以 1000 km/h 速度穿过管道 - 真空中的高铁旅行

以 1000 km/h 速度穿过管道 - 真空中的高铁旅行

在地球上以音速旅行——唯一经济的实现方法就是使用真空管道。致力于将 Hyperloop 超级高铁理念变为现实的工作当前正在荷兰代尔夫特等地进行,该超级高铁使用的就是普旭(Busch)的真空泵。
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规划运输未来的最具能效、最环保的方法是什么?当前的运输模式要么已达到极限,要么随着使用率的上升,对环境造成的压力越来越大。SpaceX 创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)针对此问题提出了一种全新的解决方案:Hyperloop。其想法是,电磁驱动列车以音速行驶,在几乎为零的空气阻力下飞快穿过真空管道。

悬浮在空中

马斯克期望全球科技迷们把这个想法变成现实。为此,他举办了一场比赛,参赛者主要是大学和学生团队,他们想为此概念提出一个技术解决方案。其中一个团队就设于荷兰代尔夫特理工大学。2017 年,该团队的概念车在首届"SpaceX 超级高铁比赛"中胜出。随后,该团队发展为初创公司 Hardt,公司也位于代尔夫特。

除了真空管道外,无摩擦电磁运动也是 Hyperloop 超级高铁创意的核心。其原理已在磁悬浮列车上得到应用,磁悬浮列车最初由德国开发,现在在中国使用。不过,代尔夫特的年轻工程师们在其解决方案中对此概念提出了重要更新。其车辆或"车厢"并不是悬浮在轨道上方的磁场上。相反,轨道位于顶部,车厢悬挂于其下方,由车上的永磁体固定到位。同时,电磁铁与永磁体相互抵消,使轨道与车辆悬架之间产生小间隙。轨道上的线圈负责施加能量和移动车厢。

成功的测试

到目前为止,该设备已经在长 30 米、直径 3 米的真空管道中测试成功。测试用的就是普旭(Busch)的真空系统抽真空。它在大约 40 分钟内将 130 立方米的空腔排空到 1 毫巴的真空度。这相当于 99.9% 的真空。此设备试验表明,该技术在原理上可行。

顺便说一下,车厢内部是一个类似于飞机吊舱的增压舱。由于真空管道中无任何可供呼吸的氧气,因此 Hardt 利用航空工业中使用的技术为乘客提供呼吸空气。一条三公里的测试轨道最早将于今年启动,以便能够对车厢进行高速测试。此轨道的真空供应将更为复杂,仍将由普旭(Busch)提供。

自行车手要以每小时 30 公里的速度骑行,其踩踏力度必须达到仅以每小时 15 公里速度骑行的车手踩踏力度的四倍。因此,空气阻力与速度的平方成正比。正因如此,一辆 1000 马力的超级跑车,其速度无法超过普通家庭轿车最高速度的两倍。高速行驶时遇到的巨大空气阻力,只不过是车辆与空气中的气体分子发生碰撞时"把它们推到一边"所需的力。而在真空中,不需要此位移,因此也就不存在阻力。再者,电磁悬浮列车也不会遇到任何滚动阻力,因此真空管道中几乎所有的驱动力都可转化为速度。


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