“超级回路”奏响未来节能交通狂想曲

中秋节刚过，国庆长假又将来临，如果你去旅行，将会选择何种交通方式？汽车、飞机、火车还是轮船？或许有一天，这些人们习以为常的交通方式都将out了——如果被誉为第五种现代交通工具的“超级高铁”实现的话。乘坐这种理论时速可以超过2万公里的现实版“时光机”，只要半小时就可跨越中国南北端。

好吧，这还只是一个梦想。不过，今年8月，美国电动汽车公司特斯拉和民营航天公司SpaceX的创始人伊隆·马斯克（Elon Musk），正式推出了另一个高科技项目“超级回路（Hyperloop）”，使这种依赖于“真空管道运输”技术的交通构想，再次激发人们对移动速度的想象力。按照马斯克的构想，“超级回路”的行驶速度将能够达到每小时800英里（1287公里），30分钟内就可以将搭载旅客的“胶囊列车”从洛杉矶运送至旧金山。

原理

“胶囊车”在低气压密封管道行驶

由于成功实现了电动跑车的商业化，马斯克现在成为继乔布斯之后全球科技界的超级偶像，他提出的高新科技项目也获得了更多的关注，最新公布的就是极富幻想色彩的“超级回路”计划。这个计划提出在洛杉矶和旧金山之间架起一条低气压密封管道，通过管道里的胶囊状太阳能动力客舱，乘客就可以在30分钟内飞越两地640公里的距离，它的设计行驶速度可以达到每小时800英里（1287公里）。线路将能够高频率运行，“胶囊车”可以每30秒发出一辆，并且可以运载小轿车。

马斯克认为，“超级回路”是超音速飞机、轨道炮和空气曲棍球桌的结合体。而他理想中的运输系统将比现有的子弹头列车快3—4倍，是现在飞机速度的2倍。不过，马斯克声称他现在已经很忙，因此只能公布“超级回路”的技术概念平台，希望公众能够积极提供改善意见，并有人能将方案落地实施。

而美国科技公司ET3近日则公布了比马斯克更激进的“胶囊列车”计划。ET3公司已经着手建设一个4.8公里长、时速高达6500公里的真空管道运输系统，用于模拟试验。按照设计师的构想，工程人员将在地面上搭建类似铁路轨道的固定真空管道，管道中的交通工具是一个类似太空舱的胶囊状座舱，因此称为“胶囊列车”。该座舱单体重183公斤，比一辆汽车还轻，长约4.87米，能容纳4—6名乘客或367公斤货物。这些“胶囊”将被放置在真空管道中，由弹射装置像发射炮弹一样启动座舱，无间断地驶往目的地。在没有摩擦力的真空环境中运行，“胶囊列车”运行速度最高可能达到每小时6500公里。

这样的超高速交通梦想，上世纪以来不断煽动科学家的激情。20世纪60年代，美国兰德咨询公司和麻省理工学院的专家通过技术分析，设想一种21世纪高速交通工具——真空管运输系统。这个设想提出修建一条横贯美国东西、长达3950公里的地下隧道，隧道内抽成相当于1‰个大气压的真空，将磁浮系统安装在隧道内，理论时速可以达到匪夷所思的22500公里。

事实上，1934年，世界第一个磁浮列车专利获得者、德国工程师肯佩尔就曾提出，在真空隧道中运行磁浮列车，时速可以达到1800公里。但一直以来，全球交通科技界更加致力于探索在开敞大气中运行磁浮列车的方法。著名高铁专家、中国科学院和中国工程院院士沈志云认为，“历史的结论很清楚，必须回到肯佩尔的道路上来，不回避真空管道，才能实现400km/h以上的超高速交通的梦想。”

马斯克的“超级回路”和ET3公司“胶囊列车”计划，正是重新燃起人们“在真空管道中高速旅行”的梦想。

挑战

真空管道建设1公里或超10亿元

“真空管道运输”的商用目前看来仍然遥遥无期，实际上多年来一直处于纸上谈兵的理论探索阶段。这其中既有技术瓶颈问题，而更主要的是作为一种大众交通工具，在技术经济性方面的可行性，以及建设成本和运营费用的问题。

多位国内外交通技术专家都曾指出，单纯从技术上考虑，让列车在密闭、低压强的管道中高速运行，不存在不可克服的困难。目前建设真空或低压管道磁悬浮列车所需的各种关键技术，包括超导电磁铁、低压管道、压缩机、太阳能、直线感应电动机等，也都已成熟可行。1999年，美国ET3公司创始人、机械工程师奥斯特（DarylOster）就曾申请获得真空管道运输系统发明专利。在瑞士，工程师也曾完成一项真空隧道高速列车研究。隧道中抽成一定的真空，相当于协和式飞机作高速飞行所需的大气密度，运行车体用磁悬浮的方式，由直线电机驱动，但设计时速只有500公里，是一个接近常规铁路的方案。

