超音速飛行列車不是天方夜譚

孫章

8月30日，在武漢舉行的一個(gè)高峰論壇上，中國(guó)航天科工相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，其公司已開(kāi)展“高速飛行列車”的研究論證，擬通過(guò)商業(yè)化、市場(chǎng)化模式，將超音速飛行技術(shù)與軌道交通技術(shù)相結(jié)合，利用超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)和真空管道，致力于實(shí)現(xiàn)超音速的“近地飛行”，最高速度最終可達(dá)4000公里/小時(shí)。這引起了輿論的高度關(guān)注，很多人認(rèn)為這是天方夜譚。

業(yè)內(nèi)人士對(duì)這一計(jì)劃在技術(shù)上的合理性有共識(shí)，它是以“高速磁懸浮+真空管道”為核心理念設(shè)計(jì)的。高鐵列車的鋼輪鋼軌系統(tǒng)依靠摩擦力這一反作用力來(lái)推動(dòng)列車前進(jìn)。當(dāng)高速列車速度提高到某個(gè)極大值（稱為粘著極限速度）時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的輪子就會(huì)發(fā)生空轉(zhuǎn)。因此，普速列車在寒冬季節(jié)行駛，當(dāng)鋼軌表面結(jié)冰時(shí)，司機(jī)就要向軌面撒沙，以增加摩擦力。

要突破粘著極限速度這一“瓶頸”，依靠電磁力將列車浮起來(lái)，并以電磁力驅(qū)動(dòng)列車，加上在抽成真空的管道中行駛，空氣阻力可忽略不計(jì)，理論上其速度可以“上不封頂”。由于美國(guó)、瑞士、日本等創(chuàng)新強(qiáng)國(guó)也正在展開(kāi)此類研究，我們不能輸在起跑線上，由實(shí)力強(qiáng)大的國(guó)企擔(dān)當(dāng)此研發(fā)重任，令人振奮。不過(guò)興奮之余，確實(shí)也有些許擔(dān)心。

首先是對(duì)研發(fā)周期的預(yù)測(cè)以及成本風(fēng)險(xiǎn)有可能估計(jì)不足。參照美國(guó)“飛行列車”研究團(tuán)隊(duì)估算，建成載人“星際列車”系統(tǒng)，可能需要20年時(shí)間和600億美元的成本（是航天飛機(jī)成本的1/3）。

從科技進(jìn)步史看，原理性突破轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的過(guò)程可能十分漫長(zhǎng)。例如，英國(guó)的法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，取得理論上的重大突破；然后，德國(guó)的西門(mén)子在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研制出實(shí)驗(yàn)用發(fā)電機(jī)；最后，是由美國(guó)的愛(ài)迪生在1882年建成世界上第一個(gè)大型發(fā)電廠，前后經(jīng)歷51年。當(dāng)然，隨著科技進(jìn)步，這種周期在不斷縮短，但絕不可能在很短時(shí)間內(nèi)就逾越從基礎(chǔ)研究到實(shí)際應(yīng)用的這一必經(jīng)路徑。

其次是出于安全考慮。作為一種大眾化交通工具，安全是必須始終優(yōu)先考慮的因素。2016年5月11日，美國(guó)“超級(jí)回路1號(hào)”在內(nèi)華達(dá)州沙漠完成“超級(jí)高鐵”推進(jìn)系統(tǒng)的首次測(cè)試。測(cè)試持續(xù)進(jìn)行4秒鐘，該推進(jìn)系統(tǒng)從靜止加速到640公里/小時(shí)只用了2秒鐘，最后開(kāi)進(jìn)沙堆里，揚(yáng)起一陣“沙塵暴”。該系統(tǒng)的理論最高速度可達(dá)1200公里/小時(shí)，接近音速。

這就產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題：在這么高的速度下，一旦發(fā)生意外（例如失電）怎么辦，如何讓列車停下來(lái)？中國(guó)高鐵列車采用了復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)（包括電制動(dòng)、電磁制動(dòng)、壓縮空氣制動(dòng)以及風(fēng)阻制動(dòng)等），可以在發(fā)生意外的情況下，將列車安全地停下來(lái)。然而高速磁懸浮列車在真空管道內(nèi)行駛，空氣阻力并不存在，就無(wú)法采用翼板風(fēng)阻制動(dòng)（在滬昆高鐵線路上的實(shí)驗(yàn)表明，在350公里/小時(shí)的緊急復(fù)合制動(dòng)時(shí)，張開(kāi)的翼板可縮短制動(dòng)距離150米）。中國(guó)高鐵列車制動(dòng)技術(shù)，或許可供研發(fā)高速飛行列車時(shí)參考。

上述憂思是互相關(guān)聯(lián)的。好在項(xiàng)目公司已聯(lián)合國(guó)內(nèi)外20多家科研機(jī)構(gòu)，成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。筆者希望產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟能整合各方面創(chuàng)新力量，從基礎(chǔ)研究抓起，解決一個(gè)個(gè)難題，盡量縮短從基礎(chǔ)研究到實(shí)際運(yùn)營(yíng)的研發(fā)周期。創(chuàng)新道路上，永遠(yuǎn)需要發(fā)揚(yáng)既要異想天開(kāi)、又要腳踏實(shí)地的科學(xué)精神。我們既要有想象力，又要重視判斷力，因?yàn)榕袛嗔梢允瓜胂罅σ恢北３衷谡_的方向?！?/p>

（作者是同濟(jì)大學(xué)教授、《城市軌道交通研究》雜志社主編）