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秒殺磁懸浮的交通方式超級(jí)高鐵要來了

2015-06-18　

        

        從北京到上海，1200多公里，坐高鐵得5個(gè)多小時(shí)，飛機(jī)得2個(gè)小時(shí)，然而有一種交通工具有望一小時(shí)連接這兩個(gè)城市——超級(jí)高鐵。

        風(fēng)靡一時(shí)的電動(dòng)車品牌特斯拉創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（ElonMusk）從來不缺乏想象力和執(zhí)行力，從SpaceX進(jìn)行太空探索，到家庭電池改變世界，這位“現(xiàn)實(shí)版鋼鐵俠”一次又一次推進(jìn)著世界對(duì)于科技想象的邊界，Hyperloop超級(jí)高鐵就是其從想象逐漸走向現(xiàn)實(shí)的一個(gè)絕佳案例。

        自從馬斯克提出Hyperloop超級(jí)高鐵之后，這一概念獲得了全世界的關(guān)注，近幾年開始飛速發(fā)展。目前有多家公司參與研究開發(fā)，且都已經(jīng)開始進(jìn)行測(cè)試軌道的搭建工作，最快在2016年左右就有全尺寸的測(cè)試軌道搭建完成。

        Hyperloop超級(jí)高鐵是馬斯克在2013年提出的“第五種交通方式”。它有望成為比飛機(jī)、火車、汽車和輪船更快、更廉價(jià)、更節(jié)能的交通方式。

        按照設(shè)想，超級(jí)高鐵的速度能秒殺飛機(jī)，對(duì)各種復(fù)雜天氣免疫，可以在地面、地下甚至海底行進(jìn)，它還能夠借助太陽能自己補(bǔ)充能量。

        一旦技術(shù)可行，造價(jià)將非常低廉，可以說集合了目前所有交通方式的優(yōu)點(diǎn)。若真實(shí)現(xiàn)，可以說是人類交通史上的一大里程碑。那么問題是，它是如何實(shí)現(xiàn)的？

        超級(jí)高鐵的技術(shù)原理

        超級(jí)高鐵的技術(shù)原理解釋起來并不難懂，其核心是將列車艙體置于一段幾近真空的管道之中，并通過磁鐵來提供動(dòng)力加速。因?yàn)楣艿乐薪咏婵?，因而空氣阻?#8212;—高速列車加速的最大障礙——將不復(fù)存在，進(jìn)而借助空氣壓縮機(jī)提供升力、磁鐵提供推力的超級(jí)高鐵列車?yán)碚撋夏芙咏羲伲?200+km/h）。

        超級(jí)高鐵的速度遠(yuǎn)超當(dāng)下最快的磁懸浮列車，后者的速度極限僅為500km/h左右。因?yàn)榇艖腋×熊嚨拇盆F動(dòng)力除了需要提供推力還要提供升力，而超級(jí)高鐵列車的磁鐵動(dòng)力全部用于推進(jìn)，加上接近零的空氣阻力，使得超級(jí)高鐵的速度是磁懸浮兩倍有余。

        百家爭(zhēng)鳴的競(jìng)爭(zhēng)局面

        超級(jí)高鐵這種極具想象力的項(xiàng)目在提出后，并不是由馬斯克及其旗下的SpaceX一家主導(dǎo)，而是有多家公司都在參與研究，彼此之間呈現(xiàn)著競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。各家的具體研究方向和進(jìn)度也不完全一樣，目前大致都已處于開始鋪設(shè)測(cè)試軌道的階段。

        ►SpaceX

        自從2013年提出超級(jí)高鐵的概念之后，馬斯克就一直沒閑著。近日SpaceX對(duì)外宣布，已經(jīng)開始建造一條Hyperloop的測(cè)試軌道，這條將近2公里長的測(cè)試軌道坐落于加利福尼亞霍桑市外——SpaceX的總部附近，用以對(duì)Hyperloop的各項(xiàng)前沿技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。

        除此之外，SpaceX還舉辦了一項(xiàng)Hyperloop設(shè)計(jì)競(jìng)賽，面向所有人開放，鼓勵(lì)高校大學(xué)生和獨(dú)立工程團(tuán)隊(duì)參加。由于這還是一個(gè)嶄新的工程領(lǐng)域，發(fā)起競(jìng)賽有助于推動(dòng)解決超級(jí)高鐵各方面的技術(shù)難題。

        ►HyperloopTransportationTechnologies

        受到馬斯克的號(hào)召，不少公司都開始了超級(jí)高鐵的研發(fā)工程，其中最突出的一家是HyperloopTransportationTechnologies（HTT）公司，他們正在搭建的軌道最快明年就可以投入測(cè)試。

        這條軌道長達(dá)8公里，位于加利福尼亞地區(qū)的Quay山谷地區(qū)。軌道一旦搭建成功，將成為第一個(gè)全尺寸的Hyperloop模型，能夠?qū)@項(xiàng)交通方式的系統(tǒng)和所有技術(shù)進(jìn)行全局的測(cè)試和考量。

        然而由于軌道長度還比較有限，畢竟只有8公里長，HTT到時(shí)候進(jìn)行測(cè)試的超級(jí)高鐵列車最高只能以320km/h的速度進(jìn)行測(cè)試。

