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超级高铁:理想很丰满,现实很骨感

来源:科学网    作者:佚名   2016-05-27 09:05:57
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  前不久,媒体的眼光再次被特斯拉的马斯克吸引,他的另一项“奇思妙想”——时速接近音速的超级高铁进行首次公开测试。

  与现在行驶的高铁不同,超级高铁中的种种设计将“超级”二字体现得淋漓尽致。首先,整个测试在两英里长的试验管道中进行。其次,列车的速度奇快。在媒体对超级高铁描绘中,超级高铁的外形像胶囊,被安置在管道中,采用磁悬浮技术。启动时,超级高铁会通过磁悬浮技术像发射炮弹一样将其发射,无间断地驶往目的地。超级高铁的首席执行官劳埃德在接受媒体采访时表示:“我们会让豆荚舱悬浮起来并最终将其加速至每小时700英里。”而这一速度约合1125千米/小时。

  
超级高铁:理想很丰满,现实很骨感


  马斯克的超级高铁计划提出在2013年,在他心里超级高铁是“协和式飞机、轨道枪和气垫曲棍球台的结合。”他打算把这个奇怪的结合安装在洛杉矶和旧金山之间,并希望将两地之间的车程将缩短到35分钟。

  不过,理想虽然丰满,现实却很骨感,此次实体公开测试,其速度并未达到理想目标,只跑出322千米/小时。

  替代飞机的利器

  有人认为1125千米/小时的时速没有实现的可能。但西南交通大学物理科学与技术学院院长、磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室学术带头人赵勇认为,实现这样的速度并非不可能,目前能实现且最需要的时速是600~1000千米/小时,也是飞机的时速。

  赵勇解释说,超级高铁的诞生是在磁悬浮列车的基础上,因为随着研究的深入,人们发现磁悬浮列车虽然速度快、噪音小,但是能耗的优势并未真正体现。因为空气摩擦阻力所消耗的能量远远大于轨道摩擦的损耗。于是,科学家开始考虑如何减少空气的阻力,真空环境运行磁悬浮列车,也就使马斯克超级高铁的概念呼之欲出。

  当今,使用地面交通替代飞机看起来有些没必要。不过,赵勇却有不同观点,他认为,未来飞机终会被替代。

  “首先我们考虑的是飞机使用化石能源,增加碳排放,而且现在不提倡使用化石能源,所以飞机终将被替代。”赵勇告诉《中国科学报》记者,“这也不是遥不可及的梦想,只是把飞机在万米高空中运行的环境拿到地面上来。”

  就安全性而言,飞机一旦坠毁几乎没有生还的可能,比较而言,超级高铁始终在地面或地下行驶,即便发生泄漏,乘客也可以使用与飞机上一样的氧气面罩。“而且,在地面上不论救援还是事故处理都比飞机办法多”。

  坚持梦想脚踏实地

  早在2009年,赵勇就曾写过一本关于“超级高铁的”著作——《速车系统概论》,从真空管道交通的特点与应用定位、承载—密封分置真空边界、速车的支撑、驱动与导向及其线路、车站、运行、应急救援等方面都做了详细的描述。马斯克的实验也并未“逃离”赵勇书中描写的内容。

  不仅如此,在2011年,赵勇的研究团队拿出经费做过一个小型的实验系统。“这应该是全世界第一个仿真的真空磁浮系统。”赵勇介绍道,“当然,所谓的真空并非真正的真空,只是将管道的大气压变为正常大气压的1%。”但在大尺度空间的空间中1%大气压的真空系统实现起来也并非易事,最先需要解决的就是真空管道技术。因为国内外都没有实现过如此大型的真空系统,所以赵勇开发的是一块“处女地”:使用什么材料、采用什么结构、抽气的方法等技术皆为一片空白。

  除了管道技术,超级高铁还有一道难以跨越的鸿沟——推进技术。很显然,马斯克也遇到了同样的困难,所以理论时速与实际时速相差甚远。要想达到飞机600~1000千米/小时,就需要更先进的推进技术。它超出了现在上海磁悬浮技术实现的400千米/小时以及日本磁悬浮列车600千米/小时的速度。“这种推进技术更像是电子弹射技术。”赵勇认为,更重要的是这一速度不能以牺牲乘坐舒适性为代价。

  先打消人们的顾虑

  赵勇之所以对超级高铁技术信心十足,是因为他习惯将面临的诸多困难进行拆解。比如,飞机的密闭技术已经非常成熟,可以直接运用到超级高铁的车辆设计中;而且,随着技术的日臻完善,磁悬浮推进技术突破现有速度极限也很有可能。当硬件万事俱备时,所需的就是市场需求的“东风”。

  “我们不能等待市场需要这样的列车时才开始研发,要将工作做在前面。”赵勇认为。

  下一步,赵勇也打算做个户外实验,争取得到国家科技部门的支持。同时,他也希望更多人了解超级高铁,“马斯克虽然在技术上并未真正创新,但是成果的将公众的视线吸引过来,让他们从‘零基础’变为‘感兴趣’,进而将有人愿意尝试。有了市场需求我们才能将这项研究真正应用到实际生活中。”            

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