劉霞

超級高鐵：

從廣州到北京只需90分鐘

目前，從北京到紐約最快的直達(dá)航班需要12小時(shí)，也許不久后，我們乘坐超級高鐵（Hyperloop），可將時(shí)間縮短為2小時(shí)。

早在1904年，美國學(xué)者羅伯特·戴維便提出了“真空管道運(yùn)輸”的設(shè)想。20世紀(jì)80年代，美國機(jī)械工程師達(dá)里爾·奧斯特開始思考“真空管道運(yùn)輸”的可行性。1999年，奧斯特為“真空管道運(yùn)輸”這一概念申請了專利。2010年，奧斯特成立了致力于開發(fā)真空運(yùn)輸項(xiàng)目的公司ET3。他們設(shè)想，真空管道運(yùn)輸是一個(gè)類似膠囊一樣的運(yùn)輸容器，它通過真空管道進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)傳送。因管道處于真空狀態(tài)，膠囊容器的時(shí)速可達(dá)6500千米。

2013年8月，“鋼鐵俠”埃隆·馬斯克在自己SpaceX的官網(wǎng)上公布了題為《超級高鐵（Hyperloop）》的白皮書，對“真空運(yùn)輸”的概念進(jìn)行了豐富，提出了“超級高鐵”的理念。

該構(gòu)想的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管道的真空？在馬斯克的設(shè)計(jì)中，其技術(shù)原理是在地面或地下建一個(gè)密閉管道，用真空泵將管道抽成真空或部分真空。在此環(huán)境中，運(yùn)行車輛的行車阻力會驟減，能有效地降低能耗，氣動(dòng)噪聲也會驟降。超級高鐵的另一亮點(diǎn)是懸浮技術(shù)。該技術(shù)要解決的正是接觸摩擦的阻力，利用磁懸浮或氣懸浮技術(shù)使車廂在真空管道中無接觸、無摩擦地運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的傳送運(yùn)輸。

馬斯克估計(jì)，該系統(tǒng)的造價(jià)為100億美元，時(shí)速將達(dá)到800英里（約合1288千米），比當(dāng)前商用飛機(jī)的時(shí)速還快480千米。如此一來，從廣州到北京，未來也許只需要90分鐘。它除了快速、安全、環(huán)保，還因處于全封閉的真空系統(tǒng)中，對復(fù)雜的天氣免疫，甚至可用太陽能做驅(qū)動(dòng)力。

此概念一提出就引發(fā)了業(yè)界的喧囂與騷動(dòng)，也引來不少爭議。美國麻省理工學(xué)院航空航天學(xué)教授漢斯曼提出，雖然“超級高鐵”本身不違背物理學(xué)基本原理，但此計(jì)劃的可行性還不夠：馬斯克的預(yù)算太過于樂觀，而且鋁制膠囊列車本身還有很多技術(shù)困難需突破。

中國工程院院士、著名高鐵專家王夢恕在接受《新京報(bào)》記者采訪時(shí)也曾表示，真空管道運(yùn)輸?shù)目尚行灾档脩岩?。他指出，目前磁懸浮列車在?shí)際運(yùn)行中還存在許多無法克服的障礙，更不用說建立在懸浮技術(shù)基礎(chǔ)上的真空管道運(yùn)輸了。

不過，科學(xué)界向來不乏“明知山有虎，偏向虎山行”的勇敢者。自2010年起，美國相繼成立了ET3、SpaceX、超級高鐵運(yùn)輸技術(shù)（HTT）等多家研發(fā)“超級高鐵”的公司。馬斯克因精力問題，一直未曾繼續(xù)執(zhí)行“超級高鐵”的計(jì)劃，但好在后繼有人。據(jù)美國連線雜志報(bào)道，HTT公司2016年將在美國加州建造全球首條測試管道，落實(shí)馬斯克的構(gòu)想。而ET3的網(wǎng)站上也明確指出，其目標(biāo)是在2030年實(shí)現(xiàn)真空管道運(yùn)輸項(xiàng)目的商業(yè)應(yīng)用。

知識鏈接 “超級高鐵”工作原理

超級高鐵在真空管道中運(yùn)行，車廂像一個(gè)膠囊。每一個(gè)膠囊被放置于管道中，像炮彈一樣被發(fā)射至目的地。膠囊處于幾乎沒有摩擦力的環(huán)境中，無間斷地行駛。

空中的士SkyTran

即將成為現(xiàn)實(shí)

