固态电池飞机试飞成功！低空经济动力短板有望突破 | 新闻串烧

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内容提要

1. 固态电池航空方案落地|一架由固态电池提供动力的纯电动飞机，可以载着客人完成商业航行吗？从技术上说，赫利俄斯地平线号已在试飞员驾驶下，朝此目标飞出第一步。其原本的液态锂离子电池被替换为固态电池，能量密度大幅提升，不久后将开展平流层试飞。

2. 人体行为揭秘：逆时针 |大多数人行走时会本能向左偏转，以致行动路线产生逆时针倾向。这种偏好的存在，不受文化影响，也无性别差异，在儿童身上更显著。现象已发现，机制待研究。

3. 极致精准的核时钟问世 |全球第一批可稳定运行的核时钟问世了，其计时原理基于原子核的振动，未来有望实现更极致精度的计时，这对支撑前沿新物理探索实验意义重大。

全球首架载人固态电池飞机试飞成功

2026年6月，试飞员米格尔·伊图尔门迪(Miguel Iturmendi)驾驶一架电动固定翼飞机“赫利俄斯地平线”(Helios Horizon，开发机构也以此为名)，从美国佛罗里达州泽弗希尔斯市政机场升空。

本次试飞由一系列短距离测试组成，旨在验证飞机安装全新固态电池后的重量配平状态，并未追求飞行时长或航程的长度。但无论如何，这是足以载入史册的固态电池载人飞机的全球‌首次飞行。

电动航空领域长期受制于一大物理难题：绝大多数电动汽车使用的传统锂离子电池，依靠液态电解液在电极间传导电荷；这种液态电池结构的单位重量储能极低，难以支撑飞机完成具备商业价值的飞行。

固态电池以固态材料替代液态电解液，使电芯更耐撞击、穿刺和高温，大幅降低起火风险，而最关键的优势则是同等重量下储存的能量远高于液态电池。

赫利俄斯地平线号此前搭载的锂离子电池能量密度为260 Wh/kg (瓦时/千克，衡量电池单位重量储电能力的指标)；全新固态电芯的能量密度则高达410 Wh/kg，提升了大约60%。赫利俄斯地平线公司创始人、试飞任务总负责人伊图尔门迪预测，能量密度还能在两年内继续提高40%。

赫利俄斯地平线号搭载的固态电池组

这套电池组可通过任何交流电源插座充电，无需配套专用基建，还支持快充——15分钟内即可充至80%电量。

此外，飞机配备有双重能量回收系统：一个是机翼上的太阳能电池板，另一个是能在滑翔、下降阶段充当风力涡轮机的螺旋桨。伊图尔门迪试飞结束后曾表示：“有能量回收的飞行会大幅延长飞机航程。”

赫利俄斯地平线号的原型是斯洛文尼亚Pipistrel公司研制的动力滑翔机“大金牛”(Pipistrel Taurus)。伊图尔门迪团队曾为其加装自研的电池管理系统，定制动力总成和热控系统，还加长机翼并铺设太阳能板。

2024年，这款改装机在传统锂离子电池的驱动下，最高攀升至7315米，创同重量级别电动飞机的海拔纪录。团队下一阶段的目标是在2026年晚些时候开展平流层试飞，冲击12 192米的商业巡航高度。

试飞员米格尔・伊图尔门迪正驾驶赫利俄斯地平线号

值得一提的是，多家机构都在推进固态电池航空方案。

中国电动垂直起降飞行器(eVTOL)制造商亿航智能已对其双座EH216-S进行了测试。该飞行器搭载锂金属固态电池，在480 Wh/kg的能量密度下实现了48分钟连续飞行。固态电池由亿航与欣界能源公司联合开发。

电池巨头宁德时代已展示其“凝聚态电池”技术，并启动航空级测试。电池的能量密度约500 Wh/kg。

法国的空中客车公司(Airbus)与雷诺集团(Renault Group)也达成了联合研发协议，计划将现有电池能量密度提升一倍，在2030年代推出混动和纯电动的中程飞机。

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人类天生喜欢逆时针转弯？

新冠疫情期间，西班牙纳瓦拉大学的学者曾开展关于人群安全社交距离实验，结果回看录像时意外发现：绝大多数行人在需要改变行进路径时，总倾向于沿逆时针方向转身、移动。

此现象现促成了另一个完整的科研项目。项目团队开展一系列实验，设置封闭空间并要求志愿者以单人或成小规模人群的方式在空间内自由走动。观察结果始终如一地表明逆时针行走倾向。

