马斯克畅想的“超级高铁”物理上可行,但面临三大工程挑战
消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-05-19
5 月 29 日消息,据外媒报道,从物理学角度来看,特斯拉首席执行官埃隆・马斯克(Elon Musk)畅想的"超级高铁"(Hyperloop)是可行的,但在实际建造过程中却面临着三个巨大的工程挑战,分别是重力问题、真空管道铺设以及如何预防灾难事件。
在大气层中,几乎每种交通工具的速度都受到空气阻力的限制,而降低气压可以让它们以更快的速度前进。将高速列车放入真空管道中,它则可以以接近音速的速度行驶,这就是马斯克畅想的"超级高铁"概念。
事实上,这个想法并不新鲜,几个世纪前就有人提出过类似的建议。物理学家认为这个想法是可行的,但工程师指出在实际建造时存在许多棘手问题。不过值得庆幸的是,或许有办法解决这类工程问题。
目前,马斯克的超级高铁主要面临三类挑战:
1、重力问题
人类对加速度的耐受性有限,也就是所谓的重力。加速不仅仅是踩油门,它还包括保持不变的速度前行以及转弯。那么,能在不让人感到恶心或眩晕的情况下实现加速吗?绝对可以。商用喷气式飞机的时速超过 800 公里。它们的高度不断攀升或下降,有时候甚至需要倒转机身,并受到气流挤压。它们从飞行速度减速到滑行状态只需几秒钟。然而,大多数时候,人们并未感到恶心或恐惧。整个系统的效率惊人,或许超级高铁可以效仿。
但两者也有很大的不同,毕竟飞机飞在空中,而超级高铁则在地面上运行。要铺设平坦、笔直的真空管道有大量的工作要做,但工程师以前做过这样的事情,比如修建艾森豪威尔州际公路系统,即通过挖掘隧道穿过山峰,可以通过架桥或海底隧道穿过海湾,并将崎岖的地形铲平。这些工程挑战都可以克服。
2、真空管道
超级高铁本质上是个长长的、真空密封的管道。里面几乎没有任何空气,当然也不会产生阻力,这就是为什么高速列车可以在里面行驶如此之快的原因,时速可能突破 1223 公里。不过,在庞大空间中保持这种真空将是一个巨大的挑战,里面的空气压力大约是地球大气层气压的千分之一。
每当乘客进入或离开系统时,超级高铁都必须短暂打开。因此,车站将需要联锁。一旦乘客上车,真空管道就会进入联锁状态,周围的空气就会被抽出来。当里面变成真空时,它在另一边打开,允许列车入轨。
为了确保结构的完整性,这个巨大管道很可能是钢制的,而不是宣传材料中看到的幻想材料。如果将钢材焊接起来,它将极大地防止空气泄漏,但它也会像巨大铁块那样,随着热力变化而膨胀和收缩。此外,这将需要大量的工程设计,才能使该结构自由移动。相反,如果该系统是由大量通过接头连接的小钢管组成的,这些接头必须能够保持真空的完整性。工程必须是完美的,因为如果某个接头发生故障,后果将是灾难性的。
3、预防灾难
至少有两种方式可能导致超级高铁的旅行以灾难告终。
第一,出于很多原因,列车可能停下来。随着空气供应减少,乘客可能会被困在荒无人烟的地方。也许超级高铁的设计中可以加入一种机制,打破某些部分的真空,允许乘客下车和逃生。但是,这并不容易,因为这可能引发第二种灾难情景。
如果密封件破裂,开口立即会以令人难以置信的速度吸入空气,填补里面的真空。这将产生一种空气冲击波,以相当于音速的速度沿着管道传播。如果管道在后面爆裂,列车将受到巨大的、可能致命的加速冲击,然后在没有刹车的情况下超过 1000 公里的速度向前推进。如果管道在前方发生故障,列车也同样将受到空气波的冲击,列车及其内部的所有人都会立即被毁灭。更糟糕的是,任何事故都不只影响单列列车。冲击波会毁掉整个超级高铁内部的所有人与物体。
工程学或许能够帮助解决这个问题,但这又会涉及到成本和实用性。真空管道会不会有许多特殊的部分,能够迅速部署巨大的阀门来保持真空?这些特殊的部分能抵挡住即将到来的冲击波?或者,这些特殊部分会不会成为避免更大灾难的"牺牲品"?
最后,列车撞上管道可能足以把后者炸开,哪怕是一颗小口径的子弹也可能摧毁整个超级高铁系统,并杀死里面的所有人。因此,超级高铁将需要大量的监控和安全措施,无论是真空管道内部还是外部都是如此。
超级高铁的利弊
超级高铁有很多优势。这将是一种更快的出行方式,将极大地减少与交通相关的温室气体排放,并帮助对抗气候变暖。但其缺点也相当多,其中如何确保安全和获得足够建设成本最为紧迫。
建设超级高铁是可能的。但是,就像在火星上建立定居点一样,最大的问题可能是人们到底有多需要它?
2022-12-19 17:38:46相关文章
- 美国法院裁定阿里须为Squishmallows玩具侵权案答辩
2023-12-28 19:59:34
- 小米汽车传员工3700人 雷军称小米汽车不可能卖9万9
2023-12-28 19:41:57
- 国家新闻出版署:认真研究《网络游戏管理办法(草桉徵求意见稿)》关切 实行前进一步完善
2023-12-28 19:14:56
- 天猫新规可以无条件申请“仅退款”了?淘宝天猫又离狗多多零元购近了一步
2023-12-28 18:57:55
- 印度以打击金融犯罪为由逮捕了两名 vivo 高管
2023-12-26 16:49:01
- 在国外微信收不到国内信息?微信和WeChat将被拆分
2023-12-15 10:40:15
- 苹果iPhone15 系列手机发布最新消息 预计上市发布时间9月
2023-08-06 23:21:02
- 华为将发布鸿蒙HarmonyOS4操作系统 功能五大升级支持设备清单
2023-08-06 23:17:37
- 整治自媒体网红账号 400万粉丝网红发布擦边视频被无限期封禁
2023-07-12 09:56:09
- 网传微信文件传输助手是真人是真的吗?微信官方回应
2023-06-27 15:53:32
- 电信移动送手机成了“信用购”?你上了运营商的贷款套路了吗?
2023-06-12 17:18:55
- 中国电信广东地区崩了无信号 客服回应已在核实处理
2023-06-08 15:39:04
- 消息称小米新能源汽车价格表正讨论定价区间:双版本不同配置,高配或超 35 万元
2023-03-06 12:56:03
- 华为因制裁被传或分拆剥离手机业务? 内部人士回应:可能性不大.
2023-03-05 23:26:41
- OPPO正式发布安第斯智能云,让终端更智能
2023-02-24 16:02:27
- 华为与OPPO签订全球专利交叉许可协议 包括5G蜂窝通信专利
2023-02-24 16:02:26
- 老蛙将推MINI镜头新品:目前未知具体规格 官宣将于12月20日发布
2023-02-24 16:02:26
- 首发全新35mm定制光学系统 努比亚Z50性能同样强悍
2023-02-24 16:02:25
- Redmi K60屏幕细节曝光:全系标配2K护眼柔性直屏+5000mAh大容量电池
2023-02-24 16:02:25
- OPPO Find N2今天发 合金金属折叠屏更轻了
2023-02-24 16:02:24