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北京至上海1小时的超级高铁,采用什么技术?

发布时间:2015-6-18 上午9:22

作者: 撒末儿

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从北京到上海,1200 多公里,坐高铁得 5 个多小时,飞机得 2 个小时,然而有一种交通工具有望一小时连接这两个城市——超级高铁。
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  风靡一时的电动车品牌特斯拉创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)从来不缺乏想象力和执行力,从 Space X 进行太空探索,到家庭电池改变世界,这位“现实版钢铁侠”一次又一次推进着世界对于科技想象的边界,Hyperloop 超级高铁就是其从想象逐渐走向现实的一个绝佳案例。

  自从马斯克提出 Hyperloop 超级高铁之后,这一概念获得了全世界的关注,近几年开始飞速发展。目前有多家公司参与研究开发,且都已经开始进行测试轨道的搭建工作,最快在 2016 年左右就有全尺寸的测试轨道搭建完成。

  Hyperloop 超级高铁是马斯克在 2013 年提出的“第五种交通方式”。它有望成为比飞机、火车、汽车和轮船更快、更廉价、更节能的交通方式。

  按照设想,超级高铁的速度能秒杀飞机,对各种复杂天气免疫,可以在地面、地下甚至海底行进,它还能够借助太阳能自己补充能量。

  一旦技术可行,造价将非常低廉,可以说集合了目前所有交通方式的优点。若真实现,可以说是人类交通史上的一大里程碑。那么问题是,它是如何实现的?



  超级高铁的技术原理

  超级高铁的技术原理解释起来并不难懂,其核心是将列车舱体置于一段几近真空的管道之中,并通过磁铁来提供动力加速。因为管道中接近真空,因而空气阻力——高速列车加速的最大障碍——将不复存在,进而借助空气压缩机提供升力、磁铁提供推力的超级高铁列车理论上能接近音速(1200+km/h)。

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  超级高铁的速度远超当下最快的磁悬浮列车,后者的速度极限仅为 500km/h左右。因为磁悬浮列车的磁铁动力除了需要提供推力还要提供升力,而超级高铁列车的磁铁动力全部用于推进,加上接近零的空气阻力,使得超级高铁的速度是磁悬浮两倍有余。


  百家争鸣的竞争局面

  超级高铁这种极具想象力的项目在提出后,并不是由马斯克及其旗下的 Space X 一家主导,而是有多家公司都在参与研究,彼此之间呈现着竞争的关系。各家的具体研究方向和进度也不完全一样,目前大致都已处于开始铺设测试轨道的阶段。

  ?Space X

  自从 2013 年提出超级高铁的概念之后,马斯克就一直没闲着。近日 Space X 对外宣布,已经开始建造一条 Hyperloop 的测试轨道,这条将近 2 公里长的测试轨道坐落于加利福尼亚霍桑市外——Space X 的总部附近,用以对 Hyperloop 的各项前沿技术进行测试。

  除此之外,Space X 还举办了一项 Hyperloop 设计竞赛,面向所有人开放,鼓励高校大学生和独立工程团队参加。由于这还是一个崭新的工程领域,发起竞赛有助于推动解决超级高铁各方面的技术难题。

  ?Hyperloop Transportation Technologies

  受到马斯克的号召,不少公司都开始了超级高铁的研发工程,其中最突出的一家是 Hyperloop Transportation Technologies(HTT)公司,他们正在搭建的轨道最快明年就可以投入测试。

  这条轨道长达 8 公里,位于加利福尼亚地区的 Quay 山谷地区。轨道一旦搭建成功,将成为第一个全尺寸的 Hyperloop 模型,能够对这项交通方式的系统和所有技术进行全局的测试和考量。

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  然而由于轨道长度还比较有限,毕竟只有 8 公里长,HTT 到时候进行测试的超级高铁列车最高只能以 320km/h的速度进行测试。

  不过 HTT 的首席执行官 Dirk Ahlborn 指出:“测试的速度其实并不是最重要的,更重要的是这套系统方方面面的细节能够得以弄清。”

