開(kāi)發(fā)電池驅動飛行器的競賽已經(jīng)開(kāi)始，但它真的能(néng)實現淨零飛行嗎？

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編者按：航空業對(duì)人類活動導緻的氣候變暖影響約爲 3.5％，而電動垂直起(qǐ)降飛行器（eVTOL）則被(bèi)認爲是減少航空業碳排放的解決方案。然而，航空業在減少碳足迹方面(miàn)的實際行動卻非常緩慢，許多航空公司甚至還(hái)在鼓勵人們搭乘飛機出行。這(zhè)篇文章來自編譯，作者在文中讨論了航空業對(duì)環境的影響，以及 eVTOL 作爲更可持續的選擇的潛力。

圖片來源：Guardian Design/Alamy

劃重點

電動垂直起(qǐ)降飛行器（eVTOLs）是一項有前途的新技術，可以在可持續航空領域發(fā)揮重要作用，但是它們的認證和批量生産需要政府投資和合作。

航空業對(duì)人類活動導緻的氣候變暖影響約爲 3.5％。雖然航空業對(duì)大多數人來說可能(néng)不是必需品，但航空業尚未完全采納“誰污染誰付費”的原則，未能(néng)將(jiāng)減少碳足迹行動落到實處。

航空業的特權和優越感，以及對(duì)減少航空旅行這(zhè)一想法的抵觸，一直在阻礙實現可持續航空發(fā)展的進(jìn)展。

eVTOL：可持續航空領域的新寵兒

2021 年 12 月 16 日，一群身穿矽谷初創企業标志性休閑便裝的男士聚集在加利福尼亞州薩利納斯（Salinas）郊外的一條飛機跑道(dào)上。在他們面(miàn)前，停著(zhe)一個黑得發(fā)亮的膠囊狀飛行器。這(zhè)個飛行器頂部有三個細長(cháng)的旋翼，它看起(qǐ)來就像是一顆栓劑和一輛高爾夫手推車的結合體，另外還(hái)有一個像座頭鲸一樣(yàng)的 V 形尾翼。

這(zhè)個飛行器的單橫跨式機翼有四組三片旋翼葉片（前後(hòu)各六片），它發(fā)出的聲音就像是一個巨型吹風機。當這(zhè)群男士還(hái)處在興奮而又焦躁不安之際，這(zhè)個飛行器開(kāi)始升空并向(xiàng)前傾斜，然後(hòu)在懸停約 10 秒後(hòu)緩緩著(zhe)陸。随後(hòu)，大家開(kāi)始歡呼鼓掌，有的甚至還(hái)互相擁抱在一起(qǐ)。

與此同時，在位于帕洛阿爾托（Palo Alto）的阿徹航空（Archer Aviation）總部，整個公司的員工也在巨幕前同步觀看這(zhè)一試飛過(guò)程，他們也都(dōu)在歡呼和尖叫(jiào)。

這(zhè)是這(zhè)個飛行器的首次試飛。它名叫(jiào) Maker，是阿徹航空研發(fā)的一款新型飛行器，也被(bèi)稱爲電動垂直起(qǐ)降飛行器（electric vertical takeoff and landing vehicle，eVTOL）。從其字面(miàn)意思來看，你肯定不能(néng)在喝酒後(hòu)去嘗試駕駛它，它的首字母縮寫 eVTOL 也很難發(fā)音，關于字母“e”是否應該大寫，目前也沒(méi)有達成(chéng)共識。大量投資者都(dōu)堅信，如果這(zhè)個飛行器的名字正式确定爲 eVTOL，那它肯定會成(chéng)爲新寵兒。

在試飛前三個月，阿徹航空與一家特殊目的收購公司（SPAC，也被(bèi)稱爲“空白支票公司”）完成(chéng)了合并。

從更換老式多尼爾飛機的發(fā)動機到將(jiāng)人們的臭跑鞋轉化爲燃料，毫不誇張的說，可持續航空這(zhè)一領域并沒(méi)有太多光鮮的曆史。然而，eVTOL 卻成(chéng)爲了一個例外。

