湛蓝的天空，平静的空气，清澈的阳光——这是加利福尼亚州纽伯里公园一个美好的日子。杰克·比特利，美国飞轮系统公司77岁的首席科学家，坐在他明亮办公室的窗边。不知为何，这景象并不令人安心。首先，他长得很像文森特·梵高；他的眼睛像两颗铆钉一样穿透我们之间的空间。墙边，他的杰作放在一个架子上——一张彩色的机械图，简单却又神秘。当比特利踱步说话时，他把一张空白的白纸板从图纸上移开，指出细节，然后又随意地把纸板靠在图纸前面。当我询问时，他证实了我的怀疑：他想确保路过的工业间谍的目光不会在那一点上停留太久。
他被称为典型的偏执型发明家。也被称为天才。据大多数人说，他是一位杰出、地道的美国工程师。在二战期间，比特利是洛克希德公司一个绝密团队的成员，该团队仅用143天——比计划提前37天——就设计、建造并交付了XP-80实验型喷气式战斗机。在20世纪50年代和60年代美国宇航局的辉煌岁月里，他再次突破极限，致力于火星飞船的生命支持系统。在70年代，由于对地球飞船生命支持系统漏洞的担忧，比特利接受了一个更贴近生活的挑战：汽车。他设想的车辆发动机比汽油发动机更强大，同时零排放，无有毒废物。22年后——比预期的时间长，但仍然领先于竞争对手——比特利完成了他的发动机原型。他尚未宣布这一事实。几乎没有公司以外的人见过它。我是第一个被允许甚至可以窥探这些计划的记者。
在比特利新发动机的核心，占据了他图纸四分之一空间的地方，是一个看起来荒谬简单的小装置。当比特利邀请我检查实物时，它部分拆开，放在实验室工作台上，我可以看到图纸是准确的。这个奇妙的秘密就是一个飞轮——一个普通的圆盘，半透明，像乳白色玻璃，中间有一个用于轴的孔。确实，它只是一个轮子，一种自石器时代以来就以这样或那样的形式存在的小工具。但是，制造这个轮子的人站在我身边，深信它能够熄灭内燃。
比特利的杰作直径12英寸，厚3英寸，在一个看起来足够厚实足以挡住子弹的圆胖铝制罐子里旋转。完整的飞轮系统，包括容器，重90磅。单是轮子——一个沉重的圆盘——就重50磅。它由致密的碳纤维制成，类似于现在从高尔夫球杆到隐形轰炸机等各种物品中使用的“高强度石墨”。比特利的轮子需要这种强度。其理念是让它以足够快的速度旋转来驱动汽车。为此，足够快的速度是每分钟10万转。换句话说，这辆轮子每秒转动1700圈。轮辋上的物质以每小时3700英里的速度呼啸而过——大约是子弹的速度。但这种呼啸只是虚拟的，因为飞轮在真空中旋转。没有空气来减慢它，也没有其他摩擦可言。轮子在空旷的空间中优雅地漂浮，由磁力轴承环绕，这些轴承从不真正接触其旋转的轴。
美国飞轮系统公司目前正在测试用于汽车的飞轮系统原型，该公司计划在年底前在一辆实际汽车中进行演示。它能稳定输出25马力，并可在短时间内提升至50马力。四个飞轮足以驱动一辆标准尺寸的汽车，但不能跑很长的距离。比特利说，你需要16个飞轮才能行驶300英里，这是许多司机现在用一箱汽油行驶的距离。不用担心汽车里放不下那么多飞轮。比特利会清空引擎盖下的一切——发动机、电池和散热器——以及变速箱、油箱、消音器和排气管。踩下16个飞轮的油门，你将获得800马力的冲刺。比特利在计算器上敲出一些数字，然后抬头看着我，咧嘴一笑。他说，它能让轮胎上的橡胶剥落。
然而，首先，你必须让那些飞轮旋转起来，所有800磅的飞轮。你可以使用普通的家用电流在一夜之间完成。每个罐体内的电动机将轮子加速。每个轮子储存4.1千瓦时能量；你可以用大约六美元的费用让16个飞轮加速。第二天早上，你就可以安静地（或者疯狂地剥离）在城里滑行，整天通勤或购物。飞轮将使你持续行驶，而无需触碰汽车的任何部分。每个飞轮轴上的磁铁在它们飞过线圈时产生电力；当你踩下油门关闭电路时，电流就会流向汽车四个车轮上的电机。
随着飞轮释放能量，它们会减速，所以在行驶约300英里后，你需要再次给它们加速，通常是在家里。在离家更长的旅程中，你可以在充电站用10到20分钟为你的轮子加速，就像南加州爱迪生公司一直在为电动汽车建造的那些充电站一样。
