馬斯克大俠最喜歡干的事情就是單槍匹馬挑戰(zhàn)全行業(yè)了：創(chuàng)立在線支付交易平臺(tái)Paypal讓整個(gè)銀行業(yè)接受新的支付方式；成立“太空探索技術(shù)公司”發(fā)射商業(yè)火箭，挽救美國宇航局暫?；鸺龢I(yè)務(wù)的困境；發(fā)明TeslaMotors電動(dòng)車引領(lǐng)汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型……

這次也不例外。

他認(rèn)為，如果要花大價(jià)錢建立一個(gè)州級(jí)公交系統(tǒng)，那么這個(gè)系統(tǒng)必須比現(xiàn)有交通工具都更安全、更快捷、更便宜，同時(shí)還要不受天氣影響、自主供能、不怕地震、對(duì)沿途居民和環(huán)境沒有負(fù)面影響。這么完美的系統(tǒng)，在現(xiàn)實(shí)中當(dāng)然尚未出現(xiàn)。

但馬斯克認(rèn)為其提出的超高速運(yùn)輸系統(tǒng)Hyperloop有望做到。估計(jì)馬大俠自己也覺得這個(gè)項(xiàng)目面對(duì)的未知太多，他一人不足以抗住，因此他以開源方式讓所有感興趣的專家共同改進(jìn)Hyperloop系統(tǒng)，于是在其博文中附有一份長(zhǎng)達(dá)58頁的Hyperloop設(shè)計(jì)藍(lán)圖。

奶茶吸管+膠囊=Hyperloop

讓我們來動(dòng)動(dòng)手，做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

取一根喝珍珠奶茶用的大吸管和一顆膠囊。把膠囊放進(jìn)吸管的一端，露出半截。用手指輕輕一彈膠囊，它就會(huì)從吸管另一端飛出來。

這就是Hyperloop運(yùn)輸系統(tǒng)的工作原理：只需把吸管換成壁厚23毫米、直徑2.23米的鋼管，膠囊換成寬1.35米、高1.1米的乘客艙，手指換成引發(fā)電磁彈射的直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)即可。從北京南站駛抵上海虹橋，用時(shí)最短的G1次高鐵需要4小時(shí)48分鐘。如果在京滬之間成功建立一條Hyperloop管道，那么站到站時(shí)間會(huì)縮短到1小時(shí)7分鐘。更絕的是，可容納28人的乘客艙每30秒至2分鐘一班，隨到隨走像地鐵一樣方便，而票價(jià)則只有240元人民幣（假設(shè)20年收回投資）。

這個(gè)系統(tǒng)并不是馬斯克首先提出的。美國智庫機(jī)構(gòu)“蘭德公司”的研究人員羅貝爾·薩爾特在1972年就提出輪式地下管道交通系統(tǒng)，基本上等于抽成不完全真空的地鐵。美國ET3公司研發(fā)人員達(dá)里爾·奧斯特掌握的真空管道磁懸浮運(yùn)輸專利還有3年就要到期了，但至今沒有建成一條實(shí)驗(yàn)線路。

相對(duì)靠譜的要數(shù)中國西南交通大學(xué)的成果，其在2011年制成了一套真空管道磁懸浮運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，技術(shù)方案和ET3基本一樣。這個(gè)方案的核心是：通過磁懸浮消除車體和軌道的摩擦，同時(shí)用真空環(huán)境消除空氣阻力對(duì)車體提速的限制，從而實(shí)現(xiàn)6馬赫（6倍音速）的速度。

但為何這些設(shè)想近年來乏人問津，而Hyperloop卻吸引了全世界的目光呢？除了馬大俠一連串的優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)歷史之外，Hyperloop系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面也的確有不少優(yōu)勢(shì)。

馬斯克認(rèn)為，想在一條幾百公里的管道中穩(wěn)定地維持高度真空過于困難，管道上任何一點(diǎn)泄漏都可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，更別提乘客艙不斷進(jìn)出管道時(shí)必然混入的空氣。所以類似ET3的系統(tǒng)在工程上都無法實(shí)現(xiàn)，更不用說磁懸浮昂貴的造價(jià)將使整個(gè)方案在經(jīng)濟(jì)上無法成立。而蘭德公司的方案雖不用完全抽真空，但是用輪子+軌道的方式則會(huì)成為提速的瓶頸。

為了減少空氣阻力，Hyperloop系統(tǒng)無需在管道內(nèi)抽真空，只需維持100Pa的低壓即可，相當(dāng)于海平面氣壓的1/1000，或者46千米高空中飛行的氣壓（民航客機(jī)一般在7～12千米高空飛行）。這個(gè)水平的低壓用現(xiàn)有商業(yè)真空泵就可以做到。