“真空管道运输”要投入实际应用，存在着整套系统的各种技术如何完整衔接的问题。如在“超级回路”方案中，马斯克提出使用特斯拉ModelS电动跑车所采用的电动马达，并通过太阳能电磁板生产和储存能源。但目前锂电池尚且不能保证电动汽车的足够行驶里程，用于超高速列车显然让人不太放心，太阳能电池板能否提供足够的能量也是个问题。

另外一个是安全问题。马斯克宣称，“超级回路”要比一般的交通方式更安全，不受天气影响，不会出现人为操作失误。即便在发生严重事故时，“超级回路”也能保障乘客的安全。例如大规模胶囊舱减压时，胶囊舱会像飞机一样自动为乘客提供氧气面罩，并释放随胶囊舱储存的压缩空气；在一个胶囊舱出现事故时，其他胶囊舱会启动自动紧急刹车装置，同时整个管道迅速增压。在发动机驱动车轮作用下，胶囊舱仍可运行到安全地带。但技术专家对管道密封、管道与胶囊舱间隙的精确度控制、不同压强区域的接口衔接等各个环节仍存在担心。美国加州高铁管理局主席丹·理查德（DanRichard）还认为，建设“超级回路”还要考虑到如何穿越地震带，减少对农业、商业和社区以及环境等各方面的影响。

作为一种大众交通方式，“真空管道运输”目前更大的分歧存在于对经济成本的估算，这将决定其投入商用的时间。马斯克称，建造从洛杉矶到旧金山的城际“超级回路”，如果只用于搭载乘客的话，耗资仅为60亿美元，如果该系统要搭载人、货物和车辆，造价也只需75亿美元。“超级回路”系统的工期为7—10年，建成后每年可运输乘客700多万人次。而计划建造的加州高铁计划预计将耗资680亿美元。马斯克因此认为“超级回路”将更加适合距离在1000英里以下的城际交通。但外界普遍认为马斯克低估了“超级回路”的建设成本。

沈志云曾对媒体表示：“（真空管道高速交通）技术上不存在太大问题，但成本太高了，这么长的隧道，还需要抽气，地铁修1公里需要8个亿，真空管道1公里10个亿也下不来。”

未来交通方式狂想曲

无论“超级回路”狂想曲何时奏响，人们对于更快更便捷交通的追求无疑都不会停止。在地面交通领域，随着车联网技术的加速发展，传统汽车正在改变DNA，智能汽车的商用已经呼之欲出。而在航空领域，超音速电动飞机可望在未来改变现在飞机的高能耗局面，私人飞箭则可望实现太空旅行的梦想。

1、超音速电动飞机

在万米高空中行驶的飞机，虽然因减少地面空间阻力而提高了速度，但它却需要损耗大量高级燃油，不符合节能环保要求。这就催生了电力驱动的飞机。目前已经研制成功的可载人电动飞机主要包括太阳能飞机、蓄电池电动飞机和燃料电池飞机等类型。

美国电动汽车公司特斯拉和民营航天公司SpaceX的创始人伊隆·马斯克，最近则提出另一个大胆的高科技计划：超音速、全电动、可垂直起降的喷气式飞机。马斯克介绍，超音速电动飞机具有非常好的环境效益，速度快而且安静。由于该飞机是垂直起降，因此不需要长长的跑道，这样机场也能建得更小。如果电动飞机设计正确，那么飞行到足够的高度后，电动飞机产生的超音波爆声将比时下的飞机更小。这样，对空中飞人来说，长时间的飞行依然能拥有较好的睡眠。“我希望会有人去做这个项目。如果没人去做，将来的某天或许我会去做。”马斯克说。

2、私人飞箭

私人飞箭是又一个和“科技狂人”马斯克有关的交通项目。2012年，马斯克的SpaceX公司，成功将“龙”太空舱与国际太空站对接后返回地球，开创了太空运载的私人运营时代。随后，马斯克雄心勃勃宣布计划未来将发射费用降低到商业航天发射市场的1/10，并研制世界最大的火箭用于星际移民。

SpaceX公司正在研发一种可以在太空飞行之后重新进入地球大气层，并垂直返回发射台，且仍然可以再次起飞的火箭。这种可重复使用的火箭将是降低太空旅行成本的关键。SpaceX公司已经建立了一个名为“草蜢”（Grasshopper）的亚太空轨道实验火箭，这个火箭已经成功发射并安全着陆，SpaceX的下一步计划就要建立一个可以穿越真正太空并安全返回的火箭。

3、联网自动驾驶汽车

2012年，谷歌开发的无人驾驶汽车在美国内华达州获准上路测试，引发了智能汽车的研发热潮。而在未来，如果能像用因特网连接每一台电脑一样，通过车联网实现所有智能汽车的连接和互相感应，那么城市交通将发展革命性变化。

而在2010年，通用汽车的EN-V电动联网概念车就曾在上海世博会上全球首发。EN-V通过整合全球定位系统（GPS）导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。汽车的主人给座驾一个地点指令，它便能带你上班或回家；睡着也没关系，它能根据路面和交通状况，自己安全行驶；还能够根据指令自行进入停车库，在主人下班的时候前来迎候。