事实上，飞轮驱动汽车就是一种电动汽车。它的工作方式与目前正在量产的电池驱动电动汽车几乎相同。主要区别在于能源来源——飞轮而非化学电池——以及性能的大幅提升。例如，通用汽车的EV1，一款活泼的两座车，计划于今年秋季在加利福尼亚州和亚利桑那州首次亮相，搭载26个传统汽车铅酸电池。比特利说，它是世界上最好的电动汽车，但其能量存储系统却很糟糕。EV1的1100磅电池使其实际续航里程仅为70到90英里，而且这些电池在100到200次充电后就会报废——相当于一两年典型的通勤时间。更换它们的费用约为1800美元。相比之下，比特利的飞轮系统每磅存储的能量是铅酸电池的四倍；简单地将相同重量的电池转换为12个飞轮，就可以将EV1的续航里程提高到200英里以上。这些飞轮的加速速度比电池充电快。此外，它们不含铅等有毒物质，无论在炎热还是寒冷天气下都能正常运行。而且你永远不需要更换它们。
所有这些空中楼阁式的思考都不是新闻。比特利毫不担心有人会窃取他的飞轮电池创意。几十年来，人们一直在尝试制造飞轮电池。事实上，一家竞争公司拥有比特利设计的旧系统的专利。美国和欧洲的其他飞轮公司，以及大学和政府实验室的研究人员，都在研究相同的概念。然而，所有这些公司都继续在比特利声称已解决的问题上苦苦挣扎。许多公司已降低目标，转向以较慢速度旋转的飞轮，在更大的空间内储存较少的动能。
他们可以这样做，因为飞轮最大的单一市场不是汽车工业，而是电力工业，在那里尺寸和紧凑性并不那么重要。电力公司对将飞轮安装在建筑物和中转站感兴趣，在那里它们可以吸收多余的能量，以供高峰需求时使用。以这种方式分布的飞轮还将作为应急备用电源，补充目前医院和其他设施中使用的柴油发电机。与柴油发电机在停电后30秒才能启动不同，例如，旧金山Trinity Flywheel Batteries公司正在开发的八飞轮系统可以在几千分之一秒内提供一兆瓦的电力，速度足以挽救计算机数据。
汽车提出了一个更严峻的技术挑战：它们需要极其紧凑、高能量的轮子，并且能够以合理的价格批量生产。克莱斯勒、福特和通用汽车都在谨慎地与比特利公司以外的飞轮公司合作，其中包括Trinity；密歇根州迪尔伯恩的联合技术汽车公司；以及马萨诸塞州剑桥的SatCon技术公司。在几年内，他们的目标是将适度的飞轮系统安装到混合动力汽车中，作为对更小、更省油的汽油发动机的动力增强补充。比特利对他们的方法并不太看好。
他嗤之以鼻：“这绝对没必要。既然没必要，为什么要用混合动力车呢？这就像说，‘我们去坐活塞式客机吧。’”
到目前为止，除了比特利之外，还没有人接近展示一种既足够紧凑又足够强大到可以驱动汽车的飞轮。但是飞轮本身是无法前进的。他说道：“你可能会认为你只是在转动一个轮子。除非你能将飞轮与一个完整的系统连接起来，否则它就是一个毫无价值的概念。”
比特利设计的系统不仅包括高强度纤维轮，还包括重型轴承。他已将各种旋转轮悬浮在定制的磁力轴承之上，并对其进行了无着陆测试——这是工程师用来描述老式滚珠轴承“坠机着陆”的术语。（不过，以防万一，大多数磁力轴承都包含一套备用着陆轴承。）他声称，他的轴承还避免了困扰其他一些设计的涡流。这些无用的电流涡流产生于金属部件中，会消耗飞轮的能量。即使你的汽车飞轮拥有完全无摩擦的磁力轴承，你仍然可以想象，停一夜车回来后发现16个“破烂货”，完全被涡流停住了。比特利说，他的系统中这种能量损失将非常小。
在飞轮旁边，围绕着轴上旋转的磁铁，比特利安装了一个极其紧凑的电机-发电机；它只有咖啡杯大小，重3.4磅。他称这台小机器——它赋予了他的系统非凡的动力——本身就是一项重大突破。它本质上是一捆紧密的线圈和磁铁。当插入外部电源时，它像电机一样使轮子旋转；当拔下插头时，相同的磁铁和线圈就变成了发电机。这个装置以96%的效率将电能转换为飞轮旋转，反之亦然。比特利说，以这种效率，它不会变得太热——这是电机的一个常见问题。相比之下，内燃机属于名称恰当的“热机”家族。汽油中的大部分能量使发动机发热；只有不到一半的能量转化为前进运动。