當(dāng)堵在擁擠的公路上一動(dòng)不動(dòng)時(shí)，你是不是恨不得從天上飛馳而過？未來可能在以色列出現(xiàn)的“空中的士”，或可滿足你的需求。據(jù)報(bào)道，美國加州SkyTran公司正和以色列航空工業(yè)公司（IAI）聯(lián)合開發(fā)一款“空中的士”，它可以在離地面10米高的軌道上行駛。

所謂SkyTran，其實(shí)就是在城市上空建一個(gè)空中汽車軌道，然后利用磁懸浮技術(shù)，打造一個(gè)小型化、個(gè)人化的交通運(yùn)輸系統(tǒng)。同傳統(tǒng)輕軌或地鐵不同的是，SkyTran將不固定運(yùn)行時(shí)刻表或站點(diǎn)，乘客可以通過手機(jī)提前預(yù)訂車廂，定制私人行程，不需每個(gè)站點(diǎn)都停車，舒適度大大提高的同時(shí)，交通時(shí)間也將大大縮短。

據(jù)英國《每日郵報(bào)》2014年6月27日報(bào)道，SkyTran公司研究這個(gè)空中軌道系統(tǒng)已有4年時(shí)間，首次路試工作在以色列位于特拉維夫的IAI園區(qū)內(nèi)展開：試驗(yàn)軌道長達(dá)300米，一開始先試一輛車，這輛車可容納4人，最快速度達(dá)每小時(shí)約100千米，之后，會在軌道上添加越來越多的“空中的士”。

SkyTran公司CEO杰瑞·桑德斯（Jerry Sanders）表示，這種交通模式與鐵路和地鐵相比更廉價(jià)，且建造更為方便。SkyTran軌道每千米的成本只需800萬美元，而每輛“空中的士”的造價(jià)為2.5萬～3萬美元。

另外，這套系統(tǒng)使用磁懸浮技術(shù)驅(qū)動(dòng)汽車，電磁鐵產(chǎn)生的升力推動(dòng)汽車前進(jìn)，為此極其節(jié)能，這將令那些電力供應(yīng)不足的國家受益良多。

如果進(jìn)展順利，SkyTran希望將該系統(tǒng)擴(kuò)展到以色列的另外3座城市，2018年擴(kuò)展到美國城市。目前，巴爾的摩、芝加哥的英格爾伍德區(qū)及加州等美國城市都表示對它感興趣，巴黎的戴高樂機(jī)場等主要機(jī)場也在考慮它。谷歌公司董事長埃里克·施密特的風(fēng)險(xiǎn)基金也在SkyTran上投資了數(shù)百萬美元。

高超音速飛機(jī)：

從紐約到上海只需24分鐘

隨著高鐵和飛機(jī)的普及，“千里江陵一日還”已成為現(xiàn)實(shí)，但人類若想“千里在俄頃，三江坐超忽”，高超音速（物體的速度超過5倍音速，移速約為6000千米/時(shí)）飛機(jī)或能助人類美夢成真。

據(jù)英國《每日郵報(bào)》2015年5月報(bào)道，美國國家航空航天局（NASA）想改變普通民眾無法享受超音速旅行的現(xiàn)狀，宣布投資230萬美元用于超音速飛機(jī)的研制。部分經(jīng)費(fèi)將專門用于研究如何減輕音爆（超音速飛機(jī)飛行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波），報(bào)道稱，新一代商用超音速飛機(jī)技術(shù)將在2025年首次投入生產(chǎn)。

目前，NASA研發(fā)的超音速燃燒沖壓噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，可讓飛行器加速到5馬赫，甚至更高。美國空軍希望此技術(shù)最終能運(yùn)用于民用載人飛機(jī)。美國空軍首席科學(xué)家麥卡·恩茲利表示，目前坐商業(yè)航班從紐約飛到洛杉磯要5小時(shí)，而乘坐高超音速飛行器只需30分鐘。

?“Skreemr”超音速概念機(jī)

據(jù)英國《鏡報(bào)》2015年4月7日報(bào)道，英國噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)公司（ReactionEngines）正在試驗(yàn)高超音速飛機(jī)。他們的最終研發(fā)目標(biāo)是一種無人駕駛、可重復(fù)使用的高超音速空天飛機(jī)引擎，即所謂的SABRE。該公司表示，這個(gè)新引擎將結(jié)合噴氣和火箭技術(shù)，使它既能實(shí)現(xiàn)革命性超音速飛行，又能保證未來商用的經(jīng)濟(jì)性。