為減少車體和管道間的摩擦，Hyperloop的客艙會(huì)持續(xù)噴出高壓空氣，在艙底和管道內(nèi)壁間形成0.5～1mm高的氣墊層，這樣一來就避免了磁懸浮軌道的昂貴成本。

但如詳查前面的實(shí)驗(yàn)，也會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：當(dāng)吸管的直徑太接近膠囊的直徑時(shí)，在吸管中高速運(yùn)動(dòng)的膠囊就會(huì)將它前方的空氣不斷向前推，就像用注射器打針一樣。這一現(xiàn)象會(huì)增大空氣阻力，阻礙行駛速度。

為了克服這一障礙，Hyperloop的客艙頭部有個(gè)巨大風(fēng)扇，會(huì)不斷吸入前方管道內(nèi)的空氣，其中的部分空氣向后噴出用來加速，還有部分空氣向下噴出作為氣墊，剩余的吸入氣體還能儲(chǔ)存起來備用。

這個(gè)風(fēng)扇一舉解決了空氣阻力和氣墊來源兩大難題，是Hyperloop超越所有同類設(shè)計(jì)的點(diǎn)睛之筆，不愧為天才鋼鐵俠的作品。

PK高鐵

Hyperloop的客艙本身幾乎沒有動(dòng)力，加減速完全依靠始發(fā)站、終點(diǎn)站及經(jīng)停各站安裝的直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，它是一種依據(jù)電磁驅(qū)動(dòng)原理制成的電磁彈射系統(tǒng)的心臟。也就是說，Hyperloop會(huì)用一把巨大的彈弓（直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）將彈丸（客艙）從北京直接彈射到上海，頂多中間補(bǔ)充幾次動(dòng)力，抵消空氣阻力的減速效果。

根據(jù)馬斯克的計(jì)算，只要在Hyperloop整條軌道頂部鋪滿太陽能電池板，其產(chǎn)生的電對(duì)于保障這個(gè)系統(tǒng)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)綽綽有余，所以Hyperloop不需要額外的能源供應(yīng)。哦，寫至此處是不是應(yīng)該提一下馬斯克也是美國領(lǐng)先的太陽能服務(wù)提供商Solar City的董事會(huì)主席呢？

既然馬大俠說Hyperloop是從他對(duì)加州高鐵的失望中誕生的，那么我們就來看看這加州高鐵吧。

Hyperloop超高速運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)投資為60億美元，全程607公里，能否完成、完成時(shí)間待定，票價(jià)20美元，預(yù)計(jì)用時(shí)35分鐘，每年運(yùn)送乘客740萬。

舊金山—洛杉磯的高鐵第一期工程設(shè)計(jì)投資至少680億美元（全部新建高速鐵軌要980億美元，降速并利用現(xiàn)有鐵軌可少花300億美元），全程695公里，預(yù)計(jì)2014年動(dòng)工，2029年完全通車，單程票價(jià)123美元，全程預(yù)計(jì)用時(shí)2小時(shí)38分，運(yùn)力為每年2300～3100萬人。

這樣看來，只要Hyperloop在工程上能夠?qū)崿F(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)上不超預(yù)算，那么其對(duì)加州高鐵可謂完勝。不過自從Hyperloop的詳細(xì)設(shè)計(jì)發(fā)布以來，雖然沒有工程專家對(duì)這套系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)提出質(zhì)疑，但有無數(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)家和批評(píng)家認(rèn)為馬斯克大大低估了預(yù)算，Hyperloop真正的預(yù)算在300～600億美元。

如果真是如此，那么一個(gè)高效的現(xiàn)有高鐵項(xiàng)目仍有不小優(yōu)勢(shì)。以京滬高鐵為例：總投資359億美元（相當(dāng)于加州高鐵約一半的預(yù)算），全長(zhǎng)1318公里（近兩倍的距離），2008年動(dòng)工，2011年6月通車（五分之一的工期），票價(jià)90美元（七五折票價(jià)），用時(shí)4小時(shí)48分，運(yùn)力每年單向8000萬人（兩倍半的運(yùn)力）。

作為Hyperloop假想敵的加州高鐵計(jì)劃在上世紀(jì)80年代提出，2008年加州居民投票通過了初始資金募集計(jì)劃，迄今尚未正式開工。但如果Hyperloop的假想敵是京滬高鐵，那就完全是另一個(gè)故事了。

（本文作者為科普作家）