比特利说：“当我们开始时，所有这些技术都不存在。每一个主要的子系统都必须达到完全成熟。”这就是他隐藏的秘密：一个完整、集成的飞轮系统。他在一本两英寸厚的制造图纸书中详细说明了每一个可批量生产的部件，直到最后一颗螺纹螺栓。目前，他的系统已经启动并运行，这使其非常罕见。而且，他认为，它在足够小的空间内存储了足够的能量，可以驱动一辆标准的流水线汽车——据他所知，这使其成为同类产品中的首例。
比特利小心翼翼地斟酌着词语，衡量着透露多少信息。有时，他在提供重要信息之间停顿太久，以至于很难判断他何时结束了谈话。此刻，我感觉到他确实停止了谈话。他正用梵高的眼神看着我。最后，他突然提出了一个请求。他问我是否可以出示一些身份证明？他说，在过去几个月里，至少有两位访客并非他们声称的那样。
当天早些时候，比特利给我看了一本慕尼黑德国博物馆的小册子。该博物馆收藏了一个17英尺高的铸铁飞轮，它平稳了一台宏伟蒸汽机的旋转。比特利说，这样的飞轮使工业革命成为可能。大型发动机需要一个沉重的旋转质量，使其在活塞跳动之间的停顿中平稳运行。今天的汽车发动机有更小的飞轮，执行着相同的基本任务。这个概念至少可以追溯到陶工的轮子，一块足够大的石头，可以在人的脚踢之间持续旋转。这些飞轮都不需要储存太多能量——只需足够让机器持续旋转，而不会损失太多速度，直到下一次踢动。
数千年来，飞轮所使用的材料发生了巨大变化，石头最终让位给了钢铁。但直到1973年，关于如何使用它们的想法才发生了很大变化。那一年，加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的核聚变物理学家理查德·波斯特在《科学美国人》杂志上发表了一篇警醒文章。他指出，飞轮可以储存比大多数人意识到的多得多的能量。
波斯特的论点基于玻璃纤维和凯夫拉等材料的前景，凯夫拉是杜邦公司生产的一种新型聚合物纤维。其中一些纤维比钢轻，但更坚固。它们可能难以加工成零件：制造商必须将蜘蛛网般细的细丝编织成有用的形状，通常通过编织或缠绕在锭子上，然后将纤维粘合到一块固体中，通常通过环氧树脂固化。这种努力显然对需要超强、超轻零件的特殊应用（如喷气式战斗机或防弹背心）是合理的。但正如波斯特所证明的，卑微的飞轮，作为万物之一，值得同等考虑。事实上，在飞轮中，高科技改造可以带来巨大的回报。
对于储能轮来说，材料的强度和密度是两个关键特性。要理解原因，想象轮子中的物质颗粒就像猴子在旋转木马上疯跑。如果它们放手，它们就是碎片；轮子就会碎裂。随着旋转木马转得越来越快，旋转的猴子获得越来越多的动能。储存的能量迅速增加，与速度的平方成正比。但在某个速度下，猴子的手臂会撑不住；离心力会将它们甩开。猴子的手臂越强壮，你就能让它们转得越快，它们就能储存越多的动能。
显然，飞轮的强度是好的。然而，密度却是一把双刃剑。密度更大的材料在给定体积内拥有更多的质量。优点是：动能随质量增加。钢铁比碳纤维密度大，所以当以相同速度运动时，钢铁猴子的能量比纤维猴子多。缺点是：钢铁猴子更难转圈。它们更大的质量使它们更容易保持直线运动——沿着切线飞出轮子。由于钢铁密度更大，它们的手臂受到的拉力更大，所以它们会在比更轻的纤维猴子更低的速度下放手，而纤维猴子在加速到更高速度时会获得更多能量。
当工程师权衡强度、密度和速度之间的利弊时，他们得到了惊人简单的结果。既不是强度单独决定，也不是密度单独决定。为了最大限度地储存飞轮中的能量，你应该最大限度地提高其强度与密度的比值。这个比值使得比较不同材料的储能潜力变得容易。工程师使用希腊字母sigma (s) 来表示材料的抗拉强度，rho (r) 表示其密度。他们寻求最大化的量是s/r。这个简单的比值成为了飞轮革命的口头禅。
