美擬明年開建超級高鐵真空管道 專家：紙上談兵

　　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”之稱的艾隆·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公裡。一家致力於超級高鐵開發的公司HTT近日宣布，將於明年在加利福尼亞地區搭建全球首條“超級高鐵軌道”。

　　超級高鐵的原理是什麼？有哪些技術難點？是否真的可行？

　　【概念】

　　111年前提出“真空運輸”

　　馬斯克並不是第一個提出“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，美國機械工程師達裡爾·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，奧斯特成立了致力於開發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。由於管道處於真空狀態，膠囊容器的速度可以達到時速6500公裡。

　　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公裡，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、環保的優點。因為它處於全封閉的真空系統中，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。每一個膠囊被放置於管道中，像炮彈一樣被發射至目的地。膠囊處於幾乎沒有摩擦力的環境中，無間斷地行駛。

　　在能源方面，超級高鐵將採用自供電設計，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，來自於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公裡左右。而真空管道運輸系統的最高速度，曾有媒體報道說，其理論速度最快可以達到時速2萬公裡。ET3公司對外宣稱他們的目標時速是6500公裡，馬斯克的SpaceX公司將時速目標定在1200公裡。

　　【研發】

　　西南交大曾建試驗軌道

　　自從真空管道運輸的概念提出以來，有不少公司和機構都積極致力於項目的研發。其中，ET3公司是開始得最早、最有代表性的一家。早在2013年，ET3公司就曾公布將建造一個長達4.8公裡、時速為6500公裡的模擬系統，用以試驗“膠囊”旅行的概念。

　　今年6月，馬斯克投資的公司SpaceX曾宣布舉行超級高鐵設計競賽，鼓勵其他人提交自己的穿梭艙設計方案。SpaceX表示，在明年6月之前，SpaceX將在加州建設一條1英裡長的測試軌道，測試其商業可行性。

　　日前，HTT公司公布了其試驗軌道計劃。他們計劃明年搭建全球首條“超級高鐵軌道”，這一軌道將位於加利福尼亞州的“碼頭山谷”地區，沿著5號洲際公路，綿延8公裡進行測試。HTT公司是一家眾籌組建的創業公司，它已經吸引了來自NASA、波音以及SpaceX等著名機構和公司的400余名專業工程師投入超級高鐵研究。除了HTT，參與這一試驗軌道建設的，還有歐瑞康真空公司以及Aecom建筑公司。

　　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。他與奧斯特相識並將“真空管道運輸”概念推介到中國，在西南交通大學組建了專門的研究機構。

　　一名來自西南交通大學牽引動力國家重點實驗室的研究人員向新京報記者介紹，西南交大去年曾建設過一個小型試驗軌道，用以試驗真空管道運輸的可行性。軌道的實驗環線半徑僅6米，因而其車輛最高速度為時速50公裡，但根據科研人員估算，在此實驗環境中有望達到的最高理論數值為3000公裡。

　　【爭議】

　　“所有設想都是紙上談兵”

　　兩院院士、機車車輛動力學專家沈志雲指出，經過技術的不斷改進，超級高鐵的時速達到6500公裡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，沈志雲同時指出其實現成本太高。“這麼長的隧道，還需要抽氣，地鐵修一公裡需要八個億。真空管道一公裡十個億也下不來。”

　　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。”

　　王夢恕向新京報記者解釋，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癱瘓。如何保証真空環境中的電壓穩定？此外，管道中是真空狀態，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境，如何保証車廂內外環境都達到標准，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。“可以說，真空管道運輸的所有設計都還停在紙上談兵的階段。”

　　採寫/新京報記者 張婷