非田

Virgin Hyperloop One的XP-1型超级高铁车厢

近日,彭博社等媒体报道称,“超级高铁”初创企业Hyperloop One面临结业危机,目前该公司已解雇了大部分员工,并试图出售包括测试跑道和机器在内的剩余资产。

埃隆·马斯克是“超级高铁”的拥趸之一。2012年,他在一档节目上曾表示对“超级高铁”项目寄予厚望,认为该技术是除汽车、火车、飞机、轮船外的“第五种交通方式”,此后还多次面向学生举办“超级高铁”相关竞赛,因此不少媒体在报道这一事件时,误认为Hyperloop One是马斯克旗下公司。

事实上,Hyperloop One与马斯克没有直接联系,其创始人是硅谷知名投资人谢尔文·皮舍瓦尔(Shervin Pishevar)。

在中文语境里,“超级高铁”指的是“Hyperloop”,严格意义上来说,这是一种利用磁悬浮,通过真空管道实现快速运输的技术—更准确的翻译应该是“超回路列车”;在国内更为严谨的称呼,则是“低真空管道超高速磁悬浮列车”。

和飞行汽车等被认为“属于未来”的交通工具一样,“超级高铁”的优缺点非常明显:现阶段技术确实仍有不成熟之处,但依然是中美等多国重点攻关的方向之一。中国此前也被传出,要用“超级高铁”连接杭州和上海,将两地跨城时间缩短到15分钟。

因此,单凭Hyperloop One一家公司的倒闭就断言“超级高铁”梦碎,未免为时尚早。

与其他出行方式相比,“超级高铁”最显着的特点就是极低的阻力。

尽可能减少摩擦和空气阻力,是自工业革命以来人类一直的梦想。18世纪末,英国工程师威廉·默多克发明了一种气动运输技术,用以快速传递物品或信件。人们利用离心机压缩管道内空气,内外气压差就能推动装有物品的罐子沿着管道快速前进。

这一技术此后虽然被电报等更先进的技术彻底取代,但依然保留在了一些特定领域,如医院内部传送医疗物资、银行内传递成捆的钞票等。电影《疾速追杀》里,酒店用于传递情报的,也是这样一种管道。

受气动运输技术的启发,1870年代,《科学美国人》主编比奇在纽约地下修建了一截“地铁”,计划运用气动运输技术,推动一个载满人的圆柱型车厢前进—实验一旦成功,气动运输“地铁”可修遍整个纽约。此后几个月里,数千美国人体验了这一项目,但比奇的奇想最终并未打动政府,载人尝试还是不了了之。

这一创意最终启发了科幻作家米歇尔·凡尔纳(《海底两万里》作者儒勒·凡尔纳之子)创作出了短篇小说《未来快车》。在这一故事里,超大气压差让乘客以1800km/h速度通过贯穿大西洋海底的管道。

1922年,德国人赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理,也首度抛出了真空管道磁悬浮列车的设想,认为通过真空的方式,可让管道内的磁悬浮列车速度突破1000km/h。碍于技术能力,凡尔纳和肯佩尔的构思始终未能实现。

1970年代起,磁悬浮技术再次被各国提上了研究日程,磁悬浮运输技术也有了长足发展。磁悬浮交通也与高速铁路、重载铁路、城市轨道交通并称的现代轨道交通的四大重点领域。

Hyperloop One超级高铁的管道

“超级高铁”最显着的特点就是极低的阻力。

1990年代,美国工程师达里尔·奥斯特融合了真空管道和磁悬浮技术,提出了磁悬浮真空管道运输设想,并注册了部分专利,这也是如今“超级高铁”的雏形。

按照悬浮原理的不同,磁悬浮可分为磁悬浮列车、磁悬浮飞机、“超级高铁”等五类,其中,奥斯特构想的“超级高铁”,就是将磁悬浮技术和真空管道技术结合。

磁悬浮技术无直接机械接触,振动小、噪声低、加速快,解决了列车与轨道间机械摩擦导致的器材耗损和速度限制问题,而真空管道则尽可能将列车在高速运行时产生的空气阻力降到了最小,两相结合,不仅提升了列车运行速度,还极大降低了列车的维护成本,让列车运行速度远超高铁和民航客机的同时,还能把票价控制在合理范围。

此外,由于列车位于管道中,“超级高铁”的运行几乎不受天气影响,可以在大多数天气条件下正常运行。

奥斯特在创立致力于开发真空运输项目的ET3公司时曾放出豪言:“从辛辛那提到达泰姬陵仅需3个小时,车费也只要50美元。”

2013年左右,马斯克正式发布了一份57页的白皮书,阐述他对超级高铁的思考:借助两条从旧金山延伸到洛杉矶的巨大管道,载有乘客的舱室将以超过1100km/h的速度穿过它们,单程旅行大约仅需35分钟。

得益于马斯克自带的明星光环,被他屡次提起的“超级高铁”概念自然备受资方青睐,这一赛道也涌现了Hyperloop One、Hardt Hyperloop、Hyperloop TT等多家新锐企业。

彭博社统计显示,目前陷入关张危机的Hyperloop One,曾经是一家备受瞩目的初创公司,自2014年成立以来,募集了超4.5亿美元(约合人民币32亿元),可谓是含着金钥匙出生。与之相对的是,大力鼓吹“超级高铁”的马斯克,却将业务重心放在了Space X和特斯拉上。

