超級(jí)高鐵：虛幻還是現(xiàn)實(shí)

李騰

一家美國初創(chuàng)的公司正在打造在真空環(huán)境中運(yùn)行、時(shí)速超過音速的超級(jí)高鐵并已經(jīng)完成第一輪測(cè)試。這項(xiàng)名義上由特斯拉CEO埃隆·馬斯克提出的設(shè)想，其實(shí)無論是概念還是技術(shù)都并不新穎。研究者普遍認(rèn)為，超級(jí)高鐵已經(jīng)不是技術(shù)問題，而是工程問題。

從北京到上海，乘坐高鐵最快需要4小時(shí)48分鐘，但如果乘坐“超級(jí)高鐵”，也許不到15分鐘就可以到達(dá)。

2013年8月12日，特斯拉CEO埃隆·馬斯克（Elon Musk）在SpaceX網(wǎng)站上提出了以真空管道搭配氣懸浮技術(shù)的“超級(jí)高鐵”概念，其理論時(shí)速可達(dá)每小時(shí)1200公里。在57頁的報(bào)告中，馬斯克論證了“超級(jí)高鐵”的可行性，并將這一概念開放給所有愿意參與測(cè)試的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

2016年5月12日，一家名為Hyperloop One的初創(chuàng)公司根據(jù)馬斯克的報(bào)告，將氣懸浮技術(shù)改為磁懸浮技術(shù)之后，在拉斯維加斯北部的沙漠中利用測(cè)試軌道測(cè)試了超級(jí)高鐵的推進(jìn)系統(tǒng)，時(shí)速達(dá)到每小時(shí)640公里。報(bào)告稱，若在真空管道之中，時(shí)速最高可達(dá)每小時(shí)6500公里，遠(yuǎn)超馬斯克的設(shè)想。該公司還宣布將在北歐興建連接瑞典首都斯德哥爾摩和芬蘭首都赫爾辛基的跨海真空管道。

“超級(jí)高鐵”似乎馬上就要變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。然而，對(duì)于這個(gè)計(jì)劃有大量反對(duì)聲音，主要是從技術(shù)、安全和經(jīng)濟(jì)等角度對(duì)“超級(jí)高鐵”概念表示質(zhì)疑。就在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，Hyperloop One公司三大創(chuàng)始人中的一人突然辭職，并以“濫用資金”等罪名將原公司告上法庭，這為“超級(jí)高鐵”的前景蒙上了陰影。

Hyperloop One公司高級(jí)副總裁喬治·奧尼爾（George ONeal）對(duì)《中國新聞周刊》說：“公司的人心的確出現(xiàn)了波動(dòng)，但我們一定能夠克服困難，繼續(xù)前進(jìn)。”

“超級(jí)高鐵”熱

實(shí)際上，馬斯克并不是“超級(jí)高鐵”概念的初創(chuàng)者。

早在1799年，英國工程師喬治·梅德赫斯特（George Medhurst）就提出利用管道運(yùn)輸貨物，并于1812年在自己的著作中詳細(xì)闡述了“利用空氣推力在管道中運(yùn)輸乘客和貨物”的構(gòu)想。

1909年，美國工程師、現(xiàn)代火箭技術(shù)之父羅伯特·戈達(dá)德（Robert Goddard）首次提出真空管道火車的概念：將空氣從密封的管道中抽出形成真空環(huán)境，之后將火車或者載物膠囊射出。真空管道火車可以興建在平地上，也可以穿山過海，其最大的優(yōu)勢(shì)在于速度。戈達(dá)德推測(cè)真空管道火車的最高時(shí)速可達(dá)每小時(shí)6400-8000公里，是音速的5-6倍。

而馬斯克于2013年提出的“超級(jí)高鐵”概念與戈達(dá)德的真空管道火車概念除了名字不同之外，只額外增加了氣懸浮理念。由于氣懸浮技術(shù)無法突破音速，所以馬斯克在報(bào)告中將預(yù)計(jì)時(shí)速降低為每小時(shí)1200公里，接近音速。盡管如此，這一速度仍然比現(xiàn)在最快的子彈頭列車快2-3倍，比飛機(jī)的速度快2倍。一旦項(xiàng)目建成，乘客從舊金山前往洛杉磯643公里的旅程僅需花費(fèi) 35 分鐘的時(shí)間。

