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比飞机还快的超级高铁完成首试 革新还是骗局?

时间:2020-11-17



速度比民航客机还快,从北京到上海只需一小时,当这样的交通工具成为现实,无疑将是人类交通史上一次重要突破,想想都令人兴奋。这就是马斯克在 2013 年提出的「超级高铁」概念,利用真空管道和磁悬浮技术,实现上千公里时速的交通运输,一度被认为是未来交通方式的发展方向。



一家叫做 Hyperloop One 的美国公司(现已更名为 Virgin Hyperloop)从 2016 年开始尝试将这个项目变成现实。就在前几天, Virgin Hyperloop 的「超级高铁」宣布完成了首次载人测试。



这似乎意味着那个比飞机还快的地面交通工具距离我们更近了,可「超级高铁」自诞生之初就备受质疑。除了 Hyperloop One,还有几家公司来推进类似的项目,中国航天科工研发的「超级高铁」,最终目标更是实现 4000 公里/小时的超音速「近地飞行」。然而没有任何一个「超级高铁」项目已经达到接近商用的水平,这个具有颠覆性的交通工具,到底是技术创新还是资本骗局?




「超级高铁」完成首次载人测试,要解决的问题还不少上周在美国拉斯维加斯的沙漠中,Virgin Hyperloop 的「超级高铁」进行了首次载人测试,首次搭乘的两位乘客,分别是 Virgin Hyperloop 的首席技术官 Josh Giegel 和乘客体验总监 Sara Luchian。



这次测试的胶囊舱是丹麦建筑师 Bjarke Ingels 参与设计的 Pegasus Pod,可以搭载两名乘客,配备了赛车常用的五点式安全带,Virgin Hyperloop 希望最终的胶囊舱能容纳 23 名乘客。


测试在一条直径 3.3 米、长达 500 米的管道中进行,胶囊舱实测时花了 15 秒就达到了终点,折合过来时速达到了172 公里/小时。



这个速度还不如高铁,距离 Virgin Hyperloop 设想中超过 1000 公里的时速更相距甚远,据称这一方面是因为考虑到乘客的安全和乘坐的舒适度,另一方面则是 500 米的隧道还不足以完全加速。尽管如此, Virgin Hyperloop 依然认为这是「超级高铁」一个重要的里程碑,称之为「像登月一样的成就」,首席执行官 Jay Walder 表示:

这是一个完整的、可以正常工作的「超级高铁」,它将人放到真空环境中运输,目前还没有其他机构能做到。
至于乘坐的感受,Josh Giegel 表示加速时的感觉和飞机起飞类似,而 Sara Luchian 称「完全没有坐过山车的感觉」,即便加速很快也不会感到不适。



其实在此之前,Virgin Hyperloop 已经在这条管道中进行了 400 多次无人测试。迄今为止最高的速度记录是 2017 年测试中达到的 386 公里/小时。如果进行速度更快的载人测试,就必须搭建一条更长的真空管道。Virgin Hyperloop 估计,要加速到设想中的700 mph(1126 公里/ 小时),至少还需要 2 公里的的轨道。



因此不久前 Virgin Hyperloop 宣布斥资 5 亿美元,在西维吉尼亚州建造测试场地。同时表示争取在 2025 年为「超级高铁」取得安全认证,并在 2030 年投入商业运营。早在 2016 年,Virgin Hyperloop 就和迪拜道路和运输局达成合作,计划建设一条连接迪拜和阿布扎比的超级高铁,能将一个多小时的车程可以缩短为 12 分钟。



今年年初,Virgin Hyperloop 还公布了 11 条可能在未来建设的超级高铁线路规划。相距 600 公里的洛杉矶和旧金山,未来的通勤时间可能只需要 35 分钟。理想很丰满,可以回到现实中,Virgin Hyperloop 这些蓝图似乎有些过于乐观了,因为「超级高铁」的可行性现在还没完全得到验证。



是革新还是骗局?在马斯克 2013 年发布的一份《Hyperloop Alpha》白皮书中,首次披露了这种以管道为基础的亚超音速运输系统,并指出「超级高铁」将成为继飞机、火车、汽车、船舶之后的「第五种交通方式」。



由此拉开了「超级高铁」项目的建设潮流,目前至少有六家超级高铁公司,可马斯克并未参与其中,目前也没有任何一家实现商用。当然不能因此就说「超级高铁」不可行,毕竟 SpaceX 的星链计划也是在一片质疑声中和多次延期后,在最近开始了公测。对于一项交通工具来说,最基础的要求就是安全、可靠、舒适、和经济。不妨从这几个维度来看看「超级高铁」是否可行,即便只是理论上的。



关于「超级高铁」的安全性,卡内基·梅隆大学土木与环境工程副教授 Constantine Samaras 认为还有很多问题需要解决,在上千公里时速的高速运行中,一切故障和意外造成的危险也将被放大。物理学家、超导磁悬浮概念的联合提出者詹姆士·鲍威尔曾表示,轨道的细微误差,都可能造成严重灾难。