這(zhè)個飛行器有專屬定制的複合材料機身和飛行電傳系統技術，它的旋翼可以實現平放起(qǐ)降，就像可愛的小型直升機一樣(yàng)，隻不過(guò)在向(xiàng)前飛行時會傾斜。另外，這(zhè)個飛行器還(hái)可以實現全自動化，這(zhè)也是非常誘人的發(fā)展潛力。

純電動的東西有一種(zhǒng)令人著(zhe)迷的魅力，符合我們這(zhè)個時代無灰塵、無污染的審美标準。如果你深入了解這(zhè)款飛行器的工作原理，你就會發(fā)現整齊布置的電池組和一些電纜，機艙還(hái)散發(fā)出一股出租車消毒後(hòu)的氣味。

2021 年在紐約證券交易所外展示的 Joby 電動空中出租車。圖片來源：Andrew Kelly

在首次試飛測試成(chéng)功之後(hòu)，阿徹航空首席執行官亞當·戈爾茨坦（Adam Goldstein）的下一個任務就是帶領 Maker 飛行器通過(guò)美國(guó)聯邦航空管理局（FAA）的認證。這(zhè)一過(guò)程可能(néng)需要數年時間，耗資數億美元，但這(zhè)同時也意味著(zhe)要準備大規模生産（阿徹航空已經(jīng)與世界上最大的汽車制造商之一 Stellantis 集團建立了合作關系），與市政當局合作并确定航線和起(qǐ)飛點，接下來就是讓普通民衆做好(hǎo)準備，迎接他們生活中可能(néng)出現的新的轉折點，即飛機不再是火車的替代方案，不再提供點對(duì)點的定時服務，也不再搭載大量乘客，而是會成(chéng)爲随叫(jiào)随到的出租車。

數百家公司已經(jīng)進(jìn)入資本充裕的城市空中交通領域，在未來幾年，這(zhè)一領域勢必會成(chéng)爲兵家必争之地，最後(hòu)可能(néng)隻會剩下幾十個具有實力的競争者。

Joby 公司是阿徹航空在加利福尼亞的有力競争對(duì)手之一，而德國(guó)公司 Lilium 也通過(guò)與空白支票公司的合并爲自己赢得了先機。2022 年 1 月，波音公司（Boeing）向(xiàng)谷歌聯合創始人拉裡(lǐ)·佩奇（Larry Page）出資支持的航空初創公司 Wisk Aero 投資了 4.5 億美元。

此外，空客公司（Airbus）也將(jiāng)推出下一代固定翼電動汽車 CityAirbus NextGen；以色列初創公司 Urban Aeronautics 也推出了封閉式旋翼驅動的小型飛行汽車 CityHawk，該公司的聲明稱：“與當下幾乎所有 eVTOL 領域的原型機相比，它更像栖息在摩天大樓屋頂上的鳥類。”但是，這(zhè)些投資是否會引領該行業實現其聲稱的淨零飛行目标呢？

航空業面(miàn)臨巨大的綠色轉型壓力

2018 年，民航業産生的二氧化碳排放占人類活動造成(chéng)的全球總排放量的約 2.4％。但是，航空業對(duì)氣候的影響不僅僅局限于二氧化碳，它可能(néng)僅占該行業對(duì)氣候變化影響因素的三分之一左右。飛機還(hái)會釋放氮氧化物、氧化硫、水蒸氣和凝結尾迹卷雲，這(zhè)會暫時增加大氣層中被(bèi)捕獲的熱量。所有這(zhè)些都(dōu)會影響氣候，其産生的綜合效應是氣候變暖——就凝結尾迹卷雲而言，其産生的影響可能(néng)比二氧化碳更加強烈，盡管持續時間更短。在高空釋放的航空排放物産生的影響是類似來源的地面(miàn)排放物的兩(liǎng)到四倍。