最好的钢材抗拉强度为每平方英寸280,000磅，密度为每立方英寸0.29磅。对于钢材，s/r 最高为966,000。碳纤维具有更高的抗拉强度，高达100万磅/平方英寸，密度则低得多，约为每立方英寸0.06磅。对于这些纤维，s/r 为1700万，大约是钢材的17倍。这意味着强度仅为钢材3.6倍的碳纤维，每磅可储存的能量却几乎是钢材的17倍。西格玛除以罗，这带来了丰厚的回报。
“人们没有意识到这种潜力，”比特利说，“你会得到惊人的数字，而且它还在不断改进。研究人员现在在实验室里制造的碳纤维，其强度是比特利市售纤维的三倍，而比特利市售纤维本身又比波斯特撰写文章时最好的纤维强两倍多。比特利说，长链碳分子的储能能力，代表着任何人都能想象到的最大金蛋。”
波斯特不仅预测纤维将不断改进，他还设想了动能存储系统所需的主要部件，如磁力轴承和真空容器。他甚至提出了轮子的新设计，以适应纤维弦状的一维强度。“一个朋友读了这篇文章，并给我看了，”比特利说，“我着迷了。”
那时，比特利已经创办了自己的研发公司。他发明了许多东西，其中包括在载人航天器内回收空气、水和营养物质的高效技术——开创了一个名为“生物航天”的新领域。与此同时，生活在南加州的他，那里的烟雾似乎每年都在加重，因此他对电动汽车在减少化石燃料燃烧造成的污染方面的潜力特别感兴趣。发电厂燃烧燃料的效率高于内燃机——或者在核电站和水电站的情况下，根本不燃烧燃料。挑战在于将这种更清洁的能量储存在零排放的车辆中。有些人认为化学电池可以改进以完成这项任务。比特利从不相信这一点。他说，要想取得重大突破，你几乎需要重新发明元素周期表。
怀揣着极大的希望，比特利于1975年创立了美国飞轮公司——这是它的第一个化身。他请来刚大学毕业的儿子史蒂夫做一些研究，并聘请波斯特担任顾问。比特利说：“那是一个令人兴奋的时代，因为我们从零开始。”
当比特利父子在测试中加速轮子时，他们发现很难达到高转速。微小的点状缺陷会像裂缝一样穿过粘合的纤维。此外，轮子中的材料层会像箍一样彼此分离。有时，即使没有纤维分离，应力也会使旋转的轮子变形，使其失去平衡。显然，飞轮实践并非飞轮理论；西格玛除以罗的口头禅只适用于完美无瑕地结合成一个无缝整体的猴子。比特利意识到，如果没有强大的计算机来模拟转子动力学中的复杂问题，这些轮子将永远不可能实现。
原来轮子本身只是问题的一部分。比特利说，磁力轴承当时根本不存在，这些轴承所需的电子设备也不存在。特别是在汽车中，飞轮系统中的磁力轴承必须承受大量的冲击。在崎岖不平的道路上，飞轮的轴可能每隔几秒钟就会触地；它会很快摩擦停止。为了防止这种情况发生，比特利和大多数汽车飞轮设计师一样，计划使用主动磁力轴承，这种轴承通过增强电磁铁的功率来应对道路冲击——距离旋转轴几千分之一英寸——及时防止触地。主动轴承需要快速的电子设备，因为传感器应在每次旋转中多次检查轴的位置。因此，它们必须比飞轮转动得更快。然后，处理器必须比传感器发送信息更快地评估这些信息，并迅速找出如何调整轴承的电磁电流。这种1970年代的飞轮系统需要的是相当于1990年代奔腾芯片的工业版本来处理数据流。简而言之，碳纤维已经准备就绪；但配套技术尚未成熟。
比特利说，这些事情在八十年代都发生了。不幸的是，他的公司也在八十年代倒闭了，因为新的里根政府削减了飞轮研究的资金。比特利说：“我们被迫做其他事情。每个人都是。”杰克重拾了他的咨询工作。史蒂夫去了火箭动力公司，在那里研究战略防御计划（更广为人知的是“星球大战”）的激光。波斯特则留在利弗莫尔。
十年后，飞轮重新浮出水面——出乎意料地适应了新的融资环境。1990年，曾任环境保护局区域主任的埃德·弗里亚接到他前新闻秘书蒂姆·肯特的电话。肯特告诉他，两位加州发明家曾为军队研究一种新型核生化防护服，这是一种战斗士兵可以穿的完全密封的服装。当时伊拉克正威胁科威特，海湾战争迫在眉睫，对核生化袭击的担忧使得核生化防护服备受关注。这些发明家显然知道如何管理密封环境。但肯特喜欢他们服装的原因是它的电源。他们推荐使用一个小型飞轮系统作为背包佩戴，而不是电池。