“超級(jí)高鐵”概念重新被提出后，多家公司立刻跟進(jìn)研究，其中最著名的兩家公司分別是Hyperloop One（原名Hyperloop Transportation）和Hyperloop Transportation Technologies，前者是一家科技初創(chuàng)公司，后者則是由來自世界各地的450名工程師、科學(xué)家、反恐等領(lǐng)域的專家眾籌成立的，這些雇員利用業(yè)余時(shí)間為這間公司工作，以獲得公司的股權(quán)作為回報(bào)。

因?yàn)闅鈶腋〉乃俣认拗?，兩家公司不約而同地采用磁懸浮技術(shù)搭配真空管道的方案。磁懸浮技術(shù)通過強(qiáng)力電磁鐵所產(chǎn)生的斥力托起列車的車身，使車身與軌道的摩擦阻力降為0，在空氣阻力極低的情況下，極大地提升速度，并可避免天氣與環(huán)境對(duì)運(yùn)輸造成不利影響。

Hyperloop One走在所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的前面。在2016年6月18日-20日召開的圣彼得堡國際經(jīng)濟(jì)論壇上，Hyperloop One宣布與莫斯科市簽署“諒解備忘錄”，研究建設(shè)一條超級(jí)高鐵線路與莫斯科交通網(wǎng)絡(luò)連接。截止到2016年7月，該公司已獲得8000萬美元的融資，公司估值超過1.2億美元。

關(guān)于建設(shè)成本，畢馬威出具的一份建設(shè)可行性報(bào)告顯示，連接斯德哥爾摩和赫爾辛基的線路每英里成本為4000萬美元，而正在興建的美國加州高鐵每英里成本為5600萬美元，“超級(jí)高鐵”顯得更加經(jīng)濟(jì)。該報(bào)告稱，連接兩國首都的網(wǎng)絡(luò)最快可在8年內(nèi)建成，一旦海底電線完成即可運(yùn)行。預(yù)計(jì)每年將迎來4270萬名乘客，每名乘客需要支付的價(jià)格平均僅為28美元。

他們還在官網(wǎng)推出“全球挑戰(zhàn)”計(jì)劃，凡是對(duì)“超級(jí)高鐵”感興趣的城市，都可以與該公司合作，推動(dòng)高鐵落戶該城市，并給出詳細(xì)的時(shí)間表，將在2017年3月決定最初落地的3座城市。截至2016年8月9日，全世界已經(jīng)有超過100座城市申請(qǐng)“超級(jí)高鐵”落地，中國共有8座城市申請(qǐng)，其中中國大陸6座，臺(tái)灣地區(qū)2座。

奧尼爾對(duì)《中國新聞周刊》透露，公司正在與中國的申請(qǐng)城市研究項(xiàng)目細(xì)節(jié)以及法律方面的問題。按照公司的規(guī)劃，將在2021年建成世界第一條客運(yùn)線路，他認(rèn)為中國是非常理想的落地點(diǎn)。

Hyperloop One公司的“超級(jí)高鐵”概念圖。

虛幻還是現(xiàn)實(shí)

然而，人們對(duì)“超級(jí)高鐵”的疑慮并未隨著Hyperloop One的高歌猛進(jìn)而停止。

真空和磁懸浮是“超級(jí)高鐵”的兩大核心理念，也是爭(zhēng)議的焦點(diǎn)所在。中國工程院院士王夢(mèng)恕撰文指出，“超級(jí)高鐵”仍然是幻想，很難在上千公里的距離內(nèi)保持真空狀態(tài)，而且在超高速運(yùn)行狀態(tài)下，乘客體力消耗難以承受;此外，用電量大能耗高也是無法回避的問題。

奧尼爾并不認(rèn)同王夢(mèng)恕院士的看法。他對(duì)《中國新聞周刊》介紹，所謂真空管道并不像人們從字面上理解的那樣是完全真空的，“真空概念的范圍很大，只要低于1個(gè)大氣壓就會(huì)形成真空，完全真空極難做到，實(shí)驗(yàn)室最高紀(jì)錄是10 -10大氣壓。我們尋求的實(shí)際上是低真空?！?/p>