如果把這(zhè)些額外因素造成(chéng)的影響考慮在内，我們就可以看到，航空業對(duì)人類活動導緻的氣候變暖影響約爲 3.5％。相比之下，水泥行業約占氣候變暖影響的 6％，而道(dào)路運輸約占 17％。但是，水泥幾乎存在于每條道(dào)路和每幢建築中，而汽車和卡車更是對(duì)數十億人來說都(dōu)至關重要。航空幾乎不算是一種(zhǒng)大衆活動，甚至在很多情況下都(dōu)是非必要的活動。大多數坐飛機的人并不是出于必要的工作或家庭原因，而是爲了抵達新的目的地遊玩。因此，航空業也被(bèi)認爲是最具破壞性的休閑活動。

例如，一次長(cháng)達 11 小時的汽車旅行（包括加油和其他必要停留），可能(néng)會行駛 650 英裡(lǐ)（合約 1045 公裡(lǐ)）。在這(zhè)輛滿載的汽車中，每位乘客的燃油消耗量不到 14 公斤。而在同樣(yàng)長(cháng)達 11 小時的航空旅行中，假如從巴黎飛往舊金山，飛行距離爲 5500 英裡(lǐ)（合約 8850 公裡(lǐ)），每位乘客平均消耗的燃油量則超過(guò)了 300 公斤。這(zhè)還(hái)是假設飛機是滿載的情況。如果飛機上座率隻有 50%，那每個人的燃油消耗量則會更高。

作爲一個全球性的行業，交通運輸業并沒(méi)有很好(hǎo)地達成(chéng)全球氣候目标。在這(zhè)一領域中，航空業在該目标達成(chéng)方面(miàn)更是略遜一籌，與海運業一起(qǐ)成(chéng)爲一個引人注目的“落後(hòu)群體”。

環境危機已經(jīng)使“誰污染誰付費”原則成(chéng)爲許多經(jīng)濟領域的一種(zhǒng)操作現實。無論是通過(guò)對(duì)發(fā)電廠的碳定價、對(duì)污染河流的農民處以罰款，還(hái)是通過(guò)向(xiàng)遊客征稅來緩解過(guò)度旅遊的影響，環境退化成(chéng)本必須由其始作俑者承擔的理念已被(bèi)廣泛接受，盡管很多人可能(néng)有些不情願。

然而，航空業卻沒(méi)有接受這(zhè)個理念。航空業最優待的客戶，也是航空公司最奉承的高級常旅客，實際上是最嚴重的污染者。要減少航空業對(duì)全球變暖的影響，最合理方法就是讓人們減少飛行，但這(zhè)又是航空公司和其政治盟友堅決拒絕考慮的方法。

荷蘭阿姆斯特丹機場排隊值機的旅客。圖片來源：Robin Utrecht /AFP/Getty Images

航空業沉醉于自身的例外性，與其優越感密不可分，更體現在其享受的離奇特權上。迄今爲止，航空業仍然缺乏許多稅收科目。在英國(guó)，超過(guò)三分之一的油費都(dōu)是用于賦稅。但航空業并不存在這(zhè)樣(yàng)的稅收項目，國(guó)際航空機票也沒(méi)有增值稅。

與蔑視國(guó)家管轄權的另一個行業——航運業一樣(yàng)，跨境航空業也沒(méi)有被(bèi)納入 2015 年的《巴黎氣候協定》（The Paris Agreement）中，部分原因在于，國(guó)際航班涉及多個國(guó)家，因此難以确定由 A 國(guó)的航空公司執飛的從 B 國(guó)飛往 C 國(guó)的國(guó)際航班中，排放量應該由哪個國(guó)家承擔責任。

2016 年，一項主題爲“碳抵消和減排機制”（CORSIA）的方案得到了爲航空業制定标準和行業準則的國(guó)際民航組織（ICAO）的認可。該方案旨在將(jiāng)排放量穩定在 2020 年的水平。根據該方案，航空公司可以購買碳抵消計劃——例如種(zhǒng)植樹木、投資太陽能(néng)發(fā)電廠或分發(fā)低排放爐具——以彌補超過(guò)約定限制的碳排放增長(cháng)。

