美國超級高鐵首次載客測試,時速 1000 公里真能實現?

作者:愛範兒/李超凡   |   2020 / 11 / 18

文章來源:虎嗅網   |   圖片來源:股感知識庫


速度比民航客機還快,當這樣的交通工具成為現實,無疑將是人類交通史上一次重要突破,想想都令人興奮。這就是馬斯克在 2013 年提出的 “ 超級高鐵 ” 概念,利用真空管道和懸浮技術,實現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 年開始嘗試將這個項目變成現實。就在前幾天, Virgin Hyperloop 的 “ 超級高鐵 ” 宣布完成了首次載人測試。

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,可 “ 超級高鐵 ” 自誕生之初就備受質疑。除了 Hyperloop One ,還有幾家公司來推進類似的項目,中國航天科工研發的 “ 超級高鐵 ” ,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 “ 超級高鐵 ” 項目已經達到接近商用的水平,這個具有顛覆性的交通工具,到底是技術創新還是資本騙局?

 “ 超級高鐵 ” 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 “ 超級高鐵 ” 進行了首次載人測試,首次搭乘的兩位乘客,分別是 Virgin Hyperloop 的首席技術官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 公尺、長達 500 公尺的管道中進行,膠囊艙實際測試時花了 15 秒就達到了終點,時速達到 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 米的隧道還不足以完全加速。儘管如此, Virgin Hyperloop 依然認為這是 “ 超級高鐵 ” 一個重要的里程碑,稱之為 “ 像登月一樣的成就 ” ,執行長Jay Walder 表示:

這是一個完整的、可以正常工作的 “ 超級高鐵 ” ,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記錄是 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。

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 “ 超級高鐵 ” 取得安全認證,並在 2030 年投入商業營運。早在 2016 年, Virgin Hyperloop 就和杜拜道路和運輸局達成合作,計劃建設一條連接杜拜和阿布扎比的超級高鐵,能將一個多小時的車程可以縮短為 12 分鐘。今年年初, Virgin Hyperloop 還公布了 11 條可能在未來建設的超級高鐵線路規劃。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。

理想很大,回到現實中, Virgin Hyperloop 這些藍圖似乎有些過於樂觀,因為 “ 超級高鐵 ” 的可行性現在還沒完全得到驗證。

是革新還是騙局?

在馬斯克 2013 年發布的一份《Hyperloop Alpha》白皮書中,首次揭露這種以管道為基礎的亞超音速運輸系統,並指出 “ 超級高鐵 ” 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 “ 超級高鐵 ” 項目的建設潮流,目前至少有六家超級高鐵公司,可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 “ 超級高鐵 ” 不可行,畢竟 SpaceX 的星鏈計劃也是在一片質疑聲中和多次延期後,在最近開始測試。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 “ 超級高鐵 ” 是否可行,即便只是理論上的。

關於 “ 超級高鐵 ” 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公路運作中,一切故障和意外造成的危險也將被放大。物理學家、超導磁懸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,都可能導致乘客艙崩潰。不過目前的 Virgin Hyperloop 並沒有揭露太多超級高鐵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,如果要用於運輸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患。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, “ 超級高鐵 ” 的安全測試或許會比製藥產業的 10 ~ 20 年更長。

超級高鐵的兩個技術問題

而在技術的可靠性上,業內專家普遍認為 “ 超級高鐵 ” 面臨兩大問題:確保高速公路運動下磁浮系統的動力學穩定性和直線驅動效率。超級高鐵之所以能實現 “ 亞音速 ” ,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。

按照中國中車首席專家楊穎的解釋,高鐵的拐彎半徑約為 7 公里,但如果時速達到上千公里時,拐彎半徑就需要幾十公里,因此超級高鐵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。

▲目前看到的超級高鐵測試軌道似乎都是筆直的

當然也可以選擇在轉彎時減速,那這樣也就失去了超級高鐵本來的速度優勢。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。

至於超級高鐵用到的另一項關鍵技術——磁懸浮技術,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。但這只是實驗速度,實際運作還達不到。日本時速 505 公里的超導磁懸浮幹線也要等到 2027 才通車。而要在 1000 公里時速以上運作的磁懸浮技術,目前在全球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現實。

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,超級高鐵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。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級高鐵每年可節省 4.1 億美元,卻沒有對建設成本多著墨。此外 Virgin Hyperloop “ 膠囊艙 ” 的運力是遠低於高鐵,如果要覆蓋成本可能需要非常高的票價,而這也是當年的超音速客機失敗的重要原因。

你可能會說,超級高鐵可以用更密集的發車頻率來降低成本。但超級高鐵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,但還沒看到哪個超級高鐵項目揭露出來。上述這些問題正是超級高鐵被不少業內人士懷疑是騙局的重要依據。中國工程院院士王夢恕曾直言超級高鐵這個概念很大程度是吹牛,還處於幻想階段。

第五種交通方式,離我們還有多遠?

總體而言,現在的超級高鐵項目即使不是騙局,距離商用還有不小距離。不過這背後的 “ 超導磁懸浮 ” 、“ 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。其實在 2017 年,中國航天科工集團就公開了正在研發的 “ 超級高鐵 ” 項目,基於高溫超導磁懸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/小時的最大運作速度,不過航天科工並沒有給出具體的時間表。

而西南交通大學的牽引動力國家重點實驗室,則是中國最早研究真空管道高溫超導磁懸浮技術的機構之一。據西南交大的首席教授張衛華介紹,在 1500 米可模擬不同低氣壓環境的真空管道內,高溫超導磁懸浮模式的測試速度已經超過音速。目前西南交大的 “ 多態耦合軌道交通動模試驗平台 ” 已經在 9 月份獲得中國批准,最快在明年 4 月就能達到 1,500 公里試驗時速。

張衛華認為,高速公路磁懸浮軌道交通將成為未來軌道交通技術發展的主攻方向。實際上中國這個 “ 超級高鐵 ” 項目亮相後同樣受到不少爭議,而在這兩年也鮮有媒體報導了。原鐵道部部長、中國工程院院士傅志寰曾在一次演講中談到對超級高鐵的看法。他認為即便超級高鐵存在爭議,也遠沒到落地的階段,但也有必要研究,因為未來交通的圖景會有超級高鐵的一席之地。

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。超級高鐵也一樣,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級高鐵技術包裝成的商業項目,的確有 “ 畫餅 ” 的嫌疑。

虎嗅網》授權轉載

【延伸閱讀】

相關個股
loading animation
虎嗅網
虎嗅網是一個聚焦創新創業的資訊獲取與觀點交流平臺,是目前中國發展最快的商業科技平臺之一。我們關注互聯網及其正在影響的其它行業。
關注