“我们与美国陆军的声誉非常好，”比特利说。那是在经济萧条时期。1988年，他和史蒂夫开始为陆军进行飞轮的可行性研究，因为“我们觉得配套技术已经成熟了”。他们现在可以接触到更快的电子元件和用于计算机辅助设计的强大新工作站。但这所有的一切都只是为了一个经过改装的宇航服吗？当时担任西雅图“地球日20”国际主席的弗里亚立刻认识到另一个巨大的可能性，比特利父子当然已经知道了。“我看到飞轮，”弗里亚说，“可能是实现零排放汽车的方法。”于是，比特利父子、肯特和弗里亚成立了一家新公司，名为美国飞轮系统公司，并决定将此作为他们的目标。
在弗里亚担任总裁兼首席执行官，以及埃利奥特·理查森和詹姆斯·施莱辛格等前内阁成员担任顾问委员会成员的情况下，总部位于华盛顿州贝尔维尤的美国飞轮公司的存在，重燃了飞轮动力汽车的前景。此外，舆论气候也正在转向环境保护。比特利说：“这些事情都有周期性，就像股市一样。”
弗里亚是一位经验丰富的组织者，他知道如何激发公众兴趣。他做的第一件事就是申请一项专利，该专利于1992年获得授权，是比特利和他的儿子设计的飞轮系统；该专利声称有90多项创新。第二项专利，几乎同样广泛，于1993年获得，第三项于1995年获得。新闻稿紧随其后。专利飞轮的图纸出现在数十家主要报纸和杂志上。它在CNN上多次亮相。一个展览在贸易展会上巡回展出：一个小型演示飞轮，以几千转每分钟的速度旋转，驱动了一个十分钟的视频，宣传即将到来的飞轮革命。在1994年洛杉矶车展上，美国飞轮公司凭借一个令人惊喜的参赛作品——一辆飞轮动力概念车（没有发动机）——抢尽风头。这一概念本身就引起了热烈好评，并为飞轮理念带来了更多宣传。弗里亚说，这一战略与地球日计划类似：制造一股公众兴趣的浪潮，以克服制度惯性。
显然，比特利父子更喜欢另一种策略。在所有喧嚣之前，大约在20世纪90年代初，他们离开了美国飞轮系统公司。杰克拒绝讨论这次分手，只说“我们友好地分道扬镳”。弗里亚解释说，这是关于研发风格的分歧。他当时正在与一家大公司探讨商业联盟，希望利用其资源开发原型。弗里亚说：“杰克不想要大型航空航天公司，他想组建自己的实验室。”比特利父子要求被收购并走自己的路。离开时，他们将技术出售给了美国飞轮公司，放弃了专利中涵盖的所有权利。
许多飞轮行业的业内人士对比特利父子留下的专利价值提出质疑。例如，比特利父子提出的一个特定设计是将两个反向旋转的轮子安装在同一轴上，这样每个轮子都能部分抵消另一个的陀螺力。（这种力会导致旋转的飞轮，像陀螺一样，保持相同的方向，除非施加外力。想象一个士兵背包里只带一个飞轮，试图在田野里之字形前进。）支撑这两个飞轮的单轴是固定的，因此磁力轴承必须嵌入轮子本身的轮毂中——这可能是不同材料连接处的潜在缺陷来源。批评者此后拆解了比特利父子第一个专利中的这项创新和其他创新。当然，他们有自己更愿意推广的技术。
比特利与弗里亚分手的一个结果是毋庸置疑的：这次合作产生的专利催生了一家公司，比特利父子现在正努力超越这家公司。更重要的是，这些专利并未阻止其他人加入竞争；相反，它们似乎激励了他们。德克萨斯大学奥斯汀分校电机机械中心（正在为电力公司、公共汽车和火车开发飞轮）的电动汽车项目经理乔·贝诺提出了这样的观点：“你不能给飞轮本身申请专利，只能给特定的设计或制造技术申请专利。”也许最讽刺的是，无论如何，没有人可能会完全按照这些专利描述的系统来制造。即使它能按设计工作——这是一个有争议的观点——现在也存在更好的设计。
