"超級高鐵"技術難題待破解 何時成真仍未可知

時間:2017-09-11

來源:網(wǎng)絡轉載

導語:乘坐磁懸浮列車的乘客,在幾乎真空的管道里,以超過1000千米/小時的速度前進,原來以小時計算的行程全部變成以分鐘衡量--乘坐"超級高鐵"

乘坐磁懸浮列車的乘客,在幾乎真空的管道里,以超過1000千米/小時的速度前進,原來以小時計算的行程全部變成以分鐘衡量--乘坐"超級高鐵"從北京到武漢將由5個多小時縮短至大約30分鐘,北京到上海、西安也是如此。

這看起來像是科幻小說里的情節(jié),但人類對速度的追求從未停止。

近日,中國航天科工集團在第三屆中國(國際)商業(yè)航天高峰論壇上宣布已對"高速飛行列車"進行了研究論證,希望嘗試研發(fā)1000千米/小時以上的"超級高鐵"。然而,真正實現(xiàn)超音速"近地飛行"還有很多關鍵技術尚未攻克。人們究竟何時能搭乘"超級高鐵"呢?

技術理念趨同

"超級高鐵"這個概念由美國太空探索技術公司(SpaceX)首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克在2013年提出,從理論上說,它能以高達1207千米/小時的速度運送乘客或貨物。這個概念自提出至今僅有4年,美國的超級高鐵1號公司(HyperloopOne)就宣稱已在2017年5月首次在真空環(huán)境中對其"超級高鐵"技術進行了全面測試,"超級高鐵"車輛實現(xiàn)了111千米/小時的速度。7月,這家公司又宣稱在最新一次測試中,達到了310千米/小時的速度。

盡管這個公司的聯(lián)合創(chuàng)始人施歐文·彼西弗認為這次測試的重要性堪與萊特兄弟的第一次飛行媲美。但這個速度與設想之間的差距顯然還是有些大,并不比現(xiàn)有的交通工具更快--目前我國的"復興號"高鐵標準速度為350千米/小時,上海磁懸浮列車的運營速度可達430千米/小時。

"超級高鐵"該如何在速度上取得突破呢?中國航天科工集團三院三部"高速飛行列車"項目技術負責人毛凱表示,核心是要減少空氣阻力和軌道的摩擦力。"它的基本理念是建造一個真空管道從而降低列車所受到的空氣阻力,同時利用磁懸浮技術減少軌道的摩擦力,實現(xiàn)速度的突破。"毛凱說,這也是目前"超級高鐵"在全球范圍內得到較多認同的技術理念。

毛凱介紹,此前世界上宣稱開展大于1000千米/小時運輸系統(tǒng)研究的兩家美國企業(yè)--超級高鐵交通技術公司(HTT)和超級高鐵1號公司,都設想利用低真空環(huán)境和超聲速外形減少空氣阻力,通過磁懸浮減少摩擦阻力,從而實現(xiàn)超聲速運行的運輸系統(tǒng)。

技術難題待破解

此次中國航天科工集團研究論證的"高速飛行列車"并非中國唯一的"超級高鐵"計劃。2016年,我國最大的軌道列車生產(chǎn)商中國中車股份有限公司也啟動了一項速度600千米/小時的磁懸浮列車的研制,而西南交通大學超導與新能源研究開發(fā)中心在2011年以前就開始涉及真空管道磁懸浮列車的研發(fā)。在該開發(fā)中心教授趙勇看來,"超級高鐵"系統(tǒng)所需要的真空管道技術和磁懸浮技術,目前已經(jīng)有了一些比較成熟的研究,但要攻克的難點還有很多。其中的技術難點主要集中在3個方面。首先是真空管道的低成本建設,即如何以低成本實現(xiàn)、維持一個大體積的低真空空間。未來的"超級高鐵"要實現(xiàn)載人,怎么建造站臺,能夠既方便乘客上下車,又維持管道的真空狀態(tài),就是一個尚未破解的難題。另外兩個難點則來自動力系統(tǒng)和磁懸浮技術。"'超級高鐵'需要采用直線牽引技術,但目前這一技術的功效尚不能滿足其動力需要,有待改進。其次,目前的磁懸浮技術對于'超級高鐵'而言,也不夠穩(wěn)定。"趙勇說。

毛凱則認為,按照基本原理,只需要推、阻之間形成正向的力,就能讓列車持續(xù)加速,因此并不需要絕對真空,否則會使工程難度、成本大大增加。他介紹,中國航天科工集團已經(jīng)成立了專門的團隊來進行"高速飛行列車"的研制,目前團隊正在開展超導磁懸浮技術等多項關鍵技術攻關,但還不能完全滿足項目需求,需要進一步提升其能力。

"在真空技術上,中國通過載人航天工程等已有一定的積累,但這么長的真空管道還沒有人做過,在制造工藝、技術上存在挑戰(zhàn)。"他說,由于技術難度高,高速飛行列車項目研發(fā)將會是開放式的,此次中國航天科工集團已聯(lián)合國內外20多家科研機構,成立了國內首個國際性高速飛行列車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。

何時成真仍未可知

目前還處于研究論證階段的中國"高速飛行列車"項目將按照三步走戰(zhàn)略逐步實現(xiàn)。"第一步通過1000公里/小時運輸能力建設區(qū)域性城際飛行列車交通網(wǎng),第二步通過2000公里/小時運輸能力建設國家超級城市群飛行列車交通網(wǎng),第三步建設'一帶一路'飛行列車交通網(wǎng)。"毛凱說。

但究竟何時中國的"超級高鐵"能夠落地,目前并無準確答案。毛凱表示:"'高速飛行列車'是一個龐大、復雜的系統(tǒng),出于科學謹慎的態(tài)度,在目前的階段,很難提供一個準確的時間表。"

趙勇則更為樂觀一些。他認為,現(xiàn)有的一些底層技術已經(jīng)比較成熟了,如果不計成本,政府、企業(yè)、科研機構能夠緊密合作,1000公里/小時的列車,其落地能夠以年為周期來期待。在他看來,"超級高鐵"何時能夠落地并不僅僅取決于技術層面,還要看是否有市場需求。

美國的超級高鐵交通技術公司則對在中國建設"超級高鐵"興趣十足,其聯(lián)合創(chuàng)始人彼鮑伯·格瑞斯塔希望能在中國建立一個研究和設計中心:"北京、上海、成都都是可能的候選城市。"

盡管"超級高鐵"何時能成現(xiàn)實仍未可知,但人們還是很關心到時它的票價會不會很貴。對此,毛凱表示,這要看每個人的需求,"從北京到武漢用10個小時和用1個小時的票價肯定會有差異"。他說:"如果是1個小時能到,即便票價貴500元、1000元,需要的人也會覺得合算。"

彼鮑伯·格瑞斯塔對這個問題的回答則更加有趣:"它可能會有時免費,有時很貴。"據(jù)他介紹,未來從洛杉磯到舊金山的票價大約在20美元至30美元,而如果建立了新的商業(yè)模式,例如,在行程中建立某種基于大數(shù)據(jù)分析的廣告模式,就可以幫助"超級高鐵"公司賺錢,從而取代向乘客收費。

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