本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
在不久前的朦胧时期,埃隆·马斯克接过了美国远见卓识领导者的衣钵,这显然是我们科技亿万富翁的特权。这在很大程度上是因为他目前的公司——SolarCity、SpaceX 和 特斯拉——都开始蓬勃发展。但这也是因为这位南非出生的美国企业家有一种特别随意的想象更丰富——更美好——未来的方式。这个人去年夏天对一种他称之为 超级高铁 的东西的思考,引发了一场科技博客和推特的狂潮。马斯克最终会解决 既不吸引人但又至关重要的公共交通 问题吗?就像他似乎已经解决了电动汽车、私人太空飞行和廉价太阳能的难题一样?(好吧,不完全是,但你知道我的意思。)
8月12日,在自称通宵达旦之后,马斯克揭示了他一直在谈论的 超级高铁 究竟是什么——在特斯拉和 SpaceX 的工程师的兼职帮助下。事实证明,这是一个巧妙的各种想法的拼凑,这些想法自 19 世纪以来就一直在流传——所有这些想法都旨在让人们在 35 分钟内从洛杉矶到达旧金山。设想一个可以载客的吊舱,一排排坐好,然后将其放入管道中,在那里它可以像枪膛里的子弹一样加速到高速。但是,不要将管道做成真空,因为 真空系统 非常容易搞砸,考虑到自然界普遍的厌恶等等。管道也不应该是正常压力,就像过去的 пневматическая 邮件管道一样,因为推动所有这些空气在数百公里的范围内膨胀会带来太多的能量,更不用说管道壁上产生的巨大摩擦力了。
马斯克的解决方案是作弊:将一对钢管做成低压,大约 100 帕斯卡,或者“火星大气压的 1/6”,他在 概述超级高铁概念 的提案中写道。而且,为了解决气流这个小问题,让吊舱配备一个孔和一个电池供电的风扇和压缩机,以便将前方的空气吸入,然后用作吊舱 28 个滑雪板下方的旅行垫——想想空气曲棍球——。哦,我没有提到 Inconel 滑雪板吗?这些支柱由一种超级合金制成,这种超级合金更常见于宇宙飞船和 核电站蒸汽发生器 上——这应该让您了解这种超级金属可以承受的温度和压力——帮助吊舱以每小时 1,220 公里的速度在管道中滑行,大约每 110 公里从特斯拉用来制造其 惊人的汽车 的那种线性感应电机获得一次助推,这些电机沿着管道壁扁平地铺设。这些电机以及吊舱上的电池将由铺设在管道顶部的高效光伏电池充电,产生估计 57 兆瓦的电力,几乎是马斯克计算的超级高铁运行所需电力的三倍。“你必须把电力倾倒到某个地方,”马斯克在与记者举行的 30 分钟电话会议上讨论这个宏伟的构想时指出。
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在短短 35 秒内即可达到最高速度,对大约 28 名乘客(如果我们要购买豪华车型,可能包括三辆“全尺寸”汽车)没有危及生命的重力压力。整个数十亿美元的管道将至少放置在 25,000 个六米高的桥墩(内部装有阻尼器以防止地震)上,大约每 30 米放置一个,这些桥墩将遵循与 I-5 相同的路线,将土地和许可证购买成本控制在估计的 10 亿美元以内。洛杉矶市中心和旧金山之间的总旅行时间为 35 分钟。埃隆计算出您乘坐超级高铁的票价约为 20 美元,尽管每个吊舱的成本约为 135 万美元。
到目前为止,一切都很好,并且没有违反物理定律,如果可能违反了经济学定律。但是,也有一些显而易见的缺陷。即使在低压下,仍然存在可怕的空气阻力,即摩擦力,会加热管道内部的空气,这就是为什么每个吊舱都需要携带大约 800 公斤的水在船上,严格来说是为了冷却目的(对于那些非公制类型的人来说,这几乎是一吨)——增加重量,也许还有不稳定性,所有这些水在快速加速下晃动。到旅程结束时,这些水将变成蒸汽,并且在某种程度上,很像 Better Place 失败的电池更换系统,那些重达一吨的冷却水筒将被更换掉。这是一项壮举,我们可能需要考虑其他冷却液。
空气滑雪板在较低速度下也会开始失去光泽,因此吊舱可能需要轮子才能起飞和着陆。沿管道排列的线性加速器将需要自己的电池组,以防断电,以便系统中已有的每个吊舱都可以完成其旅程——而且(委婉地说)如果其中一个吊舱突然在这个部分真空管道内减压,将会发生什么情况,这一点有点不清楚。 1 g 的乘客体验也可能不适合所有人(考虑到过山车会使寻求刺激的人承受大约 0.5 g 的压力),尽管正如马斯克在与记者举行的电话会议上指出的那样,大部分压力会压在乘客身上。
这个超级循环概念源于马斯克对 加州高铁 计划的失望,该计划的平均速度为 264 公里/小时,比其他火车慢,而且每英里的成本更高,估计总费用接近 700 亿美元。当然,这与加州的土地价格以及美国的规章制度有关。超级高铁本身并没有为政治僵局、邻避主义或高地价提供任何解决方案。事实上,认为连接洛杉矶和旧金山所需的超级高铁的所有土地仅花费 10 亿美元几乎是荒谬的。如果超级高铁的物理科学并非荒谬地循环,那么在社会科学方面几乎完全是真空。
最终,超级高铁的成本可能低于 非常真实的世界高铁 提案,因为它存在于真空中,这是一种保护性气垫,由任何 仅存在于纸上 的工程提案创造。我赞扬这种创新思维,但也缺乏远见,让我们记住这并不是一个新想法。这是一个旧想法,正如马斯克甚至承认的那样,它从未找到建造的方法。
就目前而言,没有人真正计划建造超级高铁,甚至埃隆也没有,尽管他可能会资助一个原型。“我想我不得不暂时搁置它,”马斯克在电话会议上沉思道。“这不会是立即的。”也许埃隆的某位 超级富有的朋友——谷歌的谢尔盖·布林或他的 PayPal 联合创始人彼得·蒂尔——可以将他们的一些财富从其他虚荣项目(如布林的 实验室人造肉 或蒂尔的 海上家园)转移出来,为马斯克移动的开发提供资金。“如果其他人做演示,那将非常棒,”马斯克补充道,暗示如果他是唯一做超级高铁的人,那么这将是他任务清单上非常靠后的位置,可能至少需要十年才能完成。
考虑到 大众科学 的一位最初的编辑,阿尔弗雷德·伊利·比奇,在 1870 年在纽约市下建造了一条 气动管道列车。这绝非易事。如果我们真的想,我们 21 世纪的公民肯定可以在 I-5 高速公路上建造一条气动管道列车,不是吗?
或者我们可以直接 让协和飞机回归,或者其他一些超音速飞机,然后忘记管道吧。正如马斯克指出的那样,“只要有足够的高度和正确的几何形状,地面上的音爆噪音就不会比目前的客机更响亮。”也许他会建造那个来代替。或者,正如他写的关于弄清楚真正的远程传输一样:“请有人来做这件事。”