加利福尼亚州莫佳沃沙漠地带清晨的空气散发着十一月初寒冷的凉意，然而波尔 · 马可克雷迪身着运动服和开领衬衫漫步在飞机库前的空地上。二名年轻人在埃尔米拉格长方形机场的边上嬉闹着，此时摄影记者在那附近等待着。马可克雷迪瞧着冬季太阳懒洋洋地爬升到一个满意的角度。刚好九点，他发出OK的信号。
“把飞机拉出来”，他喊着。五名等待已久的工人把马可克雷迪最后一架能飞的机器轻轻地推到阳光普照的大地。它看上去好像一只着陆的大鸥鸟，命名为“太阳能挑战者”的全世界第一架，也是仅有的一架完全用太阳能做动力的飞机，正对着埃尔米拉格试验跑道即将开始它那短暂的旅行。
在航空界，马可克雷迪和他的蛛丝系列飞机已享有盛名，并被誉为探索飞行新路的先驱者。1977年轻如薄纸的“蛛丝神鹰”号成为第一架人工动力的飞机，并完成了一个意想不到的短程飞行。一年以后，对它进行更多改进的成功者“蛛丝信天翁”号用2小时49分飞渡了英吉利海峡。
现在马可克雷迪返回到用100%太阳能动力飞机的研制上来。由他的公司建造的“太阳能挑战者”没有携带任何种类的蓄电池。在它的45英尺长的机翼和10英尺9英寸长的尾翼上闪光的光伏电池是飞机发劫机供电的唯一能源。
“不要靠近飞机，”马可克雷迪对越来越多围着挑战者的观众喊着，“不要扬起尘土。”他停了一会，解释道，覆盖在灵敏的太阳能电池上的灰尘能减少一半电能输出。“像这样的白天我们不允许损失一点动力。每年这个时期的太阳照射角度对于良好的飞行已经是边缘了。”
但是飞行还是进行了。工作人员把飞机转了一下，对准跑道，95磅重的波隆赶紧检查了电子线路。波隆是一位32岁有经验的民用飞机驾驶员，曾经是飞行教练。马可克雷迪选中她更多的原因是她的熟练的飞行技巧，不单单是她的体轻。随着发动机电压升高，波隆让“挑战者”开始移动。在飞机离开地面之前，一个信号员把着水平翼跟在飞机旁边用力跑着。
随后“挑战者”慢慢地爬动了。在任何其他的飞机中，这样的速度应当是十分可笑的。这架独特的飞机达到了起飞的速度，离开了地面，并且几乎是漂浮在干燥的跑道上，飞行速度还不到每小时19英里。观众欢呼着，年轻人笑着。
波隆以缓慢的爬升速度驾驶着飞机。飞机爬上30英尺，然后40英尺，再爬上60英尺空中，但仍然在跑道上方。她飞到一个交叉口，滚动着通过一个艰难的右拐弯，然后又拐了一个弯，飞上另一条跑道的上方，开始准备着陆。当偏离必要的太阳照射角度，飞机成了一架滑翔机，缓慢地向下进行了软着陆。
这次飞行顶多不超过四分钟，但是对于一架太阳能飞机这是一个真正的成就。那天波隆飞行了十二次之多，逐渐习惯了“挑战者”飞行的特性，增加了正在积累的工程数据的资料。当天晚上马可克雷迪已经得到了他所需要的一切。随着对记录的小小的修正，他命令“挑战者”全体人员准备12月在亚利桑那州再进行一系列的飞行。
太阳为动力的企鹅
马可克雷迪对太阳能飞机的兴趣始于1979年后期。他告诉我：“当时其他人已经制造了利用太阳能充电的蓄电池飞机，”“但是一个真正的太阳能飞机还没有问世。我停下了当时正在做的事情，那时我不是十分热心有关我们国家对中东石油的依赖。”
后来一种想法是更多地针对点燃公众对太阳能动力的知觉，当然也考虑到研制一架实际的太阳能飞机。“为什么要实际意义的飞机？”马可克雷迪笑着说，“除非，你让一架小飞机飞上4000英尺高空，否则'挑战者'像蛛丝一样完全没有寒用价值。”
利用太阳能做动力还是能达到'那个高度甚至更高些。这样的飞机在空中监视和大气取样方面可以得到一定的应用。但是马可克雷迪更多地致力于新知识的实践和传播太阳能的利用。
“假如‘太阳能挑战者’有希望加快太阳能动力的发展半年或一年，那么在开发我们这个世界更多的能源方面，这将是有益的”。他说。
马可克雷迪补充杜邦公司作为这个计划的保证者，该公司在制备人工动力飞机方面有很深的造诣，而且对马可克雷迪也熟悉。1980年6月宣布了这个计划，制备“挑战者”的工作也随之马上开始。当时剩下的一架蛛丝飞机“企鹅号”被改装用于太阳能飞机的实验。
关键问题是驾驶员如何更好地控制太阳能动力飞机跟踪变化的太阳照射角度。当去年8月波隆在埃德吾德空军基地创造了导航“企鹅”飞行T2英里的航空史，这个问题得到了回答。用一个仅接受光伏电流的马达调制飞机大的推进螺旋桨，“企鹅”以大约16哩/小时速度沉重地爬到干燥地面上方12英尺的高度。
这在航空史上是一次令人兴奋的时刻。波隆对着地面上骑自行车的人叫喊着完成了空中和地面间的通讯联系。通过波隆精心控制在10或12英尺高度笨拙的“企鹅”随后固定在离地面几英寸的高度。然后向下，轻轻地抖动一下着陆了。
马可克雷迪显得十分高兴。在太阳能动力方面的成功还不能说这件事情已十拿九稳。但是“挑战者”的工作比以前干得更快了。
