新科技，让航空飞行更加环保

在德国科隆的上空，飞机留下的凝结痕迹纵横交错。因为这些所谓的“飞机尾迹”中的污染物会导致气候变化，研究人员正在研究消除这些污染物的方法——几项正在尝试的使飞行更加可持续的方法之一。摄影：FEDERICO GAMBARINI，AP

撰文：JACKIE SNOW

　　2020年，你可能忽略了一个词：飞行羞耻（flygskam），一个瑞典单词，指的是飞行时的羞耻感。与2019年相比，2020年的航班减少了66%，你可能会认为“飞行羞耻”已经悄然走远。

　　不过，随着新冠疫苗的问世，最近航空交通开始增加，旅行有望回暖，“飞行羞耻”又卷土重来。这个词起源于2017年，是一场旨在改变我们飞行方式的运动的一部分，涵盖从飞行的频率到飞机技术等方面。其目标是：减少专家认为的到2050年可能增加两倍的二氧化碳排放量。

　　航空飞行在全球碳排放中所占的比例相对较小，只有2.5%。虽然其他行业排放的碳量更多，比如电力和农业，但它们也使数十亿人受益。相比之下，航空公司的碳排放主要来自最富裕国家的富有旅客：商务舱乘客产生的碳排放量是经济舱乘客的6倍，最常乘坐飞机的乘客中，其中的1%产生了所有航空公司碳排放量的一半。

　　新冠疫情大流行造成的旅行放缓是否足以撼动航空业，并为环境带来持久的益处？2020年，航空运输的下降可能减少了数亿吨的碳排放量。一些人呼吁通过清除飞机尾迹、使用新燃料、提升导航精度等措施持续减少碳排放量。

　　随着气候变化最早将于2035年达到临界点，我们必须迅速采取行动。

　　当然，少坐飞机会产生更大的影响，已经有人呼吁旅行者每年只坐一次飞机，一年不坐飞机，参加虚拟会议。尽管如此，航空旅行仍然存在，因此将航空飞行变得更加清洁无疑是更好的措施。以下是未来几年航空公司可以净化航空飞行的一些方法。

减少飞机尾迹

　　航空飞行排放的远不止二氧化碳，还会产生水蒸气、气溶胶和氮氧化物。这些污染物吸收的能量比辐射回太空的能量要多，因此可导致地球大气层变暖。这意味着航空飞行对全球变暖的影响可能比其碳足迹更大。

商用飞机的涡轮发动机依靠的是煤油推进燃料，就像新加坡一个维修设施的这台涡轮发动机。许多公司正在试验生物燃料和合成燃料，这类燃料可以减少二氧化碳排放量。摄影：JUSTIN GUARIGLIA，REDUX

一架空客A300-600R即将着陆。空客公司计划在2035年之前投入使用氢燃料飞机。摄影：AVIATION IMAGES/GETTY IMAGES

　　最糟糕的非碳影响来自飞机尾迹：飞机发动机排气形成的线状云。大部分飞机尾迹都是由少数航空飞行造成。这是因为飞机尾迹只在天气足够寒冷和潮湿的大气中形成，满足条件的大气带并不是很广泛。

　　避开这些区域可能会在限制航空飞行的非碳污染方面产生重大影响。一篇模拟日本领空的研究论文发现，调整一小部分航线以避开这些区域，可将飞机尾迹对气候的影响降低59%。只需要稍微做出改变，将航线更换为上述大气区域上方或下方的600米即可。虽然飞机飞得更高或更低会降低发动机效率，需要更多的航空燃料，但上述论文发现，限制飞机尾迹仍然可以抵消任何额外的碳排放。

　　“科学家们越来越多地意识到，飞机尾迹的影响是航空飞行对气候影响的一个非常重要的组成部分，”论文作者之一、伦敦帝国理工学院的交通与环境讲师Marc Stettler说。

　　飞机尾迹的形成地点每天都在变化，因此航空公司需要精确的多日天气预报来避开这些地点。未来，飞行员可以报告飞机尾迹，就像他们现在报告大气湍流一样，这样其他飞机就可以调整飞行路线。

　　欧盟的航空管理机构——欧洲航管组织，从去年开始准备对飞机尾迹规避项目进行试验。Stettler和同事计划继续研究采取哪些措施可以减少飞机尾迹。

　　“这是航空业减少气候影响的最快方式，”他说。

采用替代燃料

　　商用飞机依赖煤油推进燃料，但一些公司正在试验将生物质转化为飞机燃料，比如植物油甚至是用过的尿布。一些研究表明，这些生物燃料最多可将飞机造成的碳污染减少60%。不过，并非所有的生物燃料都是相同的。

