疯狂的马斯克：这次他要造时速1126公里的超级高铁

特斯拉创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)从来不缺乏想象力和执行力，从Space X进行太空探索，到家庭电池改变世界，这位“现实版钢铁侠”一次又一次推进着世界对于科技想象的边界。如今，他的又一个梦想也在逐渐变为现实。

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【历程】

超级高铁的前世今生

早在2013年，有着“科技狂人”之称的马斯克就提出了“超级高铁”理念。当时，身为SpaceX和特斯拉公司首席执行官的他发布了一份长达57页的白皮书，正式对外宣布构建超级高铁运输网络的想法。Musk希望打造跨越数百英里的地上真空高速铁路轨道，使运行其中的胶囊车厢能达到超音速。

随后，Musk将自己的超级高铁概念放到众筹兼众包平台Jump Start Fund上，希望能为建设超级高铁基础设施进行融资。得益于这一平台，HTT Inc.公司才最终得以创立。不仅如此，很多工程师被这个项目所吸引，利用自己的空闲时间参与设计超级高铁。

时至去年8月中旬，HTT公司宣布与欧瑞康莱宝真空（Qerlikon Leybold Vacuum），以及全球知名的工程设计公司Aecom合作，通过技术入股到HTT公司，马斯克的超级高铁计划终得步上正轨。

而今年1月初，HTT的新晋CEO罗博·洛依德表示，首条超级高铁管道已经开始在拉斯维加斯北部地区破土动工。测试用轨道全长2英里(约合3.2公里)，如果一切按计划正常进行，将有望在2016年底进行载人测试。

据美国媒体曝光的最新消息来看，超级高铁项目进展顺利，CNN记者目击到用于运行超级高铁的真空低压管已经排列在内华达州的荒漠中，今年内便会投入测试。

据悉，通过减少接触摩擦和空气摩擦，运送乘客的胶囊车厢的行驶速度可以接近超音速。除了速度快，超级高铁还具有安全、环保的优点。因为它处于全封闭的真空系统中，可以免疫复杂天气，还能使用太阳能作为驱动力。

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【概念】

111年前提出“真空运输”

马斯克并不是第一个提出“真空管道运输”这一概念的人。早在1904年，美国学者罗伯特·戴维就已经提出“真空管道运输”的设想。

相关原理模型

20世纪80年代，美国机械工程师达里尔·奥斯特开始思考“真空管道运输”的可行性。1999年，奥斯特为“真空管道运输”这一概念申请了专利。2010年，奥斯特成立了致力于开发真空运输项目的公司ET3。按照ET3公司的设想，真空管道运输是一个类似胶囊一样的运输容器，它通过真空管道进行点对点传送。由于管道处于真空状态，胶囊容器的速度可以达到时速6500公里。

2013年，有着“科技狂人”之称的马斯克对“真空运输”这一概念进行了丰富，提出了“超级高铁”的理念。马斯克对超级高铁的速度预期比奥斯特保守，他所提出的预期时速为1200公里，接近音速。这一速度将比现在最快的子弹头列车快两三倍，比飞机的速度快两倍。除了速度快，超级高铁还具有安全、环保的优点。因为它处于全封闭的真空系统中，它可以对复杂天气免疫，还可以使用太阳能作为驱动力。

从2010年起，美国相继成立了ET3、SpaceX、HTT等多家研发超级高铁的公司。在ET3的网站上，明确指出其目标是在2030年实现真空管道运输项目的商业应用。

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【原理】

真空悬浮无摩擦力飞行

超级高铁的技术原理解释起来并不难懂，其核心是将列车舱体置于一段几近真空的管道之中，并通过磁铁来提供动力加速。因为管道中接近真空，因而空气阻力、接触摩擦——高速列车加速的最大障碍——将不复存在，其时速理论上能接近音速（1200+km/h）。

超级高铁在真空管道中运行，车厢像一个胶囊。每一个胶囊被放置于管道中，像炮弹一样被发射至目的地。胶囊处于几乎没有摩擦力的环境中，无间断地行驶。

在能源方面，超级高铁将采用自供电设计，通过在管道上部铺设太阳能面板，产生足够的电能维持运行。同时，尽管真空管道运输能够达到超高速度，但乘客却不会感受到高强度的加速度。它将比火车和飞机更安全、更便宜、更安静。

工作原理示意图

这一构想中的关键是如何实现运行管道的真空?在马斯克的设计中，其技术原理是在地面或地下建一个密闭管道，用真空泵将管道抽成真空或部分真空。在这样的环境中运行的车辆，行车阻力会大大减小，从而有效地降低能耗，同时气动噪声也可以大大降低。

高铁运行的摩擦阻力，来自于空气摩擦和接触摩擦。除了消除空气摩擦带来的阻力，超级高铁的另一大亮点是悬浮技术。悬浮技术要解决的正是接触摩擦的阻力，利用磁悬浮或气悬浮技术使车厢在真空管道中无接触、无摩擦地运行，达到点对点的传送运输。