弗里亚招募了一批令人印象深刻的新工程师，他们很快投入了新系统设计。弗里亚说：“第二个版本简单得多，零件少了40%。”第三个版本——也就是当前的版本——可能很快就会进行测试，他说：“有了这个版本，我想我们成功了。”（他和比特利一样，拒绝透露细节。）他的团队还在开发固定式飞轮装置，目前已与新泽西州泰特伯勒的联合信号航空航天公司签订合同，为卫星建造飞轮系统。他们发现，太空中的回报比地球上更好，因为飞轮可以兼作陀螺仪稳定器和电池，节省数百磅的重量。此外，磁力轴承在太空中面临的挑战应该更小：毕竟，它们将悬浮一个失重的轮子。但美国飞轮公司首席工程师埃德·佐尔齐表示，他的团队仍在争取金牌：一款用于汽车的紧凑型飞轮系统，车上不带其他能源。
与此同时，杰克和史蒂夫·比特利着手重振美国飞轮公司。前景看起来光芒四射。他们所需的技术终于问世了：更好的磁力轴承，更快的电子设备，计算机辅助设计。但从财务上讲，他们的公司现在是鲨鱼群中的小鱼。他们的新竞争对手正在与大公司达成交易；其中任何一家都可能走运，迅速将成功的设计推向市场。在法律上，比特利父子也处于劣势。他们不能简单地改进专利系统。他们将需要，字面上说，重新发明他们的轮子，就好像那些90多项创新从未存在过一样，以免侵犯他们已经出售的专利。
比特利父子也必须考虑他们自己的能量储备。对于杰克来说，现在，标准的退休年龄已经过去。史蒂夫，在激动人心的1970年代还是个年轻人，现在已经中年。在他们为共同目标奋斗的那些年里，比特利父子从未预料到会有如此多的挫折。凤凰能够从灰烬中重生多少次呢？
美国飞轮公司的新篇章，以其独特的方式，与飞轮驱动的月球服一样异想天开。这次剧本来自好莱坞。1995年上映的电影《未来水世界》设定在未来，两极冰盖融化。英雄是一个长着鳃和蹼足的变种人。凯文·科斯特纳扮演这个角色，并制作了这部电影，其预算高达2亿美元，创下了纪录。事实上，科斯特纳相信电影的环境前提：我们对化石燃料的依赖可能很快就会灾难性地改变气候。
为了帮助避免此类灾难，科斯特纳投资了有望改善环境的新技术。几年前，他负责这些投资的兄弟丹，得到了一个关于一家不远的小公司的消息，这家公司急需资金。也许他还听说了关于负责工程师的故事，一位年长的绅士，他在办公室与潜在投资者交谈时，有时会跳上跑步机——证明他有能力完成他的远见卓识的计划。科斯特纳于1992年拜访了美国飞轮公司，核实了比特利父子的资质，请他的员工研究动能存储的可行性，并认定这个想法是合法的。
重组后的美国飞轮系统公司，也就是现在的公司，于1993年诞生。丹·科斯特纳说，这无疑是科斯特纳工业的掌上明珠。飞轮可能比他资助的任何其他技术产生更大的影响。他承认，最终，我们仍然会燃烧碳氢化合物来为发电厂供电。但他将飞轮视为通向更清洁能源的桥梁。任何能发电的东西，比如太阳能电池板，都能驱动飞轮。事实上，飞轮可能会促进太阳能或风能的更广泛使用。它们可以不仅仅是在活塞冲程之间的停顿期间驱动机器，还可以帮助家庭度过阳光不足的日子之间的能源低谷。
尽管竞争对手明显领先——包括资深理查德·波斯特，他也再次活跃起来，与Trinity飞轮电池公司合作——比特利父子仍然自信他们很快就会在竞争中领先。一方面，他们现在可能资金更充足。另一方面，他们已经犯了无数的错误。正如丹·科斯特纳所说：“我雇佣杰克的那天，我们比其他公司更清楚不该做什么。”比特利反过来也知道没有附加条件的资金的价值。不会有底线压力去仓促推出一个不那么雄心勃勃的产品，比如用于混合动力汽车的飞轮系统。“我们从一开始就选择制造凯迪拉克或梅赛德斯-奔驰，”他说，“如果你不这样做，你就会在遇到问题时放弃要求，最终得到一些不那么令人印象深刻的东西。”
比特利从他自二战期间在洛克希德“臭鼬工厂”开始职业生涯以来一直怀揣的梦想开始。最初的团队被安置在一个绝密大院里；所有与喷气式战斗机项目无关的人都被告知要假装大院很臭，甚至不要想靠近它。五个月后，一种新型飞机问世。今天，比特利提出了一个简洁的“臭鼬工厂”效率理论。他在餐巾纸上画了一个简单的图表，横轴是工作在一个项目上的工程师人数，纵轴是生产力。他的图表呈钟形曲线，在15到20人时达到峰值。在这个峰值的左侧，人太少——想法不够。在右侧，随着人数增多，他的曲线实际上变为负值。他嗤之以鼻道：“你生产的不是想法，而是教条。”