　　那些可以加工成食物的生物燃料是不可持续的，因为地球人口不断增长，我们需要农作物提供热量。废弃的食用油和农业或伐木业剩余的浆状物都很昂贵，而且生产规模不够大，不足以产生有意义的变化。不过，这并不意味着其他可持续的航空燃料不会被开发出来。

　　“你一定听说过航空业是一个很难减少碳排放的领域，”欧洲非政府团体运输与环境组织的航空主管Andrew Murphy说。“这只是故事的一半，另一半是我们从未尝试过。”

　　更有前景的领域包括合成燃料，这种燃料不需要重新设计引擎。为了制造合成燃料，电力（很有望可再生）被用于把水分解成氢和氧。之后再将氢气与二氧化碳结合制成喷气燃料。

　　另一项尝试是从大气中提取碳，并将其用作燃料成分。尽管这项技术仍处于早期阶段，但并不意味着距离应用还有遥远的距离。

　　“新冠疫情向我们表明，如果我们愿意，新技术应用可以加速推进，” Murphy说。

采用电动或混动引擎

　　汽车并不是唯一经历电动创新的交通工具：一项统计发现，目前全球有100个电动飞机项目正在进行中。

　　首批电动飞机将是小型飞机，设计飞行里程为数百公里。挪威拥有众多岛屿和多山的地形，适合小型飞机。该国承诺，到2040年，其所有短途航班都将使用电动飞机。未来，服务匮乏地区可能会出现只使用电动飞机的新航线。

　　国际可持续发展研究所全球补贴研究中心的前任主管Ron Steenblik表示：“大量电动飞机可能会从根本上改变当地的交通系统。”

太阳升起时，一架飞机即将在墨西哥城降落。人工智能正在被用于改善飞行导航技术，减少导致飞机滞留停机坪或在机场盘旋的延误。摄影：MARCO UGARTE，AP

　　研发出更大或飞的更远的电动飞机还不能在短期内实现。不过，一些公司正在探索电力和氢的混合动力飞机，可能会增加飞机的飞行里程。波音公司和其他公司也在考虑在没有电力的情况下将氢作为一种推进方式。空客最近公布了三种不同的氢动力飞机，计划在2035年之前将氢动力飞机或类似的飞机投入使用。

　　“我们不仅仅是想在技术上可行，” 空客公司零排放飞机项目的副总裁Glenn Llewellyn说。“更想在经济上可行。”

　　1937年的兴登堡号空难终结了第一个氢时代。2010年，在发现氢燃料太贵后，航空业再次尝试并放弃了氢燃料。但Llewellyn指出，其他行业已经改进了氢，证明了氢的安全性，并在使用上进行了创新，还降低了成本，比如汽车工业和航天工业。

　　“生态系统正在以与10年前截然不同的方式演变，” Llewellyn说。“现在我们有了更好的起点。”

提升导航能力

　　几十年来，航空公司一直使用计算机帮助优化航线和规划，但现在他们开始利用人工智能寻找减少航空燃料需求的新方法。

　　法国航空公司、挪威航空公司和马来西亚航空公司已经在使用名为“Sky Breathe”的技术，依靠大数据和人工智能分析数十亿条飞行记录，进而寻找节省燃料的方法。研发Sky Breathe技术的公司表示，2019年，Sky Breathe为客户节省了1.5亿美元，减少了59万吨二氧化碳排放。

　　美国联邦航空管理局正在进行一项名为NextGen的多年升级计划，打造一系列互联系统，改善空中交通管制部门的监测、导航和通讯方式。美国联邦航空管理局表示，这项技术将使安排更紧凑的飞机起降成为可能，同时减少飞机滞留停机坪或盘旋机场造成的延误。

　　“人工智能真的很擅长识别模式，”微软从事航空项目的人工智能研究员Ashish Kapoor表示。“我们有多年的飞机驾驶经验，所以我们积累了大量的数据。”

　　随着越来越多的飞机装配上传感器，未来我们将会获取更多的数据，进而带来更多的改进。所有这些数据意味着，下一阶段的航空业可能会有所不同。算法会考虑速度、舒适度和排放问题，进而研发出新的飞机设计，制定新的飞行计划。

　　“我们不必像过去一百年的航空业那样发展，” Kapoor说。

　　不过，要实现这一点，不仅需要技术的进步，各国还需要改变立法，航空公司也需要提供资金进行昂贵的研究。航空业需要一些激励才会走向可持续发展。环境科学家、发展经济学者Janice Lao-Noche表示，要想加速创新过程，我们需要感受到更多的“飞行羞耻”，可能还要承受气候变化扰乱更多航班导致的痛苦。

　　“我认为这不是徒劳，” Lao-Noche说。“但对于航空业来说，这将是一段艰难的历程。”

（译者：流浪狗）