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IT|马斯克畅想的“超级高铁”物理上可行 但面临三大工程挑战

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 。
IT|马斯克畅想的“超级高铁”物理上可行 但面临三大工程挑战
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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 ， 或者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 。
【IT|马斯克畅想的“超级高铁”物理上可行 但面临三大工程挑战】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？ （小小）

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