他認(rèn)為雖然目前高鐵技術(shù)已經(jīng)成熟，但真空管道是大勢(shì)所趨。當(dāng)火車時(shí)速達(dá)到每小時(shí)300公里時(shí)，來自空氣的阻力占所有阻力的85%。當(dāng)時(shí)速提升到350公里時(shí)，該阻力將占所有阻力的90%。換句話說，當(dāng)高鐵的時(shí)速提升到一定程度時(shí)，絕大部分的成本都將用來克服空氣阻力，遠(yuǎn)不如建設(shè)真空管道經(jīng)濟(jì)。

此外，Hyperloop One設(shè)計(jì)的“超級(jí)高鐵”在真空管道內(nèi)運(yùn)行時(shí)并不需要一直耗能。在火車離站時(shí)磁線圈通過充能會(huì)把車身像子彈一樣射出去，使火車在90%的時(shí)間里以滑行狀態(tài)前進(jìn)，他們正在與西門子公司合作研發(fā)推進(jìn)系統(tǒng)，只需在軌道的前20公里通電即可。相對(duì)于目前上海正在運(yùn)行的磁懸浮線路，耗能大大降低。

針對(duì)乘客舒適度的爭(zhēng)議，奧尼爾指出，雖然“超級(jí)高鐵”以超音速運(yùn)行，但乘客并不會(huì)感到不適，因?yàn)橛绊懗丝褪孢m度的不是運(yùn)行速度而是加速度。他以“坐地日行八千里”為例，人在地面上隨著地球公轉(zhuǎn)，并不會(huì)感到不適，因?yàn)榈厍蛟趧蛩龠\(yùn)轉(zhuǎn)。同樣的道理，Hyperloop One在設(shè)計(jì)“超級(jí)高鐵”的速度時(shí)會(huì)將加速度限制在每小時(shí)300公里以內(nèi)，不超過飛機(jī)起飛時(shí)的加速度，只需幾秒鐘就完成整個(gè)加速過程，乘客在“超音速旅程”中不會(huì)感到不適。

奧尼爾還表示， “超級(jí)高鐵”的優(yōu)勢(shì)還在于安全。他說，在鐵道交通發(fā)生的車禍中，有89%是基于三方面的原因：人、氣候、會(huì)車產(chǎn)生的事故。而“超級(jí)高鐵”由于是在全密封的管箱中運(yùn)行，并采用無人駕駛技術(shù)，不會(huì)受這些因素影響。若真出現(xiàn)意外情況，直接把事發(fā)區(qū)域的管道引爆，就可以把人救出來，事后再修復(fù)特定區(qū)域的管道即可，相對(duì)于飛機(jī)來講，可操作的空間大得多?！霸陲w機(jī)被發(fā)明出來之前，人們不會(huì)討論空難。我承認(rèn)超級(jí)高鐵存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，比如火災(zāi)、車身破裂、甚至恐怖襲擊，但這些風(fēng)險(xiǎn)完全是可以克服的，而且相對(duì)于它帶來的收益，微不足道。”奧尼爾對(duì)《中國新聞周刊》說。

來得正是時(shí)候？

一個(gè)無法回避的問題是：既然建設(shè)“超級(jí)高鐵”并不如想象中的困難，為何直到今天才開始規(guī)劃？

西南交通大學(xué)真空管道運(yùn)輸研究所所長張耀平教授投身“超級(jí)高鐵”研究十余年，他對(duì)《中國新聞周刊》說：“需求和技術(shù)的積累共同奠定了超級(jí)高鐵從理論走向現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。從技術(shù)上將需要克服車輛運(yùn)行、真空環(huán)境、材料三大難關(guān)。”