  这家通过 Jump Start Fund 众筹组建的公司吸引了上百名来自波音、思科以及 Space X 的专业工程师投入研究。

  比较新颖的是,这些人才都散落在美国各地,通过兼职的方式为 HTT 做贡献,每个人只要每个星期为 HTT 工作至少十个小时,就可以获得该公司的股票期权,团队成员通过每周一次的电话会议以及 Google Docs 进行沟通联系。

  ?Hyperloop Technologies

  除了 HTT 以外,还有另外一家公司 Hyperloop Tech 也在进行着相关的研究,这两家公司名字极其相似,很容易让人混淆,但是两者的研究重点十分不同。

  与 HTT 着重于人员运输不一样,Hyperloop Tech 专注于货物的运输,它正计划在洛杉矶和拉斯维加斯之间搭建一条货物运输轨道。

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  Hyperloop Tech 的人才储备堪称”梦之队“,团队里有来自硅谷和华盛顿的大量高级人才,这个团队此前十分低调,但如今他们却握有 850 万美元的投资基金,还计划在今年后半年启动新一轮 8000 万美元融资。这 850 万美元将用于承担初期工程和设计费用,而预计将融得 8000 万美元将用来建造并运行试验轨道。

  目前看来针对超级高铁的研究,多家公司正处于一种类似”太空竞赛“一般的竞争关系中,且这个竞争团体随时可能有新成员的加入,也显示出这一可能改变世界的交通技术的重要性。

  面临的难题和挑战

  虽然目前看来形势一片大好,实际上并没有这么容易。超级高铁所凭借的技术现在基本都还处于理论想象的阶段,存在很多有待攻关的难题。虽然上文所述的几家公司都已经开始搭建测试轨道,但实际能否成功还有待观察。

  超级高铁还存在一系列的技术难题。一方面真空管道必须很直,不容出现任何误差。

  退休物理学家、超导磁悬浮概念的联合提出者詹姆士·鲍威尔(James Powell)说:“轨道的误差必须非常小,因为如果墙壁的位置差之毫厘,都可能导致灾难。”

  另一方面,这么长的管道要维持低压甚至接近真空的状态是极其困难的,列车前段的空气压缩机也不能出一点儿问题,否则乘客舱就会撞到管壁上。

  鲍威尔说:“整套系统非常脆弱,哪怕一个点失败,都有可能引发灾难。”

  举例来说,有人可能在管壁上穿个孔,或地震导致管道稍微移位,这都可能导致乘客舱崩溃。与之相比,在超导磁悬浮中,磁铁非常稳定,运行也可靠,它不需要持续控制以确保悬浮。

  此外,针对超级高铁的成本计算也引发了不少质疑,HTT 正在搭建的 8 公里长测试轨道估计需要耗资 1 亿美元,按照这一标准计算,从洛杉矶到旧金山 644 公里长的轨道则仅需 80 亿美元,远低于现在加州欲建设的高铁项目的 676 亿美元的成本。

  然而理论上看似容易,现实则是骨感的,超级高铁实际上不可能如此便宜。一方面”8 公里 1 亿美元“只是最初期的测试轨道的铺设花费,和最终测试完全、解决所有技术难题后的轨道不是一回事儿。

  另一方面,研发成本并没有计算在内,而对于这项极为前沿科技的项目,其研发成本毫无疑问是巨大的,为解决技术难题而投入的人力、物力、财力等目前都难以估量。

  可以肯定的是,Hyperloop 超级高铁目前还仅仅处于起步阶段,它其中所包含的技术难题远超我们的想象,可能需要集结全世界最顶尖的工程师和学者一同协作才有可能完成,是一项任重道远的大工程。

  不过一旦研发成功,制造出可以投入使用的产品,其影响必然是改变世界的。想象一下,未来也许人们能够在两三个小时内就能环游世界,那将是多么美好!

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撒末儿 编辑于 2015-6-18 下午5:02
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第1楼

回复主题:北京至上海1小时的超级高铁,采用什么技术?

发布时间:2015-6-18 下午5:10

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第4楼 回复主题:北京至上海1小时的超级高铁,采用什么技术? 发布时间:2015-6-19 下午12:18

作者:广东省的游客

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很有可能,非常期待。。。。。。
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感謝版主分享! 看完這篇, 我有更安全的方法, 可以提早達成! 看來是需要招集國際團隊, 參加競賽, 一定會拿下第一名的!!
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作者: crystart

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