跟踪太阳的设计
“挑战者”比马可克雷迪早期研制的飞行机器更像一架正常的飞机。在飞机前面有一个螺旋桨，驾驶室上面有一个大的机翼和对着尾部朝下伸展的栅板。机翼和水平稳定面用16，000多块高质量硅光伏电池覆盖着。马可克雷迪设计的机翼可以得到最大的太阳光照射。飞机巨大的翼弦从头扩展到尾部长度近6英尺。但是舵翼的最大弯曲不超过前机翼的15%。还有一个是精制的平板，作为爬上去和维修太阳能电池的平台。
机翼由精确的三部分组成，主翼部分与地面平行，而外面的二片角度稍稍朝上。看起来像大鸥翅膀的这种设计能捕获最大量的太阳光。
尾翼同样稍不规则。因为水平稳定面——为太阳能电池覆盖，垂直稳定器不能位于朝上的正常位置。垂直稳定器安放在靠近尾部和保持向下倾斜，使得它的阴影不落在太阳能电池上（因为所有电池都是串联成许多组，假如有一块电池发生故障，那么整个144块电池就无法导通）。
“在夏天的一个晴朗日子，这个太阳能电池方阵在海面上和最佳太阳照射角度能产生大约3千瓦电能”，马可克雷迪告诉我。“载着100磅重的飞行员，为了保持水平飞行要用掉1300瓦电能，并且每增加100瓦电能给你大约每分钟10英尺的爬升速度。”
借助于单独携带氧气，像波隆这样的飞行员能达到40，000英尺的高空，马可克雷迪说：“你飞得越高，电池运转也越有效。”他解释道：“在40，000英尺高空太阳能电池能产生4800瓦电能，并且像那样的高度，你真的能够贮存能量了。”
“为了得到飞行最大距离，你可以驾机一直向上爬，直到你跑出太阳照射的角度，随后飞机进入一个长距离的滑翔。”
“挑战者”有一个大约等于13.5的进/退之比，这就意味着它向前滑翔13.5英尺，损失1英尺的高度。这个数字比翱翔机的是小多了，但仍然挺大。在40，000英尺高空飞机能顺风滑翔100英里。
重量对挑战者是一个关键的因素。杜邦公司挑选了各种各样轻质材料：聚酯膜做电池覆盖层，Kevlar做机翼梁，Delrin乙缩醛树脂做控制系统的滑轮，甚至驾驶员波隆也超出杜邦公司认定适宜重量15盎司。杜邦公司希望把试验飞机重量搞轻些。
最初设计飞机的总重量大约235磅，其中包括飞行员和降落伞重量。“但是这个重量超重一些”，马可克雷迪说。“每一件事情都必须从头做起，因此挑战者按特别坚固方案进行设计。”
“挑战者”已相当坚固。它已经正式承受了六个正的和四个负的大气压的考验，并且马可克雷迪估计它将比过去那个试飞飞机提高50%的完全性。他说：“没有一架飞机像这架轻型飞机那么坚固。”
在11月埃尔米拉格试验飞行之后，马可克雷迪把每一个机翼向外扩展了1英尺，以得到更好的稳定性。他同样把承受螺旋桨和发动机的前梁加宽了一英尺，以给出较好的间隔和控制。最终他稍稍扩大了安定面。其结果使飞机最终的重量为195磅，其中70磅是动力系统，包括各种操作部件，太阳能电池，螺旋桨，发动机；另外125磅是飞机的骨架。
12月初，马可克雷迪和他的小分队来到靠近塔克松的麦拉那航空港。他们希望创造更多太阳能飞机飞行的纪录，但是由于坏的气候和困难未能如愿。多云天、雷阵雨，螺旋桨螺距控制装置失灵使“挑战者”全体成员受到挫折。
马可克雷迪一度担心：“在冬天这是一件很难的事情，几乎不能飞行。”“事实上，我感到吃惊的是在低的太阳照射角度下飞机飞得那么好。”
波隆创造了几个纪录。一天她顺着向上的一股热流把飞机带到3800英尺高空。在另一天，她已经爬到大约1000英尺，当时螺旋桨螺距控制失灵，她只好驾机着陆。当时，这多少使人有点痛心：飞机聚酯覆盖层撒了几个裂口，一种凤仙类植物划坏了螺旋桨，但是波隆没有受伤。
后来，马可克雷迪解决了螺旋桨问题。那是在螺旋桨毂盖旁边增加一个制动器，以卡住螺距的机械装置。制动器有一个手动的断路器，这样波隆在飞行中能够改变螺距。到12月末这种装置已经制出来了，但是不适宜的太阳和气候使得飞往Phoenix的计划变成一个未能实现的梦。这个小分队在1月进行了较多的飞行，积累了更多的经验。随后结束了冬季的飞行。
到了春天马可克雷迪打算在挑战者上安装一个提升马达，随后在实现他的理想的梦之前进行一系列短程的实验飞行。
“我们希望6月初进行一次从巴黎到伦敦的飞行，”他说，“随后我们想带着挑战者到日内瓦做一次尝试性的10，000英里高度飞行。”
在促进太阳能动力应用的新领域而奋斗的最终目标将继续支配着马可克雷迪的生涯。1月他由于获得了更多的亲身体验而高兴。
“三天以前我亲自飞过它，”他告诉我，“而且这使我真的相信你也能造出一架比鸟更为有效的飞机。操作起来好极了。”
他说，“这可是一个完全不同的飞行王国。这里所谈到的事情是以20哩/时速度飞行，活动起来像一个大气泡。我感到妙极了。”
[Popular Science，1981年第218卷第6期]