另據(jù)美國《福布斯》網(wǎng)站1月底報(bào)道，加拿大工程師查爾斯·邦姆巴迪亞攜手約瑟夫·海瑟爾廷推出了最新款的高超音速概念機(jī)“對跖點(diǎn)”（Antipode），其最高時(shí)速可達(dá)24倍音速（約29376千米/時(shí)），是協(xié)和式飛機(jī)（Concorde）的12倍，照此速度，若從紐約到倫敦只需11分鐘，到上海只需24分鐘。

據(jù)英國《每日電訊報(bào)》1月26日報(bào)道，“對跖點(diǎn)”的時(shí)速是邦姆巴迪亞早先杰作—“Skreemr”超音速概念機(jī)的兩倍多。2015年10月，“Skreemr”橫空出世，采用電磁軌道炮系統(tǒng)發(fā)射，之后在液態(tài)氧或柴油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)下，增速至4倍音速，最后在沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)下，速度飆升至10倍音速。不過，當(dāng)時(shí)他也指出，可預(yù)見的問題是飛機(jī)對地面產(chǎn)生的巨大噪聲及飛行時(shí)機(jī)頭和機(jī)翼積累的高溫。

不過，目前高超音速飛機(jī)僅是一個(gè)概念，安全性還無法保證。航空和國防工業(yè)咨詢公司蒂爾集團(tuán)（Teal Group）分析師理查德·阿布拉菲亞表示，高超音速就像在颶風(fēng)中心點(diǎn)亮蠟燭一樣，這是非常困難的事情，我們一直在朝這個(gè)目標(biāo)邁進(jìn)，但依然還有幾十年的路要走。

高超音速飛機(jī)要想實(shí)現(xiàn)高超音速飛行，必須有相應(yīng)的動(dòng)力裝置，解決高強(qiáng)度激波、表面溫度、噪聲、音爆等問題。相關(guān)人士稱，降低超音速音爆是該飛機(jī)商業(yè)化的最大限制因素。

飛行汽車TF-X：

有望實(shí)現(xiàn)門對門交通

數(shù)十年來，從美國動(dòng)漫電視劇《杰森一家》到科幻大片《回到未來》，飛行汽車一直是科幻題材作品的主角之一。面對日益嚴(yán)重的交通擁堵，幾乎所有人都想過給汽車加對翅膀，在堵車時(shí)帥帥地“絕塵而去”，在科學(xué)家們的不懈努力下，這個(gè)想法已快要成為現(xiàn)實(shí)。

2015年，特拉弗吉亞公司推出了第一款飛行汽車概念車“變形金剛（Transition）”，該車從原型設(shè)計(jì)到試飛歷時(shí)兩年，可在汽車和飛機(jī)間來回切換，能搭載兩名乘客。這款飛行汽車的駕駛員需有飛行員駕駛證和汽車駕照來駕駛，它的飛行狀態(tài)可持續(xù)20小時(shí)，但首先需駕駛其沿著高速公路前往機(jī)場，然后在常規(guī)跑道上起飛。而TF-X就是“變形金剛”的改進(jìn)版。

據(jù)媒體報(bào)道，在美國實(shí)驗(yàn)飛機(jī)協(xié)會（Experimental Aircraft Association's）舉辦的年度“飛來者大會”上，美國特拉弗吉亞（Terrafugia源于拉丁語，意為“逃離地面”）公司設(shè)計(jì)的飛行式概念車TF-X的最新模型驚艷亮相。該公司表示，這款車有望于2018年啟航，屆時(shí)上班族有望乘坐飛行汽車通勤。

?“TF-X”飛行設(shè)想圖

這款概念車由224千瓦發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，配備了折疊式機(jī)翼，機(jī)翼兩端各有電動(dòng)引擎，雙引擎使車體能依靠螺旋槳垂直起飛，然后水平飛行。汽車推力由仿直升機(jī)的旋翼槳葉提供，航速可達(dá)322千米/時(shí)，當(dāng)前最長飛行距離為805千米。特拉弗吉亞公司稱，TF-X的設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)“門對門交通”，這款車能與普通車一樣駛?cè)胪＼噹?。該車?jì)劃乘載4人，由電腦控制實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化駕駛，乘客只需輸入目的地即可安全到達(dá)。