在地表稠密的大气层中，高速交通工具运行时受到接触摩擦和空气摩擦的影响，目前最高时速可以达到500公里左右。而真空管道运输系统的最高速度，曾有媒体报道说，其理论速度最快可以达到时速2万公里。ET3公司对外宣称他们的目标时速是6500公里，马斯克的SpaceX公司将时速目标定在1200公里。

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【研发】

西南交大曾建试验轨道

自从真空管道运输的概念提出以来，有不少公司和机构都积极致力于项目的研发。其中，ET3公司是开始得最早、最有代表性的一家。早在2013年，ET3公司就曾公布将建造一个长达4.8公里、时速为6500公里的模拟系统，用以试验“胶囊”旅行的概念。

今年6月，马斯克投资的公司SpaceX曾宣布举行超级高铁设计竞赛，鼓励其他人提交自己的穿梭舱设计方案。SpaceX表示，在明年6月之前，SpaceX将在加州建设一条1英里长的测试轨道，测试其商业可行性。

轨道概念图

日前，HTT公司公布了其试验轨道计划。他们计划明年搭建全球首条“超级高铁轨道”，这一轨道将位于加利福尼亚州的“码头山谷”地区，沿着5号洲际公路，绵延8公里进行测试。HTT公司是一家众筹组建的创业公司，它已经吸引了来自NASA、波音以及SpaceX等著名机构和公司的400余名专业工程师投入超级高铁研究。除了HTT，参与这一试验轨道建设的，还有欧瑞康真空公司以及Aecom建筑公司。

事实上，十几年前我国也开始了对超级高铁的研究。西南交通大学真空管道运输研究所所长张耀平投身超级高铁研究已经十余年，是国内最早研究此项目的专家。他与奥斯特相识并将“真空管道运输”概念推介到中国，在西南交通大学组建了专门的研究机构。

一名来自西南交通大学牵引动力国家重点实验室的研究人员向记者介绍，西南交大去年曾建设过一个小型试验轨道，用以试验真空管道运输的可行性。轨道的实验环线半径仅6米，因而其车辆最高速度为时速50公里，但根据科研人员估算，在此实验环境中有望达到的最高理论数值为3000公里。

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【争议】

“所有设想都是纸上谈兵”？

两院院士、机车车辆动力学专家沈志云指出，经过技术的不断改进，超级高铁的时速达到6500公里是一个可以实现的中期目标，“在技术上不存在太大问题”。不过，沈志云同时指出其实现成本太高。“这么长的隧道，还需要抽气，地铁修一公里需要八个亿。真空管道一公里十个亿也下不来。”

在中国工程院院士、高铁专家王梦恕看来，真空管道运输的可行性值得怀疑。他指出，目前，磁悬浮列车在实际运行中还存在许多无法克服的障碍，更不用说建立在悬浮技术基础上的真空运输了。“交通运输工具最重要的是安全、实用、经济、可靠。这四条，真空管道运输一条也做不到。”

王梦恕向记者解释，真空管道运输在实践中会出现很多具体问题，这些问题如何解决从来没有人提出过可行的方案。王梦恕举例说，电压在真空环境中容易出现“真空击穿”现象，产生自持放电，破坏电极导致运输系统瘫痪。如何保证真空环境中的电压稳定?此外，管道中是真空状态，而在其中运行的磁浮车辆中必须具备适宜人类乘坐的大气环境，如何保证车厢内外环境都达到标准，也是一个难点。

王梦恕认为，目前谁都无法判定真空管道运输的可行性到底有多少，因为所有的方案描述都不够详细且缺少实践中必要的论据，很难判别其技术合理性及工程可行性。“可以说，真空管道运输的所有设计都还停在纸上谈兵的阶段。”

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【困局】

高额的成本才是噩梦

试验设备图

从目前来看，超级高铁的技术仍然面临挑战，有许多的工作要做，不管是用压缩空气悬浮还是用磁悬浮都有许多技术问题要解决，可能需要几年甚至几十年才能成熟。磁悬浮列车早在1971年就被证明是可行的，但由于成本太高，技术太复杂，第一条规模化的磁悬浮铁路直到2004年才在上海建成。

磁悬浮用超大的磁力浮起列车，它需要消耗很大的能源，还需要配备昂贵的冷却系统。超级高铁公司说他们可以改用永磁铁，这样就能节省大量的能源。问题在于这门技术能否实用还无法证明。

通用原子航空系统公司(General Atomics Aeronautical Systems)为美国军队制造Predator无人机。早在几年前，它就在San Diego建成了450英尺长的磁悬浮轨道，用的正是永磁铁，它的磁力比冰箱的磁力强1万倍。项目仅仅运行了几年就终止了，因为没有客户愿意采用。

上海磁悬浮高铁每英里造价达6300万美元，日本也计划建设一条长178英里的磁悬浮铁路，每英里成本更是高达2.5亿美元。

马斯克估计旧金山到洛杉矶的超级高铁成本为60亿美元，每英里约1150万美元。交通专家和yperloop Technologies都说马斯克估计的数字不准确。Hyperloop Transportation Technologies告诉媒体说它们可以将每英里成本控制在500至2000万美元。

(综合新京报、腾讯科技、中关村在线等报道)