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第48集 超級高鐵能夠實現嗎?

第48集 超級高鐵能夠實現嗎? 0:00/0:00
最新發布時間: 2020-02-07
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  目前,高鐵已經惠及了千家萬戶,給人們的出行帶來了很大的方便。不過,科學家并沒有滿足高鐵現在的速度,他們一直想讓高鐵提升到“超級高鐵”。那么,“超級高鐵”是什么概念? 

  首先,我們先來簡單了解一下高鐵的歷史。 

  高鐵,是人們對高速鐵路的簡稱,它指的是那些基礎設施設計速度標準高、可供火車在軌道上安全高速行駛的鐵路,列車運營速度一般在每小時200千米以上。中國鐵路在速度方面上分為三級,分別是時速在250-380千米的高速鐵路、時速在160-250千米的快速鐵路以及時速在80-160千米的普速鐵路。 

  在這里我們需要注意的是,高速鐵路并不等同于高速列車,就好比賽道并不等同于賽車。 

  我們剛剛提到的高速鐵路是一種鐵路系統,而高速列車卻是一種車輛類型。高速鐵路既可以讓普速列車行駛,也可提供給高速列車行駛;同樣,高速列車既能在高速鐵路上行駛,也能在普速鐵路上行駛,只是如果鐵路和列車的設計速度不匹配,就會制約列車的運行速度。 

  時速超過200千米以上的高速電力機車在1903年就已經問世,即使是蒸汽機車也早在1938年創下了每小時202千米的高速記錄;而世界上第一條真正能讓高速列車長期安全穩定運行的鐵路系統是在日本出現的,這也是科學界普遍以1964年竣工通車的日本新干線作為高速鐵路先河的原因。 

  現如今,我國很多地方都會采用高速列車在高速鐵路和快速鐵路線上合并運行的模式,比如珠海開往潮汕的高速列車,既經過屬于高速鐵路的廣深港線又經過屬于快速鐵路的廈深線,甚至還經過運營速度僅在每小時200千米以內的廣珠城際鐵路線。所以說,高速鐵路和高速列車并不是一回事,千萬不能混為一談。 

  了解完高鐵,我們回到節目剛開始的那個問題上,什么是超級高鐵? 

  其實,超級高鐵又被稱為“膠囊高鐵”,也就是把外形很像膠囊的列車裝載在接近真空的管道中,據說理想狀態下可以達到接近音速的速度。這是美國“科技狂人”、特斯拉電動汽車創始人埃隆·馬斯克2013年提出有可能改變未來交通格局的設想,他表示這項技術可以讓乘客在30分鐘內從洛杉磯到達舊金山,而僅僅花費飛機出行一半的時間。 

  然而當時不少人對這項技術的實現表示質疑,那么,經過這些年的發展,超級高鐵是切實可行的科學還是一場只存在于理論上的實驗呢? 

  事實上,備受矚目的超級高鐵并非完全是新鮮前沿的事物。早在200年前,英國發明家喬治·梅德赫斯特就提出了利用真空管道輸送列車的想法;另外,在1864年的夏末,任何在倫敦水晶宮公園東側游玩的人都可以買到一張六便士的火車票,但人們乘坐的并不是普通鐵路,而是由英國工程師托馬斯·拉梅爾設計的水晶宮氣動鐵路。整個設計由一節緊密裝載在隧道內的車廂組成,當一個巨大的風扇被打開時,車廂就會從隧道的一端被吸到另一端,平均時速大約為40千米。拉梅爾的氣動鐵路是試驗性的,它只運行了兩個月。 

  一個半世紀過后,特斯拉電動汽車美國太空探索技術公司背后的創始人、億萬富翁馬斯克把當年技術方面的問題進一步解決,提出超級高鐵的概念,它的引人注目之處,不僅在于速度上有了很大的提升,而且置身于管道內的設計會減少天氣環境的影響而更為安全,還有它所消耗的能源也會更加清潔和環保。 

  這個超級高鐵聽起來好到令人難以置信,以至于許多批評人士都認為,這完全是不切實際的、不安全的,以及出于各種各樣的原因是無法實現的。但在之后的四年里,至少有三家關于超級高鐵的初創企業成立,數十位學者和行業專家加入他們的團隊。他們希望改變公共交通的格局,重建更好的社會環境。 