目前，研究人員正在麻省理工學(xué)院（MIT）的懷特兄弟風(fēng)力渦輪實(shí)驗(yàn)室對該車1/10大小的一個(gè)模型進(jìn)行測試，包括對該模型的阻力、拉力、推力進(jìn)行全方位的測試。該公司宣稱，這款概念車的完成還需8～12年，預(yù)估售價(jià)為26.1萬美元，普通民眾若想購買仍需再等8年。

有專家認(rèn)為，在城市擁堵嚴(yán)重的今天，向航空交通領(lǐng)域展開創(chuàng)新思考也非天方夜譚，只是需先考慮更加嚴(yán)苛的安全規(guī)章制度。

Aero-X空中摩托車：享受會飛的快感

?“Aero-X”商用版

《星球大戰(zhàn)》里超拉風(fēng)的帝國飛行摩托，大片《云圖》里吉姆·斯特吉斯騎的懸浮大摩托都讓人艷羨不已。這么炫酷卻只能遠(yuǎn)觀不可近玩？現(xiàn)在，總部位于美國加州的Aerofex將于2017年推出Aero-X空中摩托車，或能讓人變身電影男主角享受貼地飛行的快感。

Aero-X空中摩托車是類似摩托車的氣墊船，總重量在140千克以內(nèi)，可乘坐兩人，即駕駛者和一名乘客，最高可離地飛行3.66米，最快速度能達(dá)到72千米/時(shí)。另外，得益于兩個(gè)由碳纖維材料制造的轉(zhuǎn)子，Aero-X可以垂直起飛和降落。由于行駛過程中車輛懸浮在空中，因此不需任何固態(tài)路面支持。

?TF-X概念車模型

這類懸浮車的概念其實(shí)早在20世紀(jì)就已出現(xiàn)，但因穩(wěn)定性的問題一直未能制成實(shí)物?，F(xiàn)在，Aero-X所采用的機(jī)械系統(tǒng)正是針對安全及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的，它可根據(jù)駕駛員的平衡及傾斜運(yùn)動(dòng)而運(yùn)作，操作上就像駕駛一部普通電動(dòng)車一樣安全又方便。

“我們已經(jīng)多次測試了Aero-X，以優(yōu)化操控并提升駕乘穩(wěn)定性”，Aerofex公司聲稱，“它易于操控，消費(fèi)者只需經(jīng)過一個(gè)周末的訓(xùn)練，就能輕松駕馭Aero-X”。而且，用戶幾乎可以騎它去任何地方——沙漠、田地、山丘、湖泊、河流。經(jīng)過與美國聯(lián)邦航空管理局協(xié)商，Aerofex將這款摩托車定位為“空中ATV（全地形車）”，不需再申請航空器許可證。

?《星球大戰(zhàn)》中的飛行摩托

太陽能直升機(jī)：

避堵神器

據(jù)英國《每日郵報(bào)》2014年5月13日報(bào)道，英國設(shè)計(jì)師愛德華·多伽爾伐尼提出了“太陽能城市直升機(jī)（Fly Citycopter）”的概念，其以太陽能提供動(dòng)力。

據(jù)悉，這款直升機(jī)的規(guī)格為6.34米× 5.2米× 5.49米，重1110千克，最大飛行高度3600米，最快時(shí)速可達(dá)190千米，它將由碳、鋁和鈦制成，外殼全部被太陽能電池板包裹。由于使用風(fēng)扇和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（可依靠太陽能電池來充電），這款工具能有效減少污染物及有害氣體排放。因它以純電機(jī)為動(dòng)力，飛行過程非常安靜。另外，太陽能取之不盡，環(huán)保無污染，所以它比傳統(tǒng)直升機(jī)能效更高，也更便宜。

多伽爾伐尼介紹稱，F(xiàn)ly Citycopter有三個(gè)旋翼，這使它既便于操控又能將噪聲降至最低水平。它半球狀的玻璃窗保證了駕駛者的廣闊視野，確保了飛行安全。它還配有先進(jìn)的智能系統(tǒng)，不僅能手動(dòng)操作，亦可自行完成起飛、飛行和著陸。若駕駛Fly Citycopter從倫敦到巴黎，只需兩小時(shí)。因此，它不僅能成為綠色經(jīng)濟(jì)的一部分，也是城市的“避堵神器”，有助于緩解大城市交通擁堵的現(xiàn)狀。

“待君東去掃胡塵，為君一日行千里”。如果未來這些極富創(chuàng)意的交通工具能夠走入現(xiàn)實(shí)，那未來的我們將能愜意游走于城市間，不為擁堵而煩惱，不為慢速而焦躁啦！

?“Fly Citycopter”模型圖