真空管道里的“高鐵”能成真嗎
2015-08-31
從北京到紐約，目前乘坐最快的直達航班也需要12個小時。也許在不遠的未來，乘坐超級高鐵可以將這一時間縮短為2小時。
兩年前，有著“科技狂人”之稱的艾隴馬斯克闡釋了他的“超級高鐵”構想。按照馬斯克的設計，超級高鐵的速度在理想情況下最高可以達到時速6500公里。一家致力于超級高鐵開發(fā)的公司HTT近日宣布，將于明年在美國加利福尼亞地區(qū)搭建全球首條“超級高鐵軌道”。
超級高鐵的原理是什么？有哪些技術難點？是否真的可行？
概念111年前提出“真空運輸”
馬斯克并不是第一個提出“真空管道運輸”這一概念的人。早在1904年，美國學者羅伯特·戴維就已經提出“真空管道運輸”的設想。
20世紀80年代，美國機械工程師達里爾·奧斯特開始思考“真空管道運輸”的可行性。1999年，奧斯特為“真空管道運輸”這一概念申請了專利。2010年，奧斯特成立了致力于開發(fā)真空運輸項目的公司ET3。按照ET3公司的設想，真空管道運輸是一個類似膠囊一樣的運輸容器，它通過真空管道進行點對點傳送。由于管道處于真空狀態(tài)，膠囊容器的速度可以達到時速6500公里。
2013年，有著“科技狂人”之稱的馬斯克對“真空運輸”這一概念進行了豐富，提出了“超級高鐵”的理念。馬斯克對超級高鐵的速度預期比奧斯特保守，他所提出的預期時速為1200公里，接近音速。這一速度將比現在最快的子彈頭列車快兩三倍，比飛機的速度快兩倍。除了速度快，超級高鐵還具有安全、環(huán)保的優(yōu)點。因為它處于全封閉的真空系統(tǒng)中，它可以對復雜天氣免疫，還可以使用太陽能作為驅動力。
從2010年起，美國相繼成立了ET3、SpaceX、HTT等多家研發(fā)超級高鐵的公司。在ET3的網站上，明確指出其目標是在2030年實現真空管道運輸項目的商業(yè)應用。
原理真空懸浮無摩擦力飛行
超級高鐵在真空管道中運行，車廂像一個膠囊。每一個膠囊被放置于管道中，像炮彈一樣被發(fā)射至目的地。膠囊處于幾乎沒有摩擦力的環(huán)境中，無間斷地行駛。
在能源方面，超級高鐵將采用自供電設計，通過在管道上部鋪設太陽能面板，產生足夠的電能維持運行。同時，盡管真空管道運輸能夠達到超高速度，但乘客卻不會感受到高強度的加速度。它將比火車和飛機更安全、更便宜、更安靜。
這一構想中的關鍵是如何實現運行管道的真空？在馬斯克的設計中，其技術原理是在地面或地下建一個密閉管道，用真空泵將管道抽成真空或部分真空。在這樣的環(huán)境中運行的車輛，行車阻力會大大減小，從而有效地降低能耗，同時氣動噪聲也可以大大降低。
高鐵運行的摩擦阻力，來自于空氣摩擦和接觸摩擦。除了消除空氣摩擦帶來的阻力，超級高鐵的另一大亮點是懸浮技術。懸浮技術要解決的正是接觸摩擦的阻力，利用磁懸浮或氣懸浮技術使車廂在真空管道中無接觸、無摩擦地運行，達到點對點的傳送運輸。
在地表稠密的大氣層中，高速交通工具運行時受到接觸摩擦和空氣摩擦的影響，目前最高時速可以達到500公里左右。而真空管道運輸系統(tǒng)的最高速度，曾有媒體報道說，其理論速度最快可以達到時速2萬公里。ET3公司對外宣稱他們的目標時速是6500公里，馬斯克的SpaceX公司將時速目標定在1200公里。
據《新京報》
爭議
安全實用經濟可靠
一條也做不到？
事實上，十幾年前我國也開始了對超級高鐵的研究。西南交通大學真空管道運輸研究所所長張耀平投身超級高鐵研究已經十余年，是國內最早研究此項目的專家。兩院院士、機車車輛動力學專家沈志云指出，經過技術的不斷改進，超級高鐵的時速達到6500公里是一個可以實現的中期目標，“在技術上不存在太大問題”。不過，沈志云同時指出其實現成本太高?！斑@么長的隧道，還需要抽氣，地鐵修一公里需要八個億。真空管道一公里十個億也下不來?！?br />
在中國工程院院士、高鐵專家王夢恕看來，真空管道運輸的可行性值得懷疑。他指出，目前，磁懸浮列車在實際運行中還存在許多無法克服的障礙，更不用說建立在懸浮技術基礎上的真空運輸了。“交通運輸工具最重要的是安全、實用、經濟、可靠。這四條，真空管道運輸一條也做不到?！?br />
王夢恕向記者解釋，真空管道運輸在實踐中會出現很多具體問題，這些問題如何解決從來沒有人提出過可行的方案。王夢恕舉例說，電壓在真空環(huán)境中容易出現“真空擊穿”現象，產生自持放電，破壞電極導致運輸系統(tǒng)癱瘓。如何保證真空環(huán)境中的電壓穩(wěn)定？此外，管道中是真空狀態(tài)，而在其中運行的磁浮車輛中必須具備適宜人類乘坐的大氣環(huán)境，如何保證車廂內外環(huán)境都達到標準，也是一個難點。
王夢恕認為，目前誰都無法判定真空管道運輸的可行性到底有多少，因為所有的方案描述都不夠詳細且缺少實踐中必要的論據，很難判別其技術合理性及工程可行性?！翱梢哉f，真空管道運輸的所有設計都還停在紙上談兵的階段。”
本文來源：金黔在線-貴州商報