        不過HTT的首席執(zhí)行官DirkAhlborn指出:“測(cè)試的速度其實(shí)并不是最重要的，更重要的是這套系統(tǒng)方方面面的細(xì)節(jié)能夠得以弄清。”

        這家通過JumpStartFund眾籌組建的公司吸引了上百名來自波音、思科以及SpaceX的專業(yè)工程師投入研究。

        比較新穎的是，這些人才都散落在美國各地，通過兼職的方式為HTT做貢獻(xiàn)，每個(gè)人只要每個(gè)星期為HTT工作至少十個(gè)小時(shí)，就可以獲得該公司的股票期權(quán)，團(tuán)隊(duì)成員通過每周一次的電話會(huì)議以及GoogleDocs進(jìn)行溝通聯(lián)系。

        ►HyperloopTechnologies

        除了HTT以外，還有另外一家公司HyperloopTech也在進(jìn)行著相關(guān)的研究，這兩家公司名字極其相似，很容易讓人混淆，但是兩者的研究重點(diǎn)十分不同。

        與HTT著重于人員運(yùn)輸不一樣，HyperloopTech專注于貨物的運(yùn)輸，它正計(jì)劃在洛杉磯和拉斯維加斯之間搭建一條貨物運(yùn)輸軌道。

        HyperloopTech的人才儲(chǔ)備堪稱”夢(mèng)之隊(duì)“，團(tuán)隊(duì)里有來自硅谷和華盛頓的大量高級(jí)人才，這個(gè)團(tuán)隊(duì)此前十分低調(diào)，但如今他們卻握有850萬美元的投資基金，還計(jì)劃在今年后半年啟動(dòng)新一輪8000萬美元融資。這850萬美元將用于承擔(dān)初期工程和設(shè)計(jì)費(fèi)用，而預(yù)計(jì)將融得8000萬美元將用來建造并運(yùn)行試驗(yàn)軌道。

        目前看來針對(duì)超級(jí)高鐵的研究，多家公司正處于一種類似”太空競(jìng)賽“一般的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系中，且這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)團(tuán)體隨時(shí)可能有新成員的加入，也顯示出這一可能改變世界的交通技術(shù)的重要性。

        面臨的難題和挑戰(zhàn)

        雖然目前看來形勢(shì)一片大好，實(shí)際上并沒有這么容易。超級(jí)高鐵所憑借的技術(shù)現(xiàn)在基本都還處于理論想象的階段，存在很多有待攻關(guān)的難題。雖然上文所述的幾家公司都已經(jīng)開始搭建測(cè)試軌道，但實(shí)際能否成功還有待觀察。

        超級(jí)高鐵還存在一系列的技術(shù)難題。一方面真空管道必須很直，不容出現(xiàn)任何誤差。

        退休物理學(xué)家、超導(dǎo)磁懸浮概念的聯(lián)合提出者詹姆士·鮑威爾（JamesPowell）說：“軌道的誤差必須非常小，因?yàn)槿绻麎Ρ诘奈恢貌钪晾?，都可能?dǎo)致災(zāi)難?！?br />
        另一方面，這么長的管道要維持低壓甚至接近真空的狀態(tài)是極其困難的，列車前段的空氣壓縮機(jī)也不能出一點(diǎn)兒問題，否則乘客艙就會(huì)撞到管壁上。

        鮑威爾說：“整套系統(tǒng)非常脆弱，哪怕一個(gè)點(diǎn)失敗，都有可能引發(fā)災(zāi)難?！?br />
        舉例來說，有人可能在管壁上穿個(gè)孔，或地震導(dǎo)致管道稍微移位，這都可能導(dǎo)致乘客艙崩潰。與之相比，在超導(dǎo)磁懸浮中，磁鐵非常穩(wěn)定，運(yùn)行也可靠，它不需要持續(xù)控制以確保懸福

        此外，針對(duì)超級(jí)高鐵的成本計(jì)算也引發(fā)了不少質(zhì)疑，HTT正在搭建的8公里長測(cè)試軌道估計(jì)需要耗資1億美元，按照這一標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，從洛杉磯到舊金山644公里長的軌道則僅需80億美元，遠(yuǎn)低于現(xiàn)在加州欲建設(shè)的高鐵項(xiàng)目的676億美元的成本。

        然而理論上看似容易，現(xiàn)實(shí)則是骨感的，超級(jí)高鐵實(shí)際上不可能如此便宜。一方面”8公里1億美元“只是最初期的測(cè)試軌道的鋪設(shè)花費(fèi)，和最終測(cè)試完全、解決所有技術(shù)難題后的軌道不是一回事兒。

        另一方面，研發(fā)成本并沒有計(jì)算在內(nèi)，而對(duì)于這項(xiàng)極為前沿科技的項(xiàng)目，其研發(fā)成本毫無疑問是巨大的，為解決技術(shù)難題而投入的人力、物力、財(cái)力等目前都難以估量。

        可以肯定的是，Hyperloop超級(jí)高鐵目前還僅僅處于起步階段，它其中所包含的技術(shù)難題遠(yuǎn)超我們的想象，可能需要集結(jié)全世界最頂尖的工程師和學(xué)者一同協(xié)作才有可能完成，是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的大工程。

        不過一旦研發(fā)成功，制造出可以投入使用的產(chǎn)品，其影響必然是改變世界的。想象一下，未來也許人們能夠在兩三個(gè)小時(shí)內(nèi)就能環(huán)游世界，那將是多么美好！

        

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