比特利父子招募了所有他们需要的不同领域的专家，其中包括史蒂夫在高级激光研究领域的一些前同事。比特利说：“你找不到很多受过飞轮训练的人。”他又补充道：“他们不是朝九晚五的人。”他们经常周末窝在文图拉高速公路尽头一条死胡同里的一座玻璃和混凝土建筑里。公司外的人对它知之甚少，比特利说他谢绝了媒体的询问。他和科斯特纳一致认为——一个既成事实，一个能正常运转的系统，随时可以推出——将带来最好的宣传效果。
1993年11月，新“臭鼬工厂”团队开始设计一个全新的飞轮系统。他们决定，轮子本身将很简单：一个轴上只有一个飞轮，没有嵌入式磁铁——只是一个干净的纤维盘。为了抵消陀螺力，他们会简单地将装有飞轮的罐子成对堆叠起来。比特利说，在确定了基本的轮子设计几个月后，从未出现过重大缺陷。我们的问题往往是仪器中的一根松动的电线之类的。他说，完整的集成系统设计于1995年初锁定。到秋天，它已经启动并运行。
这种速度的关键之一是计算机辅助设计；比特利安装了三台工作站。另一个是父子俩技能的完美匹配。史蒂夫是计算机建模的天才；杰克是一位动手能力强的工程师，对材料有着不可思议的直觉。他从多年的经验中知道，纤维轮在高速旋转时不会像简单的盘片那样工作。整体形状会像披萨面团一样膨胀，但单个纤维会以不同的速率拉伸，在它们之间留出空间并使环氧树脂填充物承受压力。比特利说：“我们过去没有意识到这些问题。”为了设计一个新的轮子，他需要分析轮子上的每个点，而不仅仅是一些理想化的盘状形状。他说：“变量太多了，难以想象。”比特利父子的设计程序将模拟的轮子分成多达50,000个节点或单元，同时跟踪每个节点上纤维的所有应力。过去，当比特利父子将分析限制在简单形状时，他们需要一周的时间才能解决15个方程。他们的新工作站可以处理数万个方程，并在一小时内完成分析。
当他们重新发明飞轮——针对不同应用的不同设计——的同时，比特利父子也重新发明了他们用来制造飞轮的机器。一旦他们确定了轮子的配置，他们就会将设计程序的数据输入到史蒂夫建立的一个独立程序中，该程序会计算出如何用任何类型的纤维缠绕这样的轮子。然后，该程序会将指令发送给一个从属计算机，该计算机控制纤维从卷轴上展开时的张力、缠绕速度、缠绕角度、注入纤维之间空间的环氧树脂量等等。这台计算机原则上可以同时运行一百台缠绕机。比特利说，最终，轮子中每个立方微米的细节都有记录。
凭借他们的自动化系统，比特利父子将纤维缠绕得比以前更紧密，使用最少的树脂；他们的飞轮按重量计，纤维含量高达86%，而大多数制造的纤维材料中为60%。比特利解释说：“飞轮的薄弱环节是树脂。你不想在里面放太多树脂。”事实上，比特利父子发现他们的飞轮非常坚固，以至于他们并非总是在飞轮的每个地方都需要最坚固、最昂贵的纤维——但其成分仍然是商业机密。比特利说：“我见过其他一些飞轮，凭借他们使用的缠绕机，上帝保佑他们。”比特利说，从属计算机缠绕一个飞轮所需的时间也是商业机密——时间不长。
比特利说，加速测试证实他们的飞轮按设计运行。事实上，整个系统很快就按设计运行了。所有东西都是定制的，包括测试仪器。正在测试的轮子涂有闪亮的银色涂层；反射其表面的激光脉冲测量轮子加速时的膨胀。大约95个数据站，包括比特利父子发明的100个激光传感器，监测轮子的生长、温度、流经磁力轴承的电流等等。这些仪器必须以极快的速度工作，就像磁力轴承中的电子元件一样。比特利惊讶地说：“这就是我们超越世界的地方：定制仪器。”他在详尽的测试中记录了每个轮子的性能，类似于用于新型飞机发动机的测试。“你不能只是把它加速起来，”他笑着说，“然后说，‘嘿，搞定了。’”
在观看测试数据时，比特利可以选择在失效前使轮子爆裂或关闭它。他的仪器会显示纤维何时开始分离，以及轮子将以何种速度破裂。顺便说一下，失效很难实现；他的轮子在远高于10万转/分钟的速度下也能幸存。而且比特利从未在测试中损坏过一个；设备太昂贵了。然而，安全需要这样的测试。他抱怨说，众所周知，纤维轮不会产生碎片。相反，纤维轮的动能会消散成热的绒毛和高速尘埃。但是热尘埃的爆炸仍然是一种小型火山；它必须被安全地封闭起来。