環保組織卻對(duì)該碳抵消計劃深惡痛絕，他們表示，在該方案下實施的許多減排計劃本來就會發(fā)生。即使在 2027 年開(kāi)始強制執行該方案規定之後(hòu)，它也不會涉及各國(guó)的國(guó)内航班，而這(zhè)些航班産生的排放量占據航空業排放量的三分之一以上。

航空業已經(jīng)越來越難以置身于全球應對(duì)氣候變化的運動之外。2022 年 10 月，ICAO 成(chéng)員國(guó)通過(guò)了“2050 年淨零碳排放的集體全球長(cháng)期理想目标”。國(guó)際航空運輸協會（IATA）總幹事(shì)、英國(guó)航空公司（British Airways）前首席執行官威利·沃爾什（Willie Walsh）表示：“全球航空公司做出了重大決定……在整個價值鏈的共同努力和政府政策的引導支持下，航空業將(jiāng)在 2050 年實現淨零排放。”

然而，在我們被(bèi) IATA 的決議和 ICAO 的非約束性目标沖昏頭腦之前，值得回顧的是，在 CORSIA 方案默認的到期年份 2035 年之前，這(zhè)兩(liǎng)個目标都(dōu)允許航空業繼續增加排放。

與許多其他行業不同，航空業的脫碳努力才剛剛起(qǐ)步。在有望主宰“綠色航空”未來的各種(zhǒng)技術中，目前尚不清楚哪種(zhǒng)技術最有可能(néng)成(chéng)功。支持使用氫氣作爲航空燃料的人士指出，氫氣是一種(zhǒng)無碳排放的能(néng)源，但使用氫氣作爲燃料也需要更大的空間，需要對(duì)飛機設計以及地面(miàn)基礎設施進(jìn)行大規模且昂貴的改造。

另外，倡導使用被(bèi)稱作“電子燃料”（e-fuel）的可持續航空燃料（SAF）的人士則認爲，電子燃料的制造需要從空氣中提取碳并與氫氣結合，雖然相比傳統的烴類燃料更環保，但是一些支持者指出，生物燃料的環保效益并不會比傳統燃料更好(hǎo)。

然而，喬·拜登（Joe Biden）領導的美國(guó)政府卻計劃將(jiāng)這(zhè)種(zhǒng)由全國(guó)各地種(zhǒng)植的作物制成(chéng)的燃料作爲其到 2030 年將(jiāng)可持續航空燃料（SAF）産量提高到每年 30 億加侖（約 114 億升）的計劃的核心。（美國(guó)去年 SAF 燃料産量僅爲 6000 萬加侖。）

一些人認爲，碳捕獲和封存技術應該有實際應用的空間有一席之地。所謂碳捕獲和封存，也就是在在工業生産過(guò)程中過(guò)濾掉産生的二氧化碳，然後(hòu)將(jiāng)其埋藏起(qǐ)來。而另一些人則認爲，這(zhè)種(zhǒng)方法成(chéng)本高昂，且無關緊要。在電動化方面(miàn)，除了那些已經(jīng)投入數十億美元到電動飛行領域的投資者之外，其他所有人都(dōu)反對(duì)這(zhè)種(zhǒng)方法。

但好(hǎo)消息是，成(chéng)千上萬的初創企業和公司内新成(chéng)立的部門都(dōu)正在投入資源開(kāi)發(fā)旨在實現綠色飛行的技術。現代航空業一直是一個龐大、需要大量資源且難以改變的行業，但現在有機會再次發(fā)現最初開(kāi)拓這(zhè)一領域的先驅人物的無畏精神，并最終肩負起(qǐ)責任，走上消除溫室氣體的道(dào)路，減輕過(guò)去幾十年輕率排放溫室氣體的後(hòu)果。

從理想到認證：阿徹航空的 eVTOL 發(fā)展之路

最早引起(qǐ)人們關注 eVTOL 是在 2016 年，當時打車和外賣配送平台 Uber Elevate 的城市空中運輸部門發(fā)布了一份研究報告，其中介紹了可再生電力驅動的小型飛行器，并用它來作爲更廣泛的全社會脫碳努力的一部分。Uber Elevate 還(hái)宣布，通過(guò)汽車式的大規模生産，這(zhè)種(zhǒng)飛行器將(jiāng)成(chéng)爲“大衆負擔得起(qǐ)的日常交通工具，甚至比購買一輛汽車還(hái)便宜”。

