞机加速至五马赫，即高超音速。
虽然商业航空产生的温室气体排放量仅占全球总排量的2.5%，但由于是高空飞行，所以对气候的影响很大。处于开发中的许多其他高超音速飞机模型都燃烧传统的喷气燃料，有大量的碳排放。而氢能在燃烧时不会排放温室气体，所以将是更清洁的替代燃料。
氢能是种零碳燃料，能被用作电池来储存可再生能源。其挑战在于能够以可盈利方式从地下开采，或是使用可再生能源以可接受的价格大量生产。氢能也是11月20日至12月12日在迪拜举行的2023年联合国气候变化大会(COP28)的主要议题之一。这个系列文章旨在探讨氢能的潜力和局限性，以及科学和工业在寻找未来绿色燃料中的作用，本文即是其中之一。
不过，氢燃料的制造并非全无碳排放，因为大多数氢能都是通过燃烧化石燃料制造的。只有使用清洁能源对水进行电解产生的氢气，才能称之为绿色氢气，这才是唯一一种真正零碳排的氢燃料。
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Löfqvist透露，Destinus的目标是在其飞机上使用绿色氢能，“但现在这种氢能还不是随处可得，而且相当昂贵。因此在短期内，在我们还在开发和测试系统之际，我们会以较低价格购买容易得到的氢能”。
绿色氢能的价格约为每千克24-28瑞郎(约合人民币193-225元)，更便宜的现成氢能的价格约为每千克18瑞郎(约合人民币145元)，而1千克喷气燃料的价格约为1美元(约合人民币7.1元)。氢能的高成本是氢动力高超音速飞行的一大障碍。
液态氢的主要供应商在法国和德国，需要Destinus将其运到瑞士。“但也有可能是我们买到气态氢，然后自己将其液化，”Löfqvist补充道。
来自西班牙的支持
Destinus表示，制造氢动力高超音速商用飞机将需要“10亿瑞郎(约合人民币80.67亿元)”，截至目前，该公司已筹集到大约6500万瑞郎(约合人民币5.24亿元)资金，距他们的筹资目标相去甚远。
飞机设计与音爆都是挑战
Destinus必须设计出飞行速度超过5马赫(即时速约6116公里或3800英里)的飞机。飞机将采用机翼和飞机主体之间没有明显分界线的融合式“乘波体”外形。这种设计可能会降低飞机做低速飞行时的稳定性，而这是Destinus公司必须克服的一个挑战。
此外还有高温问题：在以五倍于音速的速度飞行时，飞机的鼻锥和机翼的温度可达1000摄氏度以上。但氢气在零下253摄氏度冷却成液体后，能被用来帮助预冷发动机所需的空气和冷却机身。
嘈杂音爆是协和式客机的一个缺点，而Destinus也必须将其纳入考虑。当飞机以超过音速的速度飞行，达到超音速或高超音速时，就会产生音爆。该公司计划让飞机在进行超音速和高超音速巡航时，选择在海面或沙漠等无人区上空飞行，以免违反噪音法规。Destinus的开发人员则表示，他们的飞机将足够安静，可以在标准机场起飞和降落。
创办人勾勒雄心勃勃的时间表
“2024年底，Destinus-3将使用以煤油为燃料的涡轮喷气发动机进行首飞，”项目创始人Kokrich介绍，“到2025年，我们将增加一个氢动力后燃器，以达到超音速。”
Destinus的首架商用飞机将不会载人，但Kokorich提到，他们可能会使用相同的发动机来制造一架可载25人的飞机。Löfqvist补充说：“比方说，它只需1个半小时就能从伦敦飞到纽约。所以这会是架协和式客机，但速度更快，而且完全使用氢能。”
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美国的高超音速竞赛
Destinus公司如今面对来自几家研究高超音速飞行的初创公司的激烈竞争，其主要挑战者是美国的Hermeus和Boom Supersonic。
Hermeus公司正在为美国空军测试一种新型发动机，他们表示这种发动机最终将达到5马赫。2022年，该公司宣布了一轮1亿美元(约合人民币7.1亿)的融资，用于开发第一架样机。此次融资由风险投资家、OpenAI首席执行官Sam Altman牵头。Hermeus公司将会使用传统喷气燃料。
另一个重要竞争对手Boom Technology公司将在他们的Overture喷气机上使用可持续航空燃料，但其速度无法与Destinus公司的目标速度相比。Boom公司的目标是在2026年推出Overture，其首飞计划在2027年进行。Boom公司11月时宣布已将资金总额增加到7亿多美元(约合人民币49.67亿元)。
美国联合航空公司(United Airlines)已宣布将购买15架Overture机型客机，按计划这些客机加入美联航机队的时间将不会早于2029 年。
Destinus的计划可行吗？
瑞士航空杂志《Skynews.ch》主编Hansjörg Bürgi表示：“据我猜测，在首次搭载付费乘客之前，这些飞机还需要经过数年甚至数十年的测试。”
航空专家一致认为，在氢动力飞机成为航空客运的现实之前，还须克服氢能储存、供应链及基础设施等多方面的挑战，在最好情况下，这一过程也需要几十年时间。
不过，这并不妨碍Mikhail Kokorich等科学家和企业家的远大梦想。
他说：“这是一场马拉松而非短跑。我们当前的重点是要创收，为我们的大胆愿景继续提供资金。”
(译自英文：小雷)
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