【黑科技】馬斯克暢想的“超級高鐵”物理上可行 但面臨三大工程挑戰
據外媒報道，從物理學角度來看，特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克(Elon Musk)暢想的“超級高鐵”(Hyperloop)是可行的，但在實際建造過程中卻面臨著三個巨大的工程挑戰，分別是重力問題、真空管道鋪設以及如何預防災難事件。
在大氣層中，幾乎每種交通工具的速度都受到空氣阻力的限制，而降低氣壓可以讓它們以更快的速度前進。將高速列車放入真空管道中，它則可以以接近音速的速度行駛，這就是馬斯克暢想的“超級高鐵”概念。
事實上，這個想法并不新鮮，幾個世紀前就有人提出過類似的建議。物理學家認為這個想法是可行的，但工程師指出在實際建造時存在許多棘手問題。不過值得慶幸的是，或者有辦法解決這類工程問題。
目前，馬斯克的超級高鐵主要面臨三類挑戰：
1、重力問題
人類對加速度的耐受性有限，也就是所謂的重力。加速不僅僅是踩油門，它還包括保持不變的速度前行以及轉彎。那么，能在不讓人感到惡心或眩暈的情況下實現加速嗎?絕對可以。商用噴氣式飛機的時速超過800公里。它們的高度不斷攀升或下降，有時候甚至需要倒轉機身，并受到氣流擠壓。它們從飛行速度減速到滑行狀態只需幾秒鐘。然而，大多數時候，人們并未感到惡心或恐懼。整個系統的效率驚人，或許超級高鐵可以效仿。
但兩者也有很大的不同，畢竟飛機飛在空中，而超級高鐵則在地面上運行。要鋪設平坦、筆直的真空管道有大量的工作要做，但工程師以前做過這樣的事情，比如修建艾森豪威爾州際公路系統，即通過挖掘隧道穿過山峰，可以通過架橋或海底隧道穿過海灣，并將崎嶇的地形鏟平。這些工程挑戰都可以克服。
2、真空管道
超級高鐵本質上是個長長的、真空密封的管道。里面幾乎沒有任何空氣，當然也不會產生阻力，這就是為什么高速列車可以在里面行駛如此之快的原因，時速可能突破1223公里。不過，在龐大空間中保持這種真空將是一個巨大的挑戰，里面的空氣壓力大約是地球大氣層氣壓的千分之一。
每當乘客進入或離開系統時，超級高鐵都必須短暫打開。因此，車站將需要聯鎖。一旦乘客上車，真空管道就會進入聯鎖狀態，周圍的空氣就會被抽出來。當里面變成真空時，它在另一邊打開，允許列車入軌。
為了確保結構的完整性，這個巨大管道很可能是鋼制的，而不是宣傳材料中看到的幻想材料。如果將鋼材焊接起來，它將極大地防止空氣泄漏，但它也會像巨大鐵塊那樣，隨著熱力變化而膨脹和收縮。此外，這將需要大量的工程設計，才能使該結構自由移動。相反，如果該系統是由大量通過接頭連接的小鋼管組成的，這些接頭必須能夠保持真空的完整性。工程必須是完美的，因為如果某個接頭發生故障，后果將是災難性的。
3、預防災難
至少有兩種方式可能導致超級高鐵的旅行以災難告終。
第一，出于很多原因，列車可能停下來。隨著空氣供應減少，乘客可能會被困在荒無人煙的地方。也許超級高鐵的設計中可以加入一種機制，打破某些部分的真空，允許乘客下車和逃生。但是，這并不容易，因為這可能引發第二種災難情景。
如果密封件破裂，開口立即會以令人難以置信的速度吸入空氣，填補里面的真空。這將產生一種空氣沖擊波，以相當于音速的速度沿著管道傳播。如果管道在后面爆裂，列車將受到巨大的、可能致命的加速沖擊，然后在沒有剎車的情況下超過1000公里的速度向前推進。如果管道在前方發生故障，列車也同樣將受到空氣波的沖擊，列車及其內部的所有人都會立即被毀滅。更糟糕的是，任何事故都不只影響單列列車。沖擊波會毀掉整個超級高鐵內部的所有人與物體。
工程學或許能夠幫助解決這個問題，但這又會涉及到成本和實用性。真空管道會不會有許多特殊的部分，能夠迅速部署巨大的閥門來保持真空?這些特殊的部分能抵擋住即將到來的沖擊波?或者，這些特殊部分會不會成為避免更大災難的“犧牲品”?
最后，列車撞上管道可能足以把后者炸開，哪怕是一顆小口徑的子彈也可能摧毀整個超級高鐵系統，并殺死里面的所有人。因此，超級高鐵將需要大量的監控和安全措施，無論是真空管道內部還是外部都是如此。
超級高鐵的利弊
超級高鐵有很多優勢。這將是一種更快的出行方式，將極大地減少與交通相關的溫室氣體排放，并幫助對抗氣候變暖。但其缺點也相當多，其中如何確保安全和獲得足夠建設成本最為緊迫。
建設超級高鐵是可能的。但是，就像在火星上建立定居點一樣，最大的問題可能是人們到底有多需要它? 【責任編輯/常歡】
來源：網易科技
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