2017年,航空巨头维珍航空注资了Hyperloop One,公司名字也变为了Virgin Hyperloop One。在当年的一场发布会上,该公司公布了横跨美国35个主要城市的宏伟计划。此外,时任美国总统特朗普在谈及美国的未来交通规划时,也提到了“超级高铁”。

关于“超级高铁”的报道和讨论,也在那几年频繁见诸美国顶尖的科技媒体。可惜的是,因为高昂的造价、未达预期的技术,让“超级高铁”始终未能再进一步。

2018年10月,Hyperloop TT发布了全球首款“超级高铁”客舱。这一外形颇具科幻风的载具长32米、重5吨,由两层含有碳纤维的特殊合金制作而成。该公司借用漫威电影《黑豹》中的称呼,将这种金属称为“振金”(Vibranium)。

2020年11月,Hyperloop One完成了“超级高铁”史上首次载人测试

虽然“振金”的实际造价被视为商业机密,但《数字趋势》等科技媒体均认为,这款被Hyperloop TT公司称为硬度是钢10倍但重量只有钢1/5的材料,必然价格不菲;科学杂志《发现》在2021年的一篇文章中也指出,业界大大低估了“超级高铁”的成本,要想实现马斯克当初在白皮书中的规划,光是管道都至少要花费13亿美元,而当时预估的总投资才不过6亿美元。

2020年11月,Virgin Hyperloop One完成了“超级高铁”史上首次载人测试,这一值得载入史册的瞬间并不美妙—列车用时15秒通过了全场只有500米的测试跑道,最快速度仅达到了172km/h。

这一略显敷衍的测试,承托不起投资界对“超级高铁”的期待,维珍航空也认定,“超级高铁”更适用于货物运输而非人员运输,并将公司名字改了回去,Hyperloop One的大股东,就成了迪拜环球港务集团这样的物流企业。

当“超级高铁”在北美踌躇不前之时,欧亚多国却在积极开展相关研究。

订单缺失成为压死Hyperloop One的关键因素。财经杂志《财富》称,该公司成立以来,从未获得建造“超级高铁”的合同。

此后,欧美各大“超级高铁”企业也开始了积极自救。2023年,Hyperloop One还联合多家公司发起了全球首个“超级高铁”技术联盟,以期加强与欧盟委员会、欧洲铁路联合事业署的合作,进而推动”超级高铁“项目落地。

从技术联盟组建,到联盟中一家主力企业濒临倒闭,中间只隔了不到一年时间,这难免让人有一种“眼看他起高楼,眼看他楼塌了”的观感。

收之东隅,失之桑榆。当“超级高铁”在北美踌躇不前之时,欧亚多国却在积极开展相关研究。德国的汉堡、印度孟买、韩国首尔至釜山,中国山西和贵州,都有“超级高铁”的规划或者试验。中国科学院院士、西南交通大学首席教授翟婉明曾指出,“‘超级高铁’是磁悬浮交通的战略性前沿方向”。

事实上,早在2005年,两院院士沈志云就已撰文建议,立即开始研究试验“超级高铁”,以期在2030年前实现600-1000km/h超高速真空管道磁浮列车的商业运行。

2022年8月9日,江西赣州,中国首条稀土永磁磁浮轨道交通工程“ 红轨”试验线在兴国县正式竣工

2014年,西南交通大学在实验室里建成了全球首个真空管道超高速磁悬浮列车环形实验线平台,和国内第一个载人高温超导磁悬浮环形实验线。“低真空管道超高速磁悬浮交通”也被交通部列为“十四五”重大研发专项;2018年,Hyperloop TT也与贵州铜仁市签订了《超级高铁体验线项目合作框架协议》,只是后续并未有更多进展。

2023年11月,国内首条完全自主知识产权的磁浮试验线—山西大同(阳高)试验线一期主体工程完工。该线全长2公里,是全球在建距离最长、规模最大的全尺寸“超级高铁”试验线。

12月,一篇发表在国内铁路技术期刊《铁道设计标准》的研究,对6条高铁商业示范线,围绕社会经济发展水平、车站设置与交通衔接、客运量等11个具体指标进行了对比分析,认为上海—杭州最适宜建设“超级高铁”,广州—深圳,上海—南京,则分列二、三位。

客观来说,“超级高铁”并非触手可及,目前仍然面临着一些挑战,既有涉及基础理论的,如超高速条件下,车—磁—轨—管—气动力相互作用机制;也有工程应用层面的,如真空管道的建设标准、如何实现站台处真空与正常大气压的有效隔绝,列车超高速运行动力学安全性与乘车舒适性等,这些都需要科研人员逐一攻克。

技术创新从来不是一件易事,需要仰望星空寻梦的勇气,脚踏实地追梦的坚毅。对于普通人而言,也不应对过程中遭遇的曲折过分苛责,轻言某种技术彻底失败。就目前信息来看,Hyperloop One的失败更多是商业和自身技术能力问题,并不意味着“超级高铁”的设计思路出现差错。

无论磁浮还是轮轨列车,当速度达到400km/h以上时,将有超过80%的能耗用于克服空气阻力—全人类都迫切需要能突破这一速度限制的地面载具。对于中国而言,“超级高铁”意味着在“后高铁时代”继续引领,而对于一些未能跟上高铁时代脚步的国家,也盼望通过“超级高铁”在交通领域实现弯道超车。相信在各国科学家的潜心研究下,“超级高铁”会在不久的将来,从科幻走进现实。

责任编辑吴阳煜 wyy@nfcmag.com