团队负责人伊尼亚基·埃切韦里亚·瓦尔特(Iñaki Echeverría Huarte)如此说道：“不管是在博物馆、超市还是某个空荡房间里，只要行走者完全自由随意，绝大多数人都会自然而然形成逆时针的行走路线。”

为排除文化差异干扰，瓦尔特等人联合东京大学的克劳迪奥·费利恰尼(Claudio Feliciani)，在日本开展了实验。有趣的是，日本行人呈现同样的逆时针偏好；排除右利手、右腿主导、右眼主导等变量后，规律依然成立；儿童的逆时针转向偏好更显著。

瓦尔特解释称，每个人都带有一点微小的偏转倾向，许多人共处同一空间时，无数小偏转叠加，最终形成整体上的逆时针转向。相关论文已发表于6月的《自然-通讯》(Nature Communications)杂志。

如费利恰尼所言，学界目前仍不清楚这种逆时针倾向的成因，而此谜团的答案将帮助我们理解人类感知世界的底层逻辑，还有望衍生更具价值的科学发现；相关知识也可应用于优化人群模型和疏散模型，助力设计博物馆、商超、火车站等公共空间。

另有研究显示，不只人类倾向逆时针，岩蚁探索陌生巢穴时，同样展现左转偏好。

关于这种逆时针转向偏好的原理，目前主流猜想聚焦生物力学。瓦尔特指出，人体并非完全对称，大脑收集感官信息并将其与肌肉运动相协调的机制，似乎能驱使个体行走时不自觉地微微偏向一侧。“但说实话，我们验证了多种想法，而该逆时针倾向始终稳定存在，因此确切机制仍无定论。”

值得一提的是，在1896年首届现代奥运会上，径赛选手是沿顺时针跑道奔跑的；赛事规则于1913年被修改，原因是绝大多数运动员认为那是一种“不自然的跑步方向”。

运动生物力学专家加雷斯·欧文(Gareth Irwin)表示，“大多数人都习惯以右腿作为发力主导，如果沿逆时针方向奔跑，过弯要求人体右侧承受更大的向内作用力”。

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中国和欧洲学者开发第一代“核时钟”

6月初，来自欧洲和中国的两支物理学家团队撰文介绍了各自研制的全球首代核时钟。设备依靠原子核内部能量状态的波动来计时，而非当下常规原子钟那般，以电子能级跃迁的频率作为计时基准。

时钟计时的本质是计数——计一个稳定周期重复的次数。这种周期，或者说“计时基准”，可以是钟摆的一次摆动、石英晶体的一次振动或原子的一次电子跃迁周期。

当然，原子钟并不直接计数电子跃迁的次数，而是利用一束特定频率的激光来激发跃迁，只要激光的频率恰好匹配电子跃迁所需的能量，那么这个频率便作为计时基准。物理学家的工作在于精确测得触发跃迁的激光频率。

核时钟的原理不同。它不激发电子跃迁，而是将钍-229原子核内的质子、中子激发至更高能级。绝大多数元素的原子核重组需要巨大能量，但钍元素很独特，存在间隔极近的稳定能级；理论上说，只需紫外激光轻微激发，能级跃迁即可实现。

不过直到2024年，科研人员才成功在一块毫米尺寸、内部掺杂数万亿个钍-229原子的氟化钙晶体中触发了原子核跃迁；同年晚些时候，另一组学者精准测出该跃迁对应的激光频率。

在前述两项最新研究发布之前，核时钟距离运行只差最后一步：实现激光频率与原子核固有振荡基准的锁定，避免计时节拍随时间偏移。

欧洲团队负责人、维也纳工业大学原子物理学家托斯滕·舒姆(Thorsten Schumm)表示，这步难题最终通过监测钍-229原子对激光的吸收量得以解决：

当激光频率处于可匹配跃迁所需能量的范围时，光子被吸收，信号强度下降；一旦频率发生漂移，信号强度立刻回升，系统可马上完成校准。

中国团队也以同种方式实现目标，不过具体方法略有差异。清华大学物理系副教授丁世谦与同事所用激光的功率远高于欧洲方案，但晶体里钍-229原子的浓度更低。

两方核时钟输出的信号强度大致相当，且都稳定地工作、计时，单日累计漂移量相当于300万年误差1秒。需要指出的是，现阶段核时钟的稳定性仍不及顶尖的光学原子钟，后者每400亿年误差1秒。

但理论上，原子核不易受扰动，且被晶体保护，因此核时钟相比光学原子钟，理应更稳健、牢靠和便携。除了有望实现更高计时精度，它们还为物理学家提供了探究原子核内部作用力的全新路径。

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