飞轮设计师最近开始汇总他们关于安全性的实验信息。到目前为止，他们一致认为最好的方法是简单地建造足够的容器。比特利建议，几乎任何容器都能使纤维轮比，比如说，喷气发动机中巨大、尖叫的钢制涡轮机更安全，而不知情的航空公司乘客通常会在涡轮机旁边坐上几个小时。即使在汽车中，人们也漫不经心地忽略了一种更危险的材料。比特利指出，汽油比快速旋转的飞轮具有更集中的能量，而且它很容易点燃。
比特利认为，只有一个技术上有趣的问题仍有待回答：他的飞轮能持续多久？他发现答案的时间越长越好。他说：“我们以最快的速度启动它们，然后让它们停下来。这会锻炼电机-发电机和所有部件。”
在一个无摩擦的系统中，有什么会磨损呢？最终，也许飞轮可能会因为膨胀和收缩而疲劳。比特利将其设计为至少能承受10,000次运行和充电循环。这意味着每天一次完整的启动，然后一直开到电量耗尽，持续27年。比特利将于今年夏天开始一项由美国宇航局和国防部资助的全面生命周期测试。他可以让一个轮子每天运行70个循环。所以，如果轮子能持续10,000个循环，他将在142天内知道；但如果能持续100,000个循环，则需要大约四年才能知道。“我们认为它介于10,000到100,000之间，”比特利说。这意味着在正常使用情况下，系统的上限为270年。“我们不确定。但这只是学术问题。”
1995年8月，在田纳西州橡树岭国家实验室举行的一次闭门飞轮研讨会上，比特利首次披露了他的公司已经取得的一些成就。他认为那次活动是他职业生涯的巅峰。科斯特纳说，此后，“我们的电话开始响个不停”。潜在客户希望亲眼看看该系统能做什么。（会议上提出的声明通常过于乐观。）科斯特纳补充说：“我们现在有卫星合同，而且我们正在讨论德国的火车项目。”通过追求最艰难的目标，我们突然发现我们已经超越了两三个其他主要应用的目标。
科斯特纳承认，汽车应用需要更多的测试。“我们认为我们已经掌握了它，但证明过程更加严苛。”比特利似乎对此漠不关心。部分原因是他非常害怕泄露秘密，尽管他知道最终有些硬件不得不对外公布。事实上，史蒂夫预测他们将在年底前开始在模拟驾驶条件下测试飞轮驱动的汽车。然而，比特利父子似乎认为，只有大型汽车公司才有资源在实际路试和碰撞测试中验证他们的飞轮。
杰克·比特利声称，问题在于说服汽车制造商冒着风险投入资金，以推出如此革命性的产品。他说：“三大汽车公司会问，‘你能以多低的成本制造它？’”他们想要一个用于混合动力汽车的500美元的系统。比特利估计，他的系统如果大规模生产，每台将花费800美元——换句话说，EV1中的12个飞轮大约需要1万美元，而EV1本身就是一款昂贵的汽车。但他坚称，如果按每英里成本计算，飞轮将比铅酸电池便宜：10年内每年更换新电池1800美元，总计18000美元。飞轮在其长久、有用、免维护的生命周期中，每英里成本也应该比汽油发动机便宜。如果初始价格过高，比特利建议经销商可以租赁飞轮，就像他们现在租赁整车一样。他坚信他的公司最终会与底特律打交道。
又一个美好的早晨，比特利和儿子坐在他的办公室里。一张白纸板仍然遮盖着图画。你可以看到，显眼地展示着一张史蒂夫和他妻子去年的结婚照。比特利开着一辆粉红色的1952年雪佛兰敞篷车送他们。他说，那是一种爱好。他收藏并修复了许多经典汽车；他欣赏它们的方式，就像铁路迷欣赏蒸汽机车一样。对他来说，它们一定像是逝去时代的无畏舰——是钢铁、石油和内燃机最纯粹、最令人满意的家庭尺寸组合。他说，即便给我整个中国的茶叶，我也不开现代汽车。当然，除非它是由飞轮驱动的。
“国外汽车制造商似乎有些兴趣，”史蒂夫满怀希望地说，“国外汽车制造商似乎更积极。”他的父亲不太容易接受这个想法。如今，杰克·比特利知道，我们共享同一个星球，但仍然……他说：“我宁愿先看到飞轮在美国车上。”
