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(dá)航班也需要12個小時。也許在不遠(yuǎn)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(gòu)想。按照馬斯克的設(shè)計，超級高鐵的速度在理想情況下最高可以達(dá)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(shù)難點(diǎn)？是否真的可行？
概念111年前提出“真空運(yùn)輸”
馬斯克并不是第一個提出“真空管道運(yùn)輸”這一概念的人。早在1904年，美國學(xué)者羅伯特·戴維就已經(jīng)提出“真空管道運(yùn)輸”的設(shè)想。
20世紀(jì)80年代，美國機(jī)械工程師達(dá)里爾·奧斯特開始思考“真空管道運(yùn)輸”的可行性。1999年，奧斯特為“真空管道運(yùn)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(yùn)輸項目的公司ET3。按照ET3公司的設(shè)想，真空管道運(yùn)輸是一個類似膠囊一樣的運(yùn)輸容器，它通過真空管道進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)傳送。由于管道處于真空狀態(tài)，膠囊容器的速度可以達(dá)到時速6500公里。
2013年，有著“科技狂人”之稱的馬斯克對“真空運(yùn)輸”這一概念進(jìn)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(yù)期比奧斯特保守，他所提出的預(yù)期時速為1200公里，接近音速。這一速度將比現(xiàn)在最快的子彈頭列車快兩三倍，比飛機(jī)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(diǎn)。因?yàn)樗幱谌忾]的真空系統(tǒng)中，它可以對復(fù)雜天氣免疫，還可以使用太陽能作為驅(qū)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(wǎng)站上，明確指出其目標(biāo)是在2030年實(shí)現(xiàn)真空管道運(yùn)輸項目的商業(yè)應(yīng)用。
原理真空懸浮無摩擦力飛行
超級高鐵在真空管道中運(yùn)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(shè)計，通過在管道上部鋪設(shè)太陽能面板，產(chǎn)生足夠的電能維持運(yùn)行。同時，盡管真空管道運(yùn)輸能夠達(dá)到超高速度，但乘客卻不會感受到高強(qiáng)度的加速度。它將比火車和飛機(jī)更安全、更便宜、更安靜。
這一構(gòu)想中的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管道的真空？在馬斯克的設(shè)計中，其技術(shù)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)是懸浮技術(shù)。懸浮技術(shù)要解決的正是接觸摩擦的阻力，利用磁懸浮或氣懸浮技術(shù)使車廂在真空管道中無接觸、無摩擦地運(yùn)行，達(dá)到點(diǎn)對點(diǎn)的傳送運(yùn)輸。
在地表稠密的大氣層中，高速交通工具運(yùn)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(dá)到500公里左右。而真空管道運(yùn)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(dá)到時速2萬公里。ET3公司對外宣稱他們的目標(biāo)時速是6500公里，馬斯克的SpaceX公司將時速目標(biāo)定在1200公里。
據(jù)《新京報》
爭議
安全實(shí)用經(jīng)濟(jì)可靠
一條也做不到？
事實(shí)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(xué)真空管道運(yùn)輸研究所所長張耀平投身超級高鐵研究已經(jīng)十余年，是國內(nèi)最早研究此項目的專家。兩院院士、機(jī)車車輛動力學(xué)專家沈志云指出，經(jīng)過技術(shù)的不斷改進(jìn)，超級高鐵的時速達(dá)到6500公里是一個可以實(shí)現(xiàn)的中期目標(biāo)，“在技術(shù)上不存在太大問題”。不過，沈志云同時指出其實(shí)現(xiàn)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(yùn)輸?shù)目尚行灾档脩岩?。他指出，目前，磁懸浮列車在?shí)際運(yùn)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(shù)基礎(chǔ)上的真空運(yùn)輸了?！敖煌ㄟ\(yùn)輸工具最重要的是安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、可靠。這四條，真空管道運(yùn)輸一條也做不到?！?br />
王夢恕向記者解釋，真空管道運(yùn)輸在實(shí)踐中會出現(xiàn)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(xiàn)“真空擊穿”現(xiàn)象，產(chǎn)生自持放電，破壞電極導(dǎo)致運(yùn)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(yùn)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(nèi)外環(huán)境都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，也是一個難點(diǎn)。
王夢恕認(rèn)為，目前誰都無法判定真空管道運(yùn)輸?shù)目尚行缘降子卸嗌伲驗(yàn)樗械姆桨该枋龆疾粔蛟敿?xì)且缺少實(shí)踐中必要的論據(jù)，很難判別其技術(shù)合理性及工程可行性。“可以說，真空管道運(yùn)輸?shù)乃性O(shè)計都還停在紙上談兵的階段?！?br />
本文來源：金黔在線-貴州商報
