比飛機還快的「超高速管道列車」完成首次載人測試,到底是革新還是騙局?

作者 | 發布日期 2020 年 11 月 21 日 0:00 | 分類 交通運輸 , 尖端科技 Telegram share ! follow us in feedly


速度比民航客機還快,從北京到上海只需一小時,當這樣的交通工具成真,無疑將是人類交通史上一次重要突破。這就是馬斯克在 2013 年提出的「超高速管道列車」概念,利用真空管道和磁浮技術,進行上千公里時速的交通運輸,一度被認為是未來交通方式的發展方向。

一家叫做 Hyperloop One 的美國公司(現已更名為 Virgin Hyperloop)從 2016 年開始嘗試將這個專案變成現實。就在前幾天,Virgin Hyperloop 的「超高速管道列車」(Hyperloop)宣布完成了首次載人測試。

(Source:Virgin Hyperloop

這似乎意味著那個比飛機還快的地面交通工具距離我們更近了,但「超高速管道列車」自誕生之初就備受質疑。

除了 Virgin Hyperloop,還有幾家公司來推進類似的專案,中國航天科工研發的「超高速管道列車」,最終目標更是實現 4,000 公里 / 小時的超音速「近地飛行」。

然而沒有任何一個「超高速管道列車」專案已經達到接近商用的水平,這個具有顛覆性的交通工具,到底是創新還是騙局?

「超高速管道列車」完成首次載人測試,要解決的問題還不少

上週在美國拉斯維加斯的沙漠中,Virgin Hyperloop 的「超高速管道列車」進行了首次載人測試,首次搭乘的兩位乘客,分別是 Virgin Hyperloop 的首席技術長 Josh Giegel 和乘客體驗總監 Sara Luchian 。

這次測試的膠囊艙是丹麥建築師 Bjarke Ingels 參與設計的 Pegasus Pod,可以搭載兩名乘客,配備了賽車常用的五點式安全帶,Virgin Hyperloop 希望最終的膠囊艙能容納 23 名乘客。

測試在一條直徑 3.3 米、長達 500 公尺的管道中進行,膠囊艙實測時花了 15 秒就達到了終點,折合過來時速達到了 172 公里 / 小時。

這個速度還不如高鐵,距離 Virgin Hyperloop 設想中超過 1,000 公里的時速更相距甚遠,據稱這一方面是因為考慮到乘客的安全和乘坐的舒適度,另一方面則是 500 公尺的隧道還不足以完全加速。

儘管如此,Virgin Hyperloop 依然認為這是「超高速管道列車」一個重要的里程碑,稱之為「像登月一樣的成就」,首席執行長 Jay Walder 表示

這是一個完整的、可以正常工作的「超高速管道列車」,它將人放到真空環境中運輸,目前還沒有其他機構能做到。

至於乘坐的感受,Josh Giegel 表示加速時的感覺和飛機起飛類似,而 Sara Luchian 稱「完全沒有坐雲霄飛車的感覺」,即便加速很快也不會感到不適。

其實在此之前,Virgin Hyperloop 已經在這條管道中進行了400 多次無人測試。迄今為止最高的速度紀錄是 2017 年測試中達到的 386 公里 / 小時。

如果進行速度更快的載人測試,就必須搭建一條更長的真空管道。Virgin Hyperloop 估計,要加速到設想中的 700 mph(1,126 公里 / 小時),至少還需要 2 公里的的軌道。

(Source:Virgin Hyperloop

因此不久前 Virgin Hyperloop 宣布斥資 5 億美元,在西維吉尼亞州建造測試場地。同時表示爭取在 2025 年為「超高速管道列車」取得安全認證,並在 2030 年投入商業營運。

早在 2016 年,Virgin Hyperloop 就和迪拜道路和運輸局達成合作,計劃建設一條連接杜拜和阿布達比的超高速管道列車,能將一個多小時的車程縮短為 12 分鐘。

今年初,Virgin Hyperloop 還公布 11 條可能在未來建設的超高速管道列車線路規劃。相距 600 公里的洛杉磯和舊金山,未來的通勤時間可能只需要 35 分鐘。

理想很豐滿,可以回到現實中,Virgin Hyperloop 這些藍圖似乎有些過於樂觀了,因為「超高速管道列車」的可行性現在還沒完全得到驗證。

是創新還是騙局?