  馬斯克提出“超級高鐵”的幾個月后,一位德國企業家德克·阿伯恩在美國成立了超級高鐵運輸技術公司,但他們從2016年才開始建設一個長達8千米的示范軌道,并表示距離超級高鐵的商業運作至少還需要十年時間;緊隨其后的是伊朗裔美國企業家謝爾文·彼西弗,他曾說服了馬斯克在第一時間發布了超級高鐵的設想,相比與阿伯恩,彼西弗取得了更大的進展,2016年5月,彼西弗的公司在美國拉斯維加斯北部進行了推進系統的首次戶外測試;而在一年后,該公司對其設計的超級高鐵進行了全系統的測試,這在世界上也是第一次。 

  2015年,第三家加拿大公司也加入了這個市場。與其他競爭對手不同的是,相比于計劃開發出整個系統,他們更專注于開發出速度更快的旅客艙,它的創始人賴安·詹曾經表示,他們會借鑒鐵路、航空航天、太空和建筑領域中的專業知識,建造一艘外形像飛機的宇宙飛船,并像火車一樣運轉。他們預計到2020年交付出“商業上可行的產品”,并在考慮到地理和現有基礎設施的情況下,開發出能夠在各個城市之間設計最佳路線的算法。 

  這些全球的技術英才都在為超級高鐵的實現而摩拳擦掌,殫精竭慮。但是,切實可行的進展還是相對較慢的,這也就不難理解為什么總有人抨擊這項技術只是紙上談兵的幻想而已了。那么,質疑超級高鐵的人主要針對哪些方面的問題呢? 

  首先是速度方面。超級高鐵號稱能達到每小時1200千米以上的速度,但是目前的測試結果并不理想。2017年8月初,彼西弗的公司成功進行了搭載乘客艙的測試,速度達到了每小時309千米,這樣的速度比起目前最快的高鐵還要稍遜一籌。當然,他們還在想辦法提速,接下來可能是每小時500千米,再逐漸接近他們的預設目標。 

  實際上,研究超級高鐵的并不是只有美國,中國的科學家也在蓄勢待發。2017年8月,在商業航天高峰論壇上,我國航天科工集團宣布即將開始研制時速1000千米的“高速飛行列車”,后續還會把速度提升到每小時2000千米甚至是4000千米。 

  其次,成本也是超級高鐵不得不考慮的重要問題。超級高鐵的支持者預想的是,真空管道的造價要比高速鐵路的建造便宜。但許多工程師對此持懷疑態度,因為主要基礎設施項目經常出現成本超支的情況,而成本超支很可能就會失去政府支持,導致半途而廢。 

  20世紀80年代初,瑞士的研究人員計劃建立地下隧道網絡來連接瑞士主要城市,稱為“瑞士地鐵”。該系統會使用磁懸浮列車,通過減少空氣壓力達到每小時450千米的速度。這項計劃最初也得到聯邦政府的支持,而且隨后在國家和私營部門的支持下進行了更為實質性的研究分析。但過了幾年后,政府的興趣明顯減弱,認為該系統在經濟上不可行。 

  雖然超級高鐵不一定會遭受相同的命運,但是也不要低估經濟支出的挑戰。如果超級高鐵的建造成本不能很好地控制在民眾能接受的范圍內,那么就算它能達到再高的速度、具有再好的性能,也很難進一步進行商業化的推廣。 

  最后是安全方面。真空管是實現高速的基礎但也存在安全的隱患。一旦管道出現問題,在真空環境里人們基本沒有生還的可能。另外,在長距離上真空管的完整性也是個問題,當管道必須分叉到不同的路線時,乘客可能不得不在彎道上忍受很強的重力加速度,這意味人們可能都很難在旅途中進行工作、吃飯和走動等活動。還有,超級高鐵的系統可能會很容易受到停電、噪音以及自然災害等一切事物的影響。 

  當然,盡管我們總能聽到批評聲,但是對于未來,我們需要更加大膽的想法,如果一味墨守成規,而去忽略超級高鐵這類可能會給我們的生活帶來變革的事物,其實也是一種懶惰的行為。超級高鐵的未來,仍然值得我們拭目以待。 

  好的,今天的非常科學到這里就要告一段落了。如果您想要了解更多的科普信息,可以搜索微信公眾號“feichangkexue”來關注我們,或者通過新浪官方微博“經濟之聲非常科學”與我們節目組進行互動。主持人亞楠代表編輯制作感謝大家的收聽,并誠邀您明天同一時間繼續與我們相約《非常科學》。 


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