另一次炒作出現在 2019 年，當時摩根士丹利（Morgan Stanley）預測，到 2040 年，城市内自動駕駛飛行器的市場價值可能(néng)達到 1.5 萬億美元，這(zhè)一預測後(hòu)來更成(chéng)爲吸引投資者的宣傳材料。雖然摩根士丹利後(hòu)來將(jiāng)這(zhè)一數字下調爲 1 萬億美元，但其堅定地認爲，eVTOL 對(duì)交通運輸的影響可能(néng)會像 20 世紀初的汽車和二戰後(hòu)的商用飛機一樣(yàng)巨大。

該投資公司還(hái)指出，“交通方式的根本性變革，與其說是‘蠶食’當前流行的交通運輸方式，不如說是徹底重塑和重新調整市場本身的規模，而這(zhè)種(zhǒng)規模往往都(dōu)會以數量級的方式發(fā)生改變。”

Uber 空中電動出租車模型。圖片來源：Robyn Beck/AFP/Getty Images

阿徹航空將(jiāng)采用直接向(xiàng)航空公司銷售的模式，就像 2021 年其直接向(xiàng)美國(guó)聯合航空公司（United Airlines）銷售價值 10 億美元的飛行器一樣(yàng)，并且還(hái)爲該航空公司提供了一個追加價值 5 億美元訂單的選擇。

阿徹航空的第二個目标是成(chéng)爲一個拼車平台。用戶可以使用阿徹航空推出的應用程序預定一輛 20 分鍾内從你家附近出發(fā)的“車”。這(zhè)種(zhǒng)出行方式將(jiāng)大大減少你在路上堵車好(hǎo)幾個小時的可能(néng)性。

阿徹航空首席執行官戈爾茨坦向(xiàng)我展示了一段負責 eVTOL 認證的 FAA 官員傑伊·默克爾（Jay Merkle）于 2020 年拍攝的視頻。視頻中，默克爾表示，“我聽到的最大問題可能(néng)是......‘這(zhè)是真的嗎？ 這(zhè)真的已經(jīng)實現了嗎？’這(zhè)也絕對(duì)不是炒作。事(shì)實上，我們有至少六架航空汽車已經(jīng)通過(guò)了型号認證，這(zhè)也是將(jiāng)全新航空器投入運營的第一步。” 2021 年，阿徹航空獲得了另一輪認證批準，這(zhè)也表明很快就可以取得全面(miàn)的商用認證。

“零碳”目标背後(hòu)隐藏的電池和電力難題

美國(guó)雖然是促成(chéng)全球變暖危機的主要國(guó)家之一，但其應對(duì)這(zhè)一危機的方式卻是把它視作一個商機，這(zhè)是一件無論在什麼(me)時候都(dōu)讓人覺得很有意思的事(shì)情。

我之前參觀過(guò)一些更注重反思、整體氛圍更加嚴肅的一些歐洲初創公司，這(zhè)些公司往往關注核心理念和價值，但在阿徹航空，其整體的氛圍卻相對(duì)更加輕松、樂觀。可能(néng)這(zhè)是加利福尼亞陽光所帶來的影響，但通過(guò)整合全球的零部件來創建新的航空類别，并認爲這(zhè)可能(néng)實際上有益于氣候，這(zhè)種(zhǒng)想法已經(jīng)完全被(bèi)接受，沒(méi)有任何異議。

沒(méi)有什麼(me)問題大到無法解決，尤其在這(zhè)件了不起(qǐ)的事(shì)情上，畢竟它調動了人類的聰明才智和對(duì)利益的渴望，這(zhè)有時候也會激發(fā)出我内心憤世嫉俗的一面(miàn)。畢竟，從一開(kāi)始就避免制造這(zhè)個問題肯定更好(hǎo)吧？