在馬斯克 2013 年發布的一份《Hyperloop Alpha》白皮書中,首次披露了這種以管道為基礎的亞超音速運輸系統,並指出「超高速管道列車」將成為繼飛機、火車、汽車、船舶之後的「第五種交通方式」。

由此拉開了「超高速管道列車」專案的建設潮流,目前至少有 6 家超高速管道列車公司,但馬斯克並未參與其中,目前也沒有任何一家實現商用。

當然不能因此就說「超高速管道列車」不可行,畢竟 SpaceX 的星鏈計畫也是在一片質疑聲中和多次延期後,在最近開始了公測。

對於一項交通工具來說,最基礎的要求就是安全、可靠、舒適、和經濟。不妨從這幾個維度來看看「超高速管道列車」是否可行,即便只是理論上的。

(Source:Virgin Hyperloop

關於「超高速管道列車」的安全性,卡內基美隆大學土木與環境工程副教授 Constantine Samaras 認為還有很多問題需要解決,在上千公里時速的高速運行中,一切故障和意外造成的危險也將被放大。

物理學家、超導體磁浮概念的聯合提出者詹姆士鮑威爾曾表示,軌道的細微誤差,都可能造成嚴重災難。

整套系統非常脆弱,哪怕一個點失敗,都可能引發災難。比如有人在管壁穿孔,或地震導致管道稍微移位,都可能導致客艙崩潰。

不過目前 Virgin Hyperloop 並沒有透露太多超高速管道列車在安全設施上的細節。

其實管道運輸在 19 世紀就已經出現,不過是用於小件的貨物運輸。但在空氣的壓縮過程中會產生大量的熱量,如果要用於載人需要做更多的改進。中國工程院院士王夢恕也曾指出,將隧道抽成真空對於乘客來說存在不小的安全隱憂。

因此對於這種全新的交通工具,光是在驗證​​安全性上就要花費大量時間。布魯金斯大學基礎設施專家 Adie Tomer 認為,「超高速管道列車」的安全測試或許會比製藥行業的 10~20 年更長。

而在技術的可靠性上,業內專家普遍認為「超高速管道列車」面臨兩大問題:確保高速運動下磁浮系統的動力學穩定性和直線驅動效率。

超高速管道列車之所以能實現「極音速」,是因為在真空環境中大大降低了空氣阻力,但同時也帶來了新的的技術難題。

根據中國中車首席專家楊穎的解釋,高鐵的轉彎半徑約為 7 公里,但如果時速達到上千公里時,轉彎半徑就需要幾十公里,因此超高速管道列車幾乎只能在直線軌道上行駛,這也會大大加大路線規劃和鋪設的難度。

▲ 目前看到的超高速管道列車測試軌道幾乎都是筆直的。(Source:Virgin Hyperloop

當然也可以選擇在轉彎時減速,那這樣也就失去了超高速管道列車本來的速度優勢。同時在轉彎時乘客可能會承受比飛機起飛時更大的橫向加速度,並因此產生不適感。

至於超高速管道列車用到的另一項關鍵技術──磁浮技術,目前已經在中國、日本等多個國家的高鐵中投入使用,目前最快的實驗速度在 600 公里 / 小時左右。

▲ 日本磁浮列車最高時速達到 603 公里 / 小時。(Source:Yosemite, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)

但這只是實驗速度,實際運行還達不到。日本時速 505 公里的超導體磁浮幹線也要等到 2027 年才通車。

而要在 1,000 公里時速以上運行的磁浮技術,目前在全球範圍內也還沒可商用的成熟技術,甚至連實驗數據都沒有,可見 Virgin Hyperloop 想在十年內投入市場基本不太實際。

即便技術問題全部得到解決,建設成本可能是更大的挑戰。Virgin Hyperloop 2016 年曝光的一份文件顯示,超高速管道列車的每英里的的建設成本在 8,400 萬美元至 1.21 億美元之間,遠高於高鐵。

(Source:Virgin Hyperloop

前兩年 Virgin Hyperloop 還公布過一份可行性報告,指出美國密蘇里州的超高速管道列車每年可節省 4.1 億美元,卻對建設成本諱莫如深。

此外,Virgin Hyperloop「膠囊艙」的運力遠低於高鐵,如果要覆蓋成本可能需要非常高的票價,而這也是當年超音速客機失敗的重要原因。

你可能會說,超高速管道列車可以用更密集的發車頻率來降低成本,但超高速管道列車每次上下車都要進行一次大氣抽空和調壓減壓,這就要花費不少時間。

至於有什麼技術可以壓縮這個流程的時間?或許有,但還沒看到哪個超高速管道列車專案披露出來。

第五種交通方式,離我們還有多遠?

上述這些問題正是超高速管道列車被不少業內人士懷疑是騙局的重要依據。現在的超高速管道列車專案即使不是騙局,距離商用還有不小距離。不過這背後的「超導體磁浮+真空管」技術,的確有研究價值,甚至成為未來交通運輸系統中重要的一環。

2017 年,中國航天科工集團就公開了正在研發的「超高速管道列車」專案,基於高溫超導體磁浮技術和真空管道技術,逐步實現 1,000 公里 / 小時、2,000 公里 / 小時、4,000 公里 / 小時的最大運行速度,不過航天科工並沒有給出具體的時間表。

人類文明的繁榮和進步,離不開越來越快速的交通工具。從馬車到汽車,從汽車到火車,從火車到飛機,每一次交通工具的革新都伴隨著長時間的技術研發和試驗。

超高速管道列車也一樣,它本身並不是一個騙局,但卻可能需要數十年時間才有望成熟應用。而那些用不成熟的超高速管道列車技術包裝成的商業專案,的確有「畫餅」的嫌疑,但只要是泡沫總有破裂的一天。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:Virgin Hyperloop

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