肖溪樹

說起管道里“飛車”，同學(xué)們一定會(huì)以為這是科幻小說中的情節(jié)。其實(shí)，這是科學(xué)家正在探索的一種超高速列車，是未來的“超級(jí)高鐵”。據(jù)報(bào)道，這種“超級(jí)高鐵”是我國未來軌道交通技術(shù)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，并有望在2017年建成“超級(jí)高鐵”（400千米/小時(shí)）試驗(yàn)線。

速度遇到了“天花板”

軌道列車在運(yùn)行時(shí)受到的阻力，主要包括車輪與軌道之間的摩擦阻力以及列車受到的空氣阻力。對(duì)于高速運(yùn)行的軌道列車而言，空氣阻力是速度的“公敵”。

有資料顯示，當(dāng)列車以時(shí)速200千米的速度行駛時(shí)，空氣阻力占到總阻力的70%左右；當(dāng)列車以時(shí)速500千米以上的速度行駛時(shí)，空氣阻力則占到總阻力的95%以上。隨著列車速度的增加，能耗和氣動(dòng)噪聲都會(huì)顯著提高。有研究認(rèn)為，在地表稠密的大氣層中運(yùn)行的高速交通工具，其最高經(jīng)濟(jì)時(shí)度不超過400千米。目前輪軌交通中的高鐵最高運(yùn)營時(shí)速為350千米，研制下一代高速列車需要在應(yīng)對(duì)空氣阻力上做足文章。

科學(xué)狂人“破解之策”

既然空氣阻力是速度的“公敵”，那么讓列車運(yùn)行在真空管道中不就沒有空氣阻力了嗎？這不失為一個(gè)釜底抽薪的辦法。

素有“硅谷鋼鐵俠”之稱的埃隆·馬斯克，是一個(gè)涉足航天和汽車、能源三大領(lǐng)域的科技狂人。201 3年，埃隆·馬斯克提出了“超級(jí)高鐵”的概念。他設(shè)想的“超級(jí)高鐵”是一種以“真空管道運(yùn)輸”為理論核心設(shè)計(jì)的新型交通工具，主要由雙向管道和“運(yùn)輸艙”組成，預(yù)期的速度為每小時(shí)1120千米，比飛機(jī)的速度還要快一些?！斑\(yùn)輸艙”穿梭于全封閉的真空系統(tǒng)之中，可以使用太陽能作為驅(qū)動(dòng)力。

真空管道運(yùn)輸?shù)暮诵募夹g(shù)包括運(yùn)輸管道、載人艙體、真空設(shè)備、懸浮部件、彈射和剎車系統(tǒng)等。盡管各項(xiàng)技術(shù)都具有相應(yīng)成熟的模式，但是真空管道運(yùn)輸作為一個(gè)完整的技術(shù)系統(tǒng)仍然需要進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

異想天開的“膠囊列車”

“超級(jí)高鐵”的“運(yùn)輸艙”因?yàn)橥庑蜗袷且粋€(gè)特制的膠囊，所以還有一個(gè)十分萌的名字——“膠囊列車”?！澳z囊列車”作為一種先進(jìn)的交通工具，其特殊性就在于運(yùn)行在真空管道之中。所以，“膠囊列車”也被稱為“真空管道列車”。

“膠囊列車”為鋁質(zhì)材料制成，長達(dá)4.87米，高約1.5米，重約183千克。把“膠囊列車”置于鋼鐵管道之中，然后將管道抽至真空狀態(tài)。真空管道運(yùn)輸線路由兩根管道組成，管道內(nèi)徑1.5～2.0米，并抽成一定的真空。

管道運(yùn)輸線路每30米設(shè)置一個(gè)橋塔作為支撐，并每隔一定的距離設(shè)置一個(gè)真空泵站以及車站。在管道上方全程覆蓋太陽能板，從而用太陽能為運(yùn)輸系統(tǒng)提供能源。在工作時(shí)，“膠囊列車”“飄浮”于真空的管道中，再利用彈射裝置把“膠囊列車”加速到一定的速度，然后沿著管道一直運(yùn)行至目標(biāo)站。

2016年5月11日，美國“超回路1號(hào)”公司在內(nèi)華達(dá)州的沙漠中完成了首次推進(jìn)系統(tǒng)公開測試。這場測試全程為直線設(shè)計(jì)，測試長度大約為5千米，大概持續(xù)了4秒鐘……盡管“膠囊列車”還面臨很多技術(shù)方面的難題，但是管道高鐵還是向前邁出了重要一步。

拒絕空氣的N個(gè)理由

“超級(jí)高鐵”之所以選擇管道真空，自然有其科學(xué)的考量。其中，提高交通速度是一個(gè)最核心的理由?！澳z囊列車”在封閉的真空管道中運(yùn)行，幾乎不存在與空氣的摩擦力，并且利用懸浮式推進(jìn)系統(tǒng)，因此也不存在列車與軌道的接觸。這樣一來，實(shí)現(xiàn)“膠囊列車”的高速行駛在理論上就不存在障礙了。

馬斯克預(yù)期的速度為每小時(shí)1120千米，甚至理論上的時(shí)速可以達(dá)到20000千米。如果按中期目標(biāo)時(shí)速為6500千米計(jì)算的話，環(huán)游世界也就需要6個(gè)小時(shí)。

“超級(jí)高鐵”作為下一代高速運(yùn)載工具，希望能從根本上減少或消除空氣阻力。采用鋪設(shè)真空管道的辦法，則可以解決一系列空氣動(dòng)力學(xué)方面的問題，因此列車可在維持高速的同時(shí)，保證列車的舒適性和能耗的經(jīng)濟(jì)性。

“飛車”離我們還有多遠(yuǎn)

從理論上來說，“膠囊列車”只在啟動(dòng)階段和減速階段才需要消耗動(dòng)力，因此耗能是非常低的。同時(shí)，在封閉的真空管道中運(yùn)行，不會(huì)造成噪聲污染，也不易受到攻擊，更不受外界氣候條件影響。

真空管道運(yùn)輸作為一種面向未來的運(yùn)輸方式，具有極其美好的發(fā)展前景。然而，要讓真空管道運(yùn)輸走進(jìn)百姓的生活，還有很長的路要走。

其實(shí)，我國在十幾年前就開始了對(duì)真空管道運(yùn)輸?shù)难芯俊?01 1年，我國研制開發(fā)了全球首個(gè)真空環(huán)形管道磁浮列車試驗(yàn)系統(tǒng)：201 6年，我國“超級(jí)高鐵”系統(tǒng)完成第二階段調(diào)試……在2017年前后，我國將建成首條真空管道高速（400千米/小時(shí)）試驗(yàn)線。具有中國特色的“超級(jí)高鐵”一旦完成從試驗(yàn)到商用的跨越，那么將是中國對(duì)人類的又一大貢獻(xiàn)。