然而，當我接觸阿徹航空首席工程師傑夫·鮑爾（Geoff Bower）後(hòu)，我才意識到這(zhè)個問題并不在于抽象概念和罪惡感受，而是和物理學(xué)有關。（鮑爾年紀輕輕就成(chéng)爲阿徹航空的首席工程師，他經(jīng)常開(kāi)著(zhe)一輛特斯拉 Model Y 上班，他在斯坦福大學(xué)的博士論文主要研究的是信天翁不扇動翅膀就能(néng)在海面(miàn)上飛行的方式【它們從大氣中借取能(néng)量】。）

這(zhè)個問題背後(hòu)的主要挑戰在于起(qǐ)降問題。旋翼覆蓋的面(miàn)積越大，起(qǐ)飛所需的動力就越小，但巡航時所需的動力就越大，因爲阻力更大。阿徹航空試圖在旋翼覆蓋面(miàn)積和阻力之間尋找平衡，包括在巡航時傾斜 Maker 飛行器前面(miàn)六個旋翼，并依靠其固定翼提供水平飛行的升力。

但不可否認的事(shì)實是，目前正在開(kāi)發(fā)的所有燃料技術中，電池能(néng)提供的功率最小，但重量最大。1 公斤汽油可以提供 13 千瓦小時的能(néng)量（這(zhè)是每小時的能(néng)耗），而 1 公斤锂離子電池隻能(néng)提供不到 0.3 千瓦小時的能(néng)量。

阿徹航空開(kāi)發(fā)的 Maker 電動垂直起(qǐ)降飛行器。圖片來源：Archer Aviation Inc

多虧了埃隆·馬斯克（Elon Musk），他創立的特斯拉公司（Tesla）在推動锂離子電池的改進(jìn)方面(miàn)遠遠領先其他任何公司，才讓我們能(néng)夠開(kāi)始考慮電動飛機的可能(néng)性。聽起(qǐ)來微不足道(dào)的 0.3 千瓦小時，實際上是老式鉛酸電池能(néng)夠提供能(néng)量的五倍以上。電動機的效率比燃油發(fā)動機高出兩(liǎng)到三倍。此外，電池可以充電，具有可再生的特性。

雖然電動飛機的飛行不會産生傳統的二氧化碳、氮氧化物或水蒸氣，但這(zhè)并不意味著(zhe)對(duì)氣候百分百有益。eVTOL 在生命周期内對(duì)氣候的影響取決于其他因素。首先是其零部件可能(néng)造成(chéng)的影響。當然，這(zhè)在一定程度上可以通過(guò)回收來解決。即便電池在空中的壽命已經(jīng)結束，它們在地面(miàn)上仍具有利用價值，而未來的 eVTOL 可能(néng)會采用可多次重複加工的熱塑性材料制成(chéng)。但是，全電動飛機是否具有可持續性，核心還(hái)是取決于充電電池的能(néng)量從哪裡(lǐ)來。

一項特定技術的碳強度指的是其整個生命周期中（包括材料生産、建設、使用、拆除和廢棄），因所耗費的能(néng)量（以兆焦耳計）而産生的二氧化碳或等效物的排放總量。碳強度越高，表示該技術對(duì)環境的影響就越大。

英國(guó)和美國(guó)的環境和航空科學(xué)家在 2019 年的一項評估中展示了電動航空在達成(chéng)真正的氣候友好(hǎo)之前必須取得多大的進(jìn)展。通過(guò)對(duì) 2015 年美國(guó)電網的平均二氧化碳強度進(jìn)行計算，科學(xué)家們發(fā)現，全電動飛機的生命周期碳強度比現代噴氣發(fā)動機對(duì)應機型高出近 20％，但考慮到非二氧化碳影響（包括氮氧化物和凝結尾迹雲），該數字則可以降低約 30％。