整套系统非常脆弱,哪怕一个点失败,都可能引发灾难。比如有人在管壁穿孔,或地震导致管道稍微移位,都可能导致乘客舱崩溃。

不过目前的 Virgin Hyperloop 并没有披露太多超级高铁在安全设施上的细节。其实管道运输在 19 世纪就已经出现,不过是用于小件的货物运输。但在空气的压缩过程中会产生大量的热量,如果要用于运输人需要做更多的改进。中国工程院院士王梦恕也曾指出,将隧道抽成真空对于乘客来说存在不小的安全隐患。



因此对于这种全新的交通工具,光是在验证安全性上就要花费大量时间。布鲁金斯大学基础设施专家 Adie Tomer 认为,「超级高铁」的安全测试或许会比制药行业的 10-20 年更长。而在技术的可靠性上,业内专家普遍认为「超级高铁」面临两大问题:确保高速运动下磁浮系统的动力学稳定性和直线驱动效率。超级高铁之所以能实现「亚音速」,是因为在真空环境中大大降低了空气阻力,但同时也带来了新的的技术难题。按照中国中车首席专家杨颖的解释,高铁的拐弯半径约为 7 公里,但如果时速达到上千公里时,拐弯半径就需要几十公里,因此超级高铁几乎只能在直线轨道上行驶,这也会大大加大路线规划和铺设的难度。



目前看到的超级高铁测试轨道似乎都是笔直的.当然也可以选择在转弯时减速,那这样也就失去了超级高铁本来的速度优势。同时在转弯时乘客可能会承受比飞机起飞时更大的横向加速度,并因此产生不适感。至于超级高铁用到的另一项关键技术——磁悬浮技术,目前已经在中国、日本等多个国家的高铁中投入使用,目前最快的实验速度在 600 公里/小时左右。


日本磁悬浮列车,最高时速达到 603 公里/小时.但这只是实验速度,实际运行还达不到。日本时速 505 公里的超导磁悬浮干线也要等到 2027 才通车。而要在 1000 公里时速以上运行的磁悬浮技术,目前在全球范围内也还没可商用的成熟技术,甚至连实验数据都没有。可见Virgin Hyperloop 想在十年内投入市场基本不太现实。即便技术问题全部得到解决,建设成本可能是更大的挑战。Virgin Hyperloop 2016 年曝光的一份文件显示,超级高铁的每英里的的建设成本在 8400 万美元至 1.21 亿美元之间,远高于高铁。

前两年 Virgin Hyperloop 还公布过一份可行性报告,指出美国密苏里州的超级高铁每年可节省 4.1 亿美元,却对建设成本讳莫如深。此外 Virgin Hyperloop「胶囊舱」的运力是远低于高铁,如果要覆盖成本可能需要非常高的票价,而这也是当年的超音速客机失败的重要原因。



你可能会说,超级高铁可以用更密集的发车频次来降低成本。但超级高铁每次上下车都要进行一次大气抽空和调压减压,这就要花费不少时间。至于有什么技术可以压缩这个流程的时间?或许有,但还没看到哪个超级高铁项目披露出来。上述这些问题正是超级高铁被不少业内人士怀疑是骗局的重要依据。中国工程院院士王梦恕曾直言超级高铁这个概念很大程度是吹牛,还处于幻想阶段。


总之,技术上不可行,安全上不可行,可靠性不可行,经济上不可行,环境上更是不可行。靠兴趣去研究国家和人民不需要的东西,最后会一事无成,头破血流,毫无价值。



第五种交通方式,离我们还有多远?总的来说,现在的超级高铁项目即使不是骗局,距离商用还有不小距离。不过这背后的「超导磁悬浮+真空管」技术,的确有研究价值,甚至成为未来交通运输系统中重要的一环。其实在 2017 年,中国航天科工集团就公开了正在研发的「超级高铁」项目,基于高温超导磁悬浮技术和真空管道技术,逐步实现 1000公里/小时、2000 公里/小时、4000 公里/小时的最大运行速度,不过航天科工并没有给出具体的时间表。


而西南交通大学的牵引动力国家重点实验室,则是我国最早研究真空管道高温超导磁悬浮技术的机构之一。据西南交大的首席教授张卫华介绍,在 1500米可模拟不同低气压环境的真空管道内,高温超导磁悬浮模式的测试速度已经超过音速。目前西南交大的「多态耦合轨道交通动模试验平台」已经在 9 月份获得国家批准,最快在明年 4 月就能达到1500 公里试验时速。



张卫华认为,高速磁悬浮轨道交通将成为未来轨道交通技术发展的主攻方向。实际上中国这个「超级高铁」项目亮相后同样受到不少争议,而在这两年也鲜有媒体报道了。原铁道部部长、中国工程院院士傅志寰曾在一次演讲中谈到对超级高铁的看法。他认为即便超级高铁存在争议,也远没到落地的阶段,但也有必要研究,因为未来交通的图景会有超级高铁的一席之地。



人类文明的繁荣和进步,离不开越来越快速的交通工具。从马车到汽车,从汽车到火车,从火车到飞机,每一次交通工具的革新都伴随着长时间的技术研发和试验。超级高铁也一样,它本身并不是一个骗局,但却可能需要数十年时间才有望成熟应用。而那些用不成熟的超级高铁技术包装成的商业项目,的确有「画饼」的嫌疑,但只要是泡沫总有破裂的一天。

来源: 爱范儿