據(jù)他介紹，車輛運(yùn)行難關(guān)指的是磁懸浮與氣懸浮之爭(zhēng)。在過去，維持高強(qiáng)磁場(chǎng)需要高強(qiáng)的電流，在有電阻的情況下能耗很大，要托起一輛火車不現(xiàn)實(shí)，氣懸浮通過不斷噴射高強(qiáng)度的氣流維持懸浮狀態(tài)，能耗也很大，但比磁懸浮要經(jīng)濟(jì)。上世紀(jì)80年代，銅氧超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，使電阻在幾乎為0的情況下形成強(qiáng)力磁場(chǎng)。進(jìn)入新世紀(jì)，隨著鐵基超導(dǎo)體、硼化鎂超導(dǎo)體相繼被發(fā)現(xiàn)，氣懸浮技術(shù)已毫無優(yōu)勢(shì)，最終被磁懸浮技術(shù)取代，世界第一條商業(yè)運(yùn)營的高架磁懸浮專線——上海磁懸浮列車專線應(yīng)運(yùn)而生。

但上海磁懸浮列車專線的運(yùn)營結(jié)果證明：與高鐵相比，磁懸浮技術(shù)的運(yùn)行速度與成本不成正比，沒有獨(dú)立運(yùn)用前景，必須搭配其他技術(shù)才能最大化自身價(jià)值，真空管道成為了必然選擇。張耀平說：“搭配真空管道后，磁懸浮列車速度的提升將是指數(shù)級(jí)的，無論是運(yùn)送乘客還是貨物，綜合成本必將低于高鐵?！?/p>

材料也已經(jīng)不是問題。理論上說，普通的無縫鋼管就可以作為真空管道的材料，但更好的選擇是碳或者鎂合金等復(fù)合材料，這些材料在當(dāng)下已經(jīng)不難獲取。“中國在真空運(yùn)輸方面的研究比美國更扎實(shí)，只要能夠啟動(dòng)項(xiàng)目，最短1年最長3年，完全可以在美國之前建成10公里長的試驗(yàn)段。”張耀平說。

奧尼爾從市場(chǎng)方面分析認(rèn)為，真正讓“超級(jí)高鐵”脫穎而出的是“斷面”的大小，也就是火車追蹤間距的界限。斷面直接影響到客流量和運(yùn)輸成本，在過去火車之間必須保持足夠遠(yuǎn)的間距才能安全行駛，隨著技術(shù)的發(fā)展，這一間距正在急劇縮小?！熬哞F已經(jīng)縮短到5分鐘，而我們可以縮短到30秒，所以雖然造價(jià)高，但綜合成本只有高鐵的60%?！彼麑?duì)《中國新聞周刊》說。

雄心勃勃的Hyperloop One卻在7月陷入危機(jī)。公司創(chuàng)始人之一布羅根·巴姆布羅根（Brogan BamBrogan）帶領(lǐng)一批核心成員辭職，謀劃成立Hyperloop Two，并將原公司告上了法庭，指控另一名創(chuàng)始人謝爾文·皮謝瓦（Shervin Pishevar）任人唯親搞“裙帶關(guān)系”，比如雇傭能力低下但私交好的朋友進(jìn)入公司，以及為某女員工開出每月4萬美元的天價(jià)薪水。指控書中還提到皮謝瓦濫用資金，要求潛在投資人必須把錢先投資到自己掌控的夏爾巴風(fēng)投（Sherpa Ventures）。最引人關(guān)注的是，巴姆布羅根離職前，在自己的辦公桌上發(fā)現(xiàn)了一根用于絞刑的繩索，監(jiān)控視頻顯示該繩索正是皮謝瓦放在前者的辦公桌上的。

Hyperloop One很快發(fā)表聲明予以回?fù)簦斑@些員工企圖在公司內(nèi)發(fā)動(dòng)政變，但是他們失敗了。公司早就已經(jīng)洞曉了他們的詭計(jì)，今日的起訴只是他們的先發(fā)制人罷了。這些指控都是毫無根據(jù)的，必將遭到我們快速而強(qiáng)力的法律反擊?！?/p>

無論怎樣，創(chuàng)始人以及一批核心成員的離職為Hyperloop One的發(fā)展蒙上了陰影。談到這起事件，自一開始便加入公司的奧尼爾坦承自己受到的沖擊很大，但他仍然對(duì)公司的情景充滿信心，“每天寄到公司的求職信有上千封，我們?nèi)匀皇且粋€(gè)充滿活力的團(tuán)隊(duì)?！彼麑?duì)《中國新聞周刊》說。