“我們抱歉通知您，您乘坐的航班，由于天氣原因，現不能起飛，起飛時間待定。”乘坐飛機時，我們有時會聽到這樣的提示。更為糟糕的，有時可能經過幾個小時甚至更長時間，情況還沒有什么改觀。

科學總能給人以驚喜。不久的將來，一種被稱之為“超級高鐵”的新型交通工具會讓你遠離飛機晚點的苦惱。不久前，美國超級高鐵公司Hyperloop One在美國內華達沙漠里展示了超級高鐵以接近音速的速度，用管道膠囊運送人和貨物，引發了人們廣泛關注。根據設想，它的時速比飛機快30%以上，且行駛不受天氣影響。換句話說，它很有可能是飛機的“終結者”。

超級高鐵為什么那么快

2013年，埃隆·馬斯克首次提出“超級高鐵”的概念，這一設計速度超過飛機的新型交通工具就備受世人矚目。

埃隆·馬斯克被稱之為“科技狂人”“現實版鋼鐵俠”，他完成了私人公司發射火箭的壯舉，生產出特斯拉電動汽車，打造出世界最大的網絡支付平臺PayPal。很多人相信，馬斯克將領導這項運輸革命取得成功。

在馬斯克的設想中，超級高鐵在近乎真空的密封管道中，懸浮在空氣墊之上，通過直線電機和空氣壓縮機提供動力，驅動加壓之后的旅客艙高速移動。馬斯克預計超級高鐵時速接近音速，最高可達1200多公里。

時速1200公里是什么概念？目前商業航空飛機平均時速為900多公里，上海磁懸浮列車最高時速為500公里，協和式超音速客機最高時速2300多公里。如果你乘超級高鐵出行，不到1小時就可從北京抵達上海，35分鐘即可從美國洛杉磯抵達舊金山。

“這樣一輛在地上行進的交通工具，如何做到超越飛機的時速？”石家莊鐵道大學交通運輸工程實驗中心常務副主任、副教授劉博航解釋說，影響交通工具速度的不僅僅是地面的摩擦，還有空氣的體量。與汽車、火車等常見的交通工具相比，超級高鐵最大的優勢就在于其運行的真空管道中空氣阻力特別小，在高速運動時就會達到能耗小、速度高的效果。以上海磁懸浮列車為例，雖然不與地面形成摩擦，但是當它的時速達到400公里，空氣阻力就已超90%，更不用提有地面摩擦阻力的交通工具。

劉博航認為，如何制造出類似超音速飛機飛行時那種真空環境將是超級高鐵成功與否的關鍵。

飛機飛得越高，空氣越稀薄，阻力就越小。在地面時，當交通工具面對1個大氣壓，目前運營速度極限是400公里；在4000-6000米高空，有0.5個大氣壓，經濟時速在400-800公里之間；在10000米高空，只有0.2個大氣壓，經濟時速在800-1000公里；在15000米高空，只有0.05個大氣壓，超音速飛機在這里暢行，經濟時速可達2000公里。

根據馬斯克的設想，超級高鐵將在近乎真空的密封管道中運行。這種管道大幅減少懸浮艙運行的空氣阻力，相當于在萬米高空中飛行，就像一顆炮彈被發射到目的地。

“目前，建設超級高鐵所需要的真空管道制造技術、磁懸浮技術、車輛的進站技術等在內的主要技術的理論模型和實驗室實驗已基本完成。”劉博航認為，超級高鐵一旦成功將會為交通運輸行業帶來巨大改變。

然而，理想很豐滿，現實卻很骨感，由于技術和成本等原因，超級高鐵短時間內還難成現實。

超級高鐵技術難度有多大

“真空管道技術和磁懸浮技術在理論上可行，磁懸浮鐵路還在我國首次進行了實際運營。”劉博航介紹說，但人類從未制造過如此體積巨大、保持時間長、安全系數高的真空管道系統。目前，現有技術尚無法就管道漏氣、路基穩定性、突發事故處理等給出系統合理的解決方案。如果系統的安全穩定性無法得到有效保障，一旦發生事故，可能會損失巨大。

我們知道，輪軌式高鐵列車利用鐵路軌道進行導向，磁懸浮列車通過設置在線路兩側的電磁鐵進行導向，即使是汽車，也通過駕駛員的方向盤進行導向。根據研究結果顯示，當旅客艙以230米/秒高速運行之時，僅僅偏離中心線1毫米，就會帶來可怕的撞擊和振動。

如何對超級高鐵進行有效導向，避免旅客艙撞擊管壁造成行車事故，成為超級高鐵運行的一大考驗。“磁懸浮軌道技術在實際運營中對路基穩定性要求苛刻，更何況超級高鐵。”劉博航認為，超級高鐵系統在現有技術條件下無法保證能夠有效控制事故的頻率。

