跨越630英里的公路挑战,参赛车辆仅凭阳光驰骋
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来源:Theverge
7月19日,高中生将开启为期五天的太阳能汽车公路赛,路线是从沃思堡到斯托克顿,总长630英里。今年是太阳能汽车挑战赛30周年,该赛事旨在让学生制造出速度最快、效率最高的太阳能汽车,培养他们的多种技能。

7月19日,数十支高中生队伍踏上了一场为期五天、长达630英里的公路征程,起点是得克萨斯州的沃思堡,终点指向斯托克顿。然而,这绝非一场寻常的赛事。学生们亲手设计并打造参赛车辆,运用现成零部件与3D打印技术。比赛胜负,取决于哪支队伍能驰骋出最远的里程。而驱动这些造型独特的座驾的,正是天空中那轮炽热的太阳。

今年,恰逢一年一度的太阳能汽车挑战赛30周年庆典,该赛事汇聚了来自全国的高中生,他们怀揣着打造速度最快、效率最高的太阳能汽车的共同梦想。这项赛事由得克萨斯州教育工作者、长期投身于STEM(科学、技术、工程和数学)教育的莱曼·马克斯博士于1993年创立。学生们通过这次挑战,不仅能够学习项目管理、预算编制、筹款及工程等多方面的技能,更重要的是,他们必须打造出一辆能够顺利完成全程、具备参赛价值的太阳能汽车。

莱曼博士坦言,太阳能汽车挑战赛的灵感源自他对20世纪80年代末至90年代初STEM教育现状的失望。当时,他的一群学生对仅从课本上汲取知识感到厌倦且缺乏灵感。为了激发他们的兴趣,他接受了北得克萨斯大学一位朋友的邀请,这位朋友当时正在为一项全新的赛事打造大学太阳能汽车。

“我们踏足那里,孩子们被太阳能项目的复杂性深深吸引,”他向我回忆道。“在从德斯蒙德返回达拉斯的路上,他们一直嚷嚷着,‘博士,您能让我们也造一辆太阳能汽车吗?’”

他最终应允了孩子们的请求,但很快意识到,高中生与大学队伍在竞争中难以公平对决,因为他们在技术专长和资金资源上存在着巨大差距。于是,面向高中生的太阳能汽车挑战赛应运而生。1993年,该教育项目正式启航,1995年则举办了首届国家级比赛。

自项目创立以来,已吸引来自39个州及多个国家(包括加拿大、墨西哥、哥斯达黎加、西班牙和新加坡)的85,000多名学生参与。目前,活跃的高中太阳能项目已超过260个。赛事形式在赛道赛与越野赛之间交替进行,今年的赛事则是一场长达630英里的艰苦越野赛,横跨得克萨斯州。这场为期五天的旅程于7月19日从沃思堡启程,途经巴勒斯坦、圆石城、弗雷德里克斯堡和圣安吉洛等城镇,最终抵达斯托克顿。莱曼博士表示,每当队伍经过时,镇上的居民都会纷纷涌出,为队伍加油助威。

“这不仅仅关乎打造一辆车,”莱曼博士强调,“还要学会如何正式驾驶这辆车。在即将到来的赛事中,我一直向孩子们强调的一点是,在参赛之前,你们得先让车跑上500英里。你们得了解,车是否会出现故障?你们得知道,即便车坏了,也得让它坏在自家的停车场里,这样你们才能修复它。”

该赛事通常设有三个竞赛类别:经典组、进阶组和电动太阳能组。其中,电动太阳能组的队伍驾驶的是从固定太阳能电站获取能量的电动汽车。今年的挑战赛还引入了一个全新组别:巡洋舰组。在这一组别中,队伍需打造四座车辆,且太阳能电池板需直接集成到车身中。

设立这一新组别的决定,源于多年来人们的一个疑问:太阳能汽车是否会最终演变成真正的汽车,而非那种扁平、极具空气动力学特性、驾驶员常常被挤在宽大太阳能板下方的车辆。事实上,许多参赛车辆几乎难以看出有上路资格,更像是未来派宇宙飞船与高科技卡丁车的融合体。

莱曼博士表示,组织者期望学生们打造出外观酷似真正客车的太阳能汽车,太阳能电池需集成到车身中,拥有四个座位、四扇门和一个后备箱。他认为,这有助于证明太阳能交通工具具有实际应用价值,让人们对未来的太阳能辅助客车产生遐想。

“人们会说,‘哦,这真的很棒,但这不是现实,’”他说道,“现在我们可以向他们展示它可能是什么样子。我认为这是一种进步。”

17岁的布莱克·伍德是沃思堡郊区本布鲁克中学的一名即将升入高三的学生,他也是Old Rip Racing太阳能汽车队的队长之一。该队是参赛队伍中为数不多的独立队伍之一。他们的14人团队汇聚了来自三所不同学校的学生,伍德认为这是他们最大的优势,因为这让原本可能永远不会相遇的学生能够共同应对一个工程挑战。

伍德透露,团队在比赛前大约一年就开始了规划。他们最早的工作是手绘草图,同时研究经典组中前几年成功的车辆,经典组主要面向第一年和第二年参加比赛的队伍。他们分析了其他车辆性能优异的原因,并将这些理念融入到自己的初步设计中。随着项目的推进,团队提升了计算机辅助设计(CAD)技能,逐渐将手绘的概念转化为数字工程模型。学习设计软件成为了教育过程的一部分。

“我觉得我们的车在我看来真的很酷,”伍德向我坦言,“很不幸,我们不常能看到它完整组装好的样子,感觉我们总是在修理或制作某个部件,然后再装回去,然后我们又会想,‘哦不,那个区域需要焊接。让我们把那个电气部件再拆下来。’”

然而,尽管电池电动汽车已逐渐成为主流,太阳能汽车在很大程度上仍停留在实验阶段。一些研发太阳能汽车的初创公司要么转向了更成熟的技术,要么已经破产。伍德表示,他乐观地认为,只要像太阳能汽车挑战赛这样的教育竞赛能够持续让学生从小就接触到可再生能源技术,太阳能汽车就具有真正的长期潜力。随着参与者最终步入职场,他们可以继续开发使太阳能交通工具在商业上可行的创新技术。

“我们正在取得进步,”伍德说道,“我的意思是,有很多高中生都在制造太阳能汽车,我认为只要有合适的设备,以及比我们所有人加起来都多一点的专业知识,这肯定是有可能的。”

莱曼博士对此表示赞同,他提到了像Aptera这样仍在追求大规模市场太阳能汽车目标的初创公司。但他表示,商业化从来都不是太阳能汽车挑战赛的真正目标。

“人们会说,‘那么,你们是在努力制造更好的太阳能汽车吗?’在你我之间,我并没有,”他说道,“我努力培养有能力的学生,让他们学会承诺、对项目的奉献精神,学会团队合作,了解工程和电池技术。我努力培养劳动力,努力培养工程师。”