國(guó)際能(néng)源署（IEA）預測，在 2010 年到 2040 年期間，全球電力需求（不包括航空或地面(miàn)交通的電氣化）將(jiāng)增長(cháng)近一倍，但由于煤炭的持續使用，發(fā)電排放量僅會下降約 5%。在印度，乘坐電動火車對(duì)氣候的影響可能(néng)比搭乘飛行還(hái)要嚴重。不過(guò)，如果使用巴西電網的電力（其中可再生能(néng)源占比較高）來運行飛機，那其整個生命周期排放量可能(néng)會比在中國(guó)高，因爲中國(guó)的大部分電力都(dōu)來自燃煤發(fā)電。除非每個方面(miàn)都(dōu)能(néng)實現氣候友好(hǎo)，否則沒(méi)有什麼(me)是真正氣候友好(hǎo)的。而這(zhè)顯然不是飛機制造商可以保證的。

減排脫碳 ≠ 創造新的排放需求：eVTOL 是否真正能(néng)替代現有技術？

eVTOL 是一種(zhǒng)商業上可行的産品，還(hái)是一種(zhǒng)應對(duì)氣候變化的可靠手段？在我從薩利納斯北上,沿途經(jīng)過(guò)塑料大棚、整齊的莴苣和西蘭花田地，最終從舊金山機場搭乘飛機回家的路上，我一直在思考這(zhè)個問題。

幾周後(hòu)，當我與空氣動力咨詢公司 AeroDynamic Advisory 航空分析師理查德·阿布拉菲亞（Richard Aboulafia）交談時，他指出，那些可以大規模複制的航空技術往往是對(duì)環境影響最大的技術。他將(jiāng) eVTOL 描述爲“奇怪的馬戲團雜耍，所有人都(dōu)認爲，最應該獲得資金支持的就是對(duì)環境最不利的東西”。

無論如何想方設法減少排放的影響，脫碳都(dōu)不等于創造新的排放需求。它的意義在于替代，即舍棄對(duì)氣候代價高昂的東西，代之以對(duì)氣候影響較小或最好(hǎo)是根本不會對(duì)氣候造成(chéng)危害的東西。阿布拉菲亞還(hái)質疑 eVTOL 是否能(néng)實現這(zhè)一目标。在這(zhè)個領域投入的資金和智慧确實驚人，但要讓所有這(zhè)些資源能(néng)夠在更廣泛的意義上有助于氣候變化（即降低目前對(duì)天氣造成(chéng)的破壞性影響），唯一方法就是讓電動飛行承載更大的載荷、飛行更遠的距離，并在航空領域實現大規模應用。

補充燃油的商用飛機。圖片來源：Clynt Garnham Business/Alamy

如果我們接受可持續航空燃料目前是實現零碳長(cháng)途飛行的唯一途徑，那麼(me)航程低于 500 英裡(lǐ)（合約 800 公裡(lǐ)）的航班該怎麼(me)辦呢？對(duì)此，有兩(liǎng)種(zhǒng)可行的電動策略。其中，相對(duì)比較容易實現的就是混合動力飛行汽車，這(zhè)種(zhǒng)工具的引擎需要燃燒某種(zhǒng)燃料，并利用這(zhè)些燃料來充電和（或）提高電池性能(néng)。

2022 年 6 月，全球第二大飛機發(fā)動機制造商勞斯萊斯（Rolls-Royce）發(fā)布了一款全新的緊湊型引擎原型，這(zhè)款“渦輪發(fā)電機”通過(guò)燃燒燃料可以直接轉動螺旋槳或爲機載電池充電，使飛機可以根據飛行階段（以及電池剩餘電量）在不同的動力來源之間切換。

該發(fā)電機可將(jiāng)功率輸出調整在 500 千瓦至 1200 千瓦範圍内，足以輕松驅動單通道(dào)客機飛行超過(guò) 150 英裡(lǐ)左右（約 240 公裡(lǐ)），這(zhè)也是目前最具競争力的 eVTOL 可達到的絕對(duì)上限。在這(zhè)一環境下，爲了同時減少排放，飛行員還(hái)可以在碳排放極高的飛行階段（例如穿過(guò)富含冰晶粒的大氣層或者是起(qǐ)降階段）切換使用電池電能(néng)。但無論如何，碳排放都(dōu)是無法避免的。