“到目前為止，超級高鐵的制動方式依舊處于概念和初步模擬階段。”有專家認為，能否實現高速中快速制動，是保證乘客生命財產安全的關鍵所在。以輪軌式高速動車組為例，它采用復合制動系統，有多達9種制動方式可以分級或者混合使用。而列車從制動到停車的距離，與列車的速度成正比，一般而言，時速120公里及以下的列車，制動停車距離約為800米，而時速300至350公里的高鐵列車，制動停車距離長達5至6公里。輪軌式動車組實施全方位的緊急制動，也需要數公里才能停下，時速1200多公里的超級高鐵僅憑著稀薄空氣提供的制動力，就想實現安全停車，顯然過于樂觀了。

劉博航認為，超級高鐵建設將是多個精密系統的高度復雜耦合。這些系統至少包括真空加減壓系統、路基系統、軌道系統、信號系統、供電系統、車輛系統、調度系統，將可能產生電磁干擾、磁場變異等一系列新問題，這些問題還需要在實際運行中發現并加以合理解決。此外，管道中處于準真空狀態，但是車輛中又必須保證適宜人體的舒適環境，如何達到內外環境統一的標準，也是一個難題。

除了一些技術難題需要克服外，超級高鐵的成本也是橫亙在夢想和現實之間的一道坎。

軌道交通領域的技術權威、西南交通大學牽引動力國家重點實驗室教授、兩院院士沈志云曾評論說：“真空管道運輸技術的原理雖然簡單，但實現運行起來卻很困難。最主要的原因，同磁懸浮列車一樣，是技術不成熟，成本過高，與其他運輸方式不兼容，與運輸市場格格不入。”

早在20世紀70年代即由原西德和日本分別研發成功磁懸浮列車，而直到2004年，首條商業運營的高速磁懸浮列車線路才在上海建成。有專家認為，超級高鐵最大的挑戰不在于技術，而在于證明它的商業可行性，否則就會像協和超音速客機一樣走向失敗。協和超音速客機因運營成本過高，于2003年退役。

中國有望率先突破

到2015年底，我國高鐵運營里程達1.9萬公里，居世界第一，占世界高鐵總里程的60%以上。以高鐵為骨架的快速客運網已基本覆蓋50萬以上人口城市。7月15日，我國自行設計研制、全面擁有自主知識產權的兩輛中國標準動車組，以420公里的時速完成交會實驗，成為世界上首次利用擬運營動車組進行時速400公里以上的實驗。

“在長距離高速度運輸中，美國和歐洲都是將飛機作為主要的交通工具。而我國在綜合考慮人口密度，經濟發展水平等因素的基礎上，將高鐵建設作為一項重要的國家戰略。”在劉博航看來，中國有著發展高鐵技術的沃土，在磁懸浮列車、動車的開發研究上走在世界前列，未來在超級高鐵的技術應用上有望率先取得突破。

早在2011年，全球第一個同時結合真空管道、磁懸浮及線性驅動的完整真空管道試驗平臺在我國西南交大超導與新能源研究開發中心誕生。但礙于實驗環線半徑僅6米，當時測試車輛的最高速度只達到了50公里/小時。

2015年底，第二代高速環線設備建成，西南交大的研發團隊將軌道鋪在管壁上，形成“壁掛式”磁懸浮列車，能有效解決實驗室中軌道半徑太小所帶來的離心力問題，常壓下的實驗車平均時速已經提升至82.5公里。該團隊成功將管道真空的極限壓強降到1335帕，這相當于抽掉了管道中99%的空氣。

目前，西南交大實驗的真空管道懸浮車最大瞬態時速達到108公里，無論高溫超導磁浮還是在真空管道磁浮領域的研究中，這都是實際運行的最快速度。同時，這也超過了國產常導中低速磁浮的運營時速。在該設備的第二階段調試中，有望突破時速200公里，將直接從實驗角度驗證高溫超導磁浮應用于超高速載人交通工具的可能性。

有專家認為，從某種程度上來說我國的進展要快于美國，美國的類似項目仍處在各部分獨立測試階段，比如Hyperloop One公司展示的只是推進系統，而西南交大的項目則已進入整體系統實驗階段，在項目開發上走得更快。

“超級高鐵集成了交通領域最先進的技術，是高速交通未來的發展方向。”劉博航預測，超級高鐵會在一些關鍵技術上率先取得突破，先建成“準超級高鐵”，并在技術成熟和成本下降的過程中，逐步走向現實。（記者 陳誠）