[天馬行空] 鈣鈦礦飛上天空：從無人機增程，到平流層的太陽能機翼
已更新：4天前
文／LJ CHEN
一架無人機能飛多久，往往取決於它帶了多少電。但多帶一組電池，也意味著多一份重量。
如果機翼在飛行時能持續收集陽光，這道難題就多了一種解法。太陽能不必一次承擔全部飛行用電，只要補回一部分消耗，就可能延後降落的時間，讓無人機多巡查一段電網、多測繪一片農地，或在災區上空多停留一會兒。
2026 年 9 月，澳洲公布的一次試飛，讓這個想像有了更具體的輪廓。V-TOL Aerospace、Halocell Energy 與 Li-S Energy 合作開發的 Pegasus 無人機，搭載鈣鈦礦太陽能陣列與鋰硫電池，完成接近兩小時、超過 75 公里的飛行。輕薄的發電材料，開始與機體、儲能和電源管理一起接受真實飛行的考驗。
從澳洲無人機，到日本的高空通訊平台，再到英國正在研究的碳纖維發電表面，鈣鈦礦正沿著幾條不同路徑走向天空。它們共同追問的，是一個很實際的問題：每增加一公克重量，究竟能為飛行換回多少能源？
讓機翼一邊飛，一邊補電
Pegasus 採用約五公尺翼展的雙馬達設計。本次試飛使用一組 382 Wh 鋰硫電池，配合 Halocell 的鈣鈦礦陣列，降落時仍有剩餘電量。合作團隊預期，未來加入第二組電池並改善太陽能陣列後，可朝五至八小時、250 公里的任務能力推進；這部分仍是後續目標。
對鈣鈦礦而言，這次試飛的價值在於完成系統整合。發電層必須安裝到航空器上，電力必須進入管理系統，整套設備還要承受飛行時的振動、氣流與姿態變化。
不過，公開資料尚未交代整段飛行中，太陽能陣列究竟提供多少電量。因此，接近兩小時的續航，是機體、電池與太陽能協同工作的成果，還不能換算成鈣鈦礦單獨帶來的增程比例。
接下來最值得期待的數據，是同一架飛機在相近天氣、載重與任務下，加裝太陽能前後的差異。當這些比較逐漸完整，鈣鈦礦的價值才會從「能跟著飛」，進一步成為可被採購與驗收的性能。
飛到二十公里高空，問題變成如何度過每一個夜晚
把高度再往上拉，太陽能航空器所承擔的任務也開始改變。
高空平台 HAPS，又常被稱為「高空偽衛星」或「平流層衛星」，是在大氣層內長時間運作的航空平台。SoftBank 規畫的應用，是讓平台在約二十公里高空提供通訊服務。它並未進入地球軌道，卻有機會從高處支援地面網路。
這類平台要持續滯空，白天收集的能源除了維持飛行與通訊，也必須為夜間留下餘裕。提高發電能力與減輕重量，因而成為彼此牽動的設計選擇：增加太陽能面積可能改變機體；增加儲能又會增加負擔。
2026 年 10 月 7 日，SoftBank 公布與 JAXA 的共同研究，雙方已於同年四月簽訂協議，建立 HAPS 用太陽能模組的評估技術。SoftBank 正開發鈣鈦礦／矽疊層模組，並提出面密度每平方公尺 400 公克以下、模擬 AM0 光譜下轉換效率 30% 的未來目標。這些是研發指標，尚不能視為已完成的飛行性能。
這項合作釋出的訊號十分清楚：高空應用已開始要求供應商回答模組層級的問題。材料效率之外，完整封裝後有多重、在低壓與溫度變化下如何運作，都需要量測證據。
如果發電層直接長在機體上
另一條更具想像力的路線，正在英國展開。
Sheffield 大學於 2026 年 9 月宣布，取得英國先進研究與發明局 ARIA 約 96.8 萬英鎊資助，研究將鈣鈦礦太陽能電池直接噴塗在碳纖維表面。碳纖維原本就是航空器常見的結構材料；若表面也能發電，機體便可能同時承擔支撐與能源收集功能。
這個構想的吸引力，在於減少額外材料與安裝負擔。每省下一點重量，都可能留給電池或任務設備。
但一層能發電的薄膜，還需要一層足夠輕、又足夠可靠的保護。研究團隊將與 AMRC、Loughborough 大學合作開發超薄阻隔結構，降低水氣與氧氣侵入，並由 Limosaero 將試驗元件整合到航空器進行測試。目前公告的是研發與飛測規畫，尚非平流層長期飛行成果。
這也讓「太陽能機翼」有了更深一層的意義：從材料製作開始，就把發電、結構、表面形狀與維護一起考慮。未來的競爭，可能同時發生在光電實驗室與航空材料工廠裡。
天空會重新考驗一片太陽能電池
在地面表現良好的電池，到了高空，仍有新的考題。
2026 年《Energy & Environmental Science》刊登的一項研究，由韓國忠北大學與國際團隊合作，透過材料配方調整，改善鈣鈦礦元件的熱衝擊耐受性。團隊進行攝氏負八十度至正八十度的加速循環測試，也將元件隨高空氣球送至約三十五公里，觀察真實環境中的表現。
這類研究補上的，是飛行應用必須面對的可靠度證據。不過，高空氣球搭載元件，代表元件接受了環境測試，並不代表它已為航空器提供飛行動力；一次高空暴露，也無法取代長時間運作的驗證。
澳洲試飛、日本模組評估、英國結構整合與高空材料測試，各自回答了不同問題。把它們放在一起，才能看清楚這項技術正在前進的位置。
從賣一片電池，走向交付更多飛行時間
對鈣鈦礦產業而言，航空應用帶來一種不同的產品尺度。
客戶最終關心的，可能是多飛了多少分鐘、多帶了多少設備，以及完成一次任務需要降落幾次。轉換效率仍然重要，但完整模組的重量、實際發電量與飛行後的性能保持率，同樣會影響採用決策。
對台灣的材料、封裝與無人機產業而言，這是一個值得共同建立實證的方向：先在明確的機型與任務中量出增程效益，再逐步累積高空環境資料。每一次試飛，都應讓「輕薄的潛力」更接近「可重複的成果」。
過去一年，鈣鈦礦飛向天空的故事，已經有了真正起飛的航空器，也有正在成形的模組規格與發電機體構想。距離平流層長期運作，仍有必須跨越的工程門檻。
但機翼的角色，已開始出現新的可能。
它托住一架飛機，也可以接住一路同行的陽光。
資訊參考
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