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超级高铁:像炮弹那样前进

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“在美国赌城拉斯韦加斯,不少人正在用金钱赌人生,而在距离拉斯韦加斯30分钟路程的沙漠中,一个企业家正在赌人类的未来。”德国《经济周刊》5月12日报道称,世界上第一辆超高速磁悬浮“滑车”试验过程只持续了2秒钟,却是人类重要的一步。

两秒钟滑出91米

当地时间5月11日,世界上第一辆超高速磁悬浮“滑车”试验在拉斯韦加斯北边的内华达沙漠中进行。3米长的试验“滑车”在铺设好的轨道上运行了2秒钟,在时速加速到116英里(187公里)后,撞击到91米外的沙堆减速停车。超级高铁CTO兼创始人Brogan BamBrogan表示:“此次测试是对硬件和软件的一次测试,我们的目标是在2秒内加速至400英里/小时(约643公里/小时)。”

主持这一试验的Hyperloop One(美国超回路1号公司)首席科技官称,今年年底,该公司还将进行一次全系统全速测试,其中最关键的是测试加速管道。测试将在一段3.2公里长的管道内进行,悬浮舱将被加速到时速近1200公里。

这一速度有多快――打个比方,从北京到上海的距离为1262公里,即使是乘坐高铁也要近5个小时,从旧金山到洛杉矶开车需要约6小时;而如果坐这种“超级高铁”,从北京到上海则只需1个小时,从洛杉矶到旧金山则只需35分钟,真正实现了“天涯若比邻”。

这项测试让人们看到了交通“音速时代”的希望,那么,“超级高铁”为什么能跑得这么快?

追赶音速

“超级高铁”的概念,起源于“特斯拉、Paypal、SpaceX火箭之父”埃隆・马斯克。2013年8月,埃隆・马斯克在自己的SpaceX官网上公布了一份长达58页的《Hyperloop a》白皮书,其中提到人类的5种交通方式――飞机、火车、汽车、船只和Hyperloop。他设想建造一个近乎真空的管道,然后将装有乘客或货物的车厢像发射炮弹一样发射至目的地――这种酷炫的交通方式,就是Hyperloop。

当时,加州正在进行的高速铁路项目触动了马斯克将第五种方式变为现实的神经,于是,马斯克提出了他酝酿许久的设想:“让乘客坐在一个最多容纳28人的运输舱内,这个运输舱在全密闭的管道中行进。从封闭的管道中抽掉空气,用磁悬浮技术使运输舱悬浮在管道内以消除摩擦,这样就可以用很小的能量推动车舱高速前进。”这样,就有可能以不到60亿美元的总建造成本,实现单程票仅为20美元的“超级高铁梦想之旅”。

最初,外界对Hyperloop项目的态度从好奇到怀疑,再到基本否定,马斯克甚至被指控妨害公共事务,尽管他一再声明暂时不会开发商业用途的Hyperloop。

在接下来的2年中,马斯克一直在Twitter上为这项开源的超级铁路计划背书,与此同时,与两家负责这个项目的企业――超级铁路运输科技公司(HTT)和超级铁路科技公司(HTI)保持着密切的联系。

到了2015年1月15日,马斯克公布了震惊全世界的计划,他将在加州开建Hyperloop的测试轨道,并将于2016年夏季在加州霍桑的Space X总部举办一个关于Hyperloop的科技竞赛。

根据马斯克的初始方案,超级高铁系统由双向管道和运输舱组成,抽空管道空气达到真空状态,胶囊形态的运输舱在管道中通过磁铁或电力实现动力加速。由于没有空气阻力,理论上,运输舱的时速能达到1200公里,这一速度接近音速,与民航客机的最高飞行速度相当。

这种超级高铁系统采用磁悬浮技术,搭载乘客或货物的悬浮舱在近乎真空的管道中依靠电力运行。悬浮舱的外形像一个胶囊,每一个胶囊被放置于管道中,像炮弹一样被发射至目的地。正因为如此,它也被形象地称为“胶囊高铁”,其“胶囊”单体的重量约183公斤,长约4.87米,能容纳4~6名乘客或36公斤货物。

美国超回路1号公司高管之一、前太空探索技术公司工程师布罗根・班布罗根表示,超级高铁运行在完全受控的环境中,坐起来“如电梯般平顺”,其贴心设计同样方便儿童、老人及宠物乘坐。更可贵的是,这种运输工具更清洁、环保。设计者称,真空管道运输比其他任何传统的交通工具耗费的能源都少,而每千瓦时的运输量则比火车的运输量多1倍。超回路1号公司表示,将于2019年利用超高速运输系统来运载货物,2021年有望能让乘客安全乘搭这种“超回路”列车。

质疑声不断

与公众的好奇和期待不同,大多数专业人士对超级高铁持谨慎和质疑态度,认为这种超级高铁系统仍有很多技术障碍需要解决,包括如何通过强大的磁铁将运输舱抬起、如何让数公里长的运输管道实现接近真空的状态以及如何在高速运行下避免轻微转弯给乘客带来的不适感等。

比如,有人提出质疑:乘客是否能适应如此高速的列车,并根据超级高铁在2秒内加速至时速640公里的事实,计算出列车加速时会有相当于高达5540N的力压在乘客的后背上。对此,超回路1号公司称,乘坐列车的乘客并不会感受到加速,因为加速是逐渐进行的。

《华尔街日报》则认为,超级高铁不仅面临技术问题――从测试到投入商业运营,中间有一条巨大的鸿沟;同时,它也远远不像宣扬的那样“低成本”。马斯克曾表示,修建一条从洛杉矶到旧金山的超级高铁将耗资600多亿美元,但实际成本要比这大得多。

“音速交通”还有多远

那么,人类能否享受“音速交通”?其实,早在十几年前,美国就已经对一项更为炫酷的空中交通构想――空天飞机展开了研究。

空天飞机是航空航天飞机的简称,目前,普通民航客机的最大时速约为1000公里,空天飞机的速度则可达到普通客机的十几倍以上。自由穿梭于大气层内外的空天飞机,可以让纽约到北京的飞行时间缩短到半小时。

2010年,美国空天飞机X-37B首次试飞成功,设想正逐渐走向现实。

天上有空天飞机,地面有超级高铁,人类的交通运输能否迎来划时代的革命?也许,十几年前协和客机的命运能提供一个参考。

1976年投入运营的协和客机是人类历史上首个真正突破音速限制的商用客机。1996年2月7日,协和式飞机从伦敦飞抵纽约仅耗时2小时52分钟59秒,创下了客机飞行最快纪录。

然而,超音速客机的各项成本太高:从研发成本看,协和客机要售出至少64架才能保本,结果只卖出十几架;从燃油效率上看,协和飞机每位乘客百公里油耗是16.6升,波音747-400是2.6升;协和飞机飞行12000小时后,需要进行为期10个月的大修,每次费用达到1000万美元。再加上协和科技唯一一次空难的影响,到2003年协和客机就停止了飞行。

协和客机是截至目前人类唯一投入商用的超音速交通工具,其技术无疑是划时代的,但它同样也是技术进步为商业利益让位的典型案例。对于超级高铁和空天飞机来说,其研发也必须考虑到相同的问题。从实验成功到进入寻常的百姓生活,这中间还有很长的路要走。

总的来说,这个伟大的项目依然带有强烈的理想主义色彩。不过这就是埃隆・马斯克的一贯作风,作为一个以“死在火星上”为心愿、并正在推动火箭回收走向现实的超级科技迷,再狂野的梦想对他来说似乎都显得那么理所当然。(编辑/余风)