終極目标并不是混合動力，而是完全電氣化，這(zhè)就需要從根本上提高電池性能(néng)。自千禧年以來，锂離子電池技術的不斷進(jìn)步已經(jīng)使其性能(néng)每年都(dōu)能(néng)實現近 4% 的提高。無論是勞斯萊斯公司目前正在研發(fā)的高壓锂離子電池，還(hái)是日本國(guó)家材料科學(xué)研究所（National Institute for Materials Science）在 2022 年公布的锂空氣電池，或是美國(guó)初創公司 QuantumScape 正在研發(fā)的“固态”電池，電力航空中的最關鍵元素將(jiāng)變得更輕、更強大。隻不過(guò)，目前唯一的問題是他們的速度能(néng)有多快。

在匹茲堡的卡内基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University），由全球領先的電池專家文卡特·維斯瓦納森（Venkat Viswanathan）控制的機器人在其實驗室裡(lǐ)日夜不停地展開(kāi)實驗，旨在實現性能(néng)突破。

2021 年，維斯瓦納森和他的同事(shì)沙沙克·斯裡(lǐ)帕德（Shashank Sripad）在一篇研究報告中寫道(dào)，“電池組的比能(néng)量密度可以在本世紀中葉前後(hòu)達到 800 瓦時/千克”。

換句話說，在 2050 年左右，锂離子電池將(jiāng)能(néng)夠爲單通道(dào) A320 型飛機或波音 737 型飛機提供不間斷飛行 600 海裡(lǐ)（約 1110 公裡(lǐ)）所需的動力。此外，如果能(néng)取得持續穩定的進(jìn)展，“最大航程 1200 海裡(lǐ)的全電動飛機在本世紀下半葉有望取代目前 80% 以上的燃油飛機”。

然而，在實驗室裡(lǐ)計算出的能(néng)力并不一定意味著(zhe)在現實世界中也具有同等能(néng)力。正如普惠公司（Pratt & Whitney）前技術和環境副總裁、麻省理工學(xué)院（MIT）退休教授艾倫·愛普斯坦（Alan Epstein）在 2022 年夏季跟我交談時所說的那樣(yàng)：“必須區分航程和任務長(cháng)度。對(duì)于大約 1400 英裡(lǐ)的行程，航空公司通常會攜帶超過(guò)飛行所需 50% 的燃料。”這(zhè)是因爲在出現意外情況時，“你必須确保能(néng)備降到其他機場，很多時候你唯一知道(dào)開(kāi)放的機場就是你起(qǐ)飛的機場。”

如果飛機燃料是高能(néng)密度的煤油，那就可以輕松攜帶多餘的燃料。然而，如果是電動飛行的情況，容量過(guò)剩則可能(néng)會打亂精準平衡電池組容量和航程之間的關系。“因此，500 英裡(lǐ)航程的飛機可能(néng)隻能(néng)執行 200 或 250 英裡(lǐ)的飛行任務。”愛普斯坦說。

人人都(dōu)喜歡樂觀的前景，但事(shì)實上，沒(méi)有人能(néng)确切地知道(dào)電池技術的發(fā)展速度有多快。我拜訪阿徹航空的那兩(liǎng)天确實是樂觀的，但在我跟該航空公司首席工程師鮑爾的談話接近尾聲時，當他耐心地向(xiàng)我解釋了他們的方案後(hòu)，我感受到了傳統航空業那種(zhǒng)熟悉又令人不安的拉扯。

“這(zhè)種(zhǒng)技術能(néng)力聽起(qǐ)來确實很好(hǎo)，”我說，“但是航空業脫碳可能(néng)會被(bèi)乘客數量徹底颠覆。在發(fā)展中國(guó)家，坐過(guò)飛機的人相對(duì)較少，相信有很多人都(dōu)願意嘗鮮，這(zhè)又該怎麼(me)辦呢？”

“這(zhè)是航空業長(cháng)期面(miàn)臨的難題。”一位全球知名的航空工程師遺憾地承認道(dào)，“我也不知道(dào)該如何解決這(zhè)個問題。”