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Hyperloop: "科技狂人"的交通新概念

数说Hyperloop

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轨道舱内的空气压力是火星大气压力的1/6

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在最初设计中,每位乘客只能携带2个包裹搭乘列车。

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大型的“胶囊”车体除了可以运送乘客,还可以装载3辆全尺寸汽车。

4×6

乘客乘坐的“胶囊”尺寸宽4.43英尺,高6.11英尺。

20

运营后的票价预计单程只有20美元,相比飞机火车要便宜多了。

23

当列车在轨道舱内运行时,两个“胶囊”车体间距为23英里。

28

一个“胶囊”车体满员可以搭乘28位旅客。

30

两次列车的发车间隔最短可以达到30秒。

35

乘坐这种列车从洛杉矶到旧金山只需35分钟。

760

该列车的设计时速为760英里/时(相当于1220公里/时)。

900

列车预计的最佳行驶距离在900英里(相当于1500公里)之内,如果你的旅行距离还要远一些,建议你还是搭乘超音速飞机吧。

6800

如果仅运送乘客,那么“胶囊”车体自重为6800磅;而打造可以货运的车体,自重将增加到7700磅。

2.8万

列车预计每年将消耗2.8万马力的能量,但铺设在轨道表面的太阳能面板每年产生的能量远高于此。

135万

每一个“胶囊”车体的造价预计为135万美元。

740万

列车预计每年可单向运送旅客740万人次,每个小时的客运量就能达840人。

60亿

整个新项目的造价预算为60亿美元,但要满足客货两运,造价会提升至75亿美元。

684亿

美国加州高铁计划的造价预算到达684亿,也许正是因为“高造价、低时速”才让埃伦*穆斯克推出了Hyperloop计划。(数据来源:网易)

8月8日,美国特斯拉汽车公司(Tesla Motors)发布了2013年第二季度财报,引来狂热关注。该公司业绩远超预期,今年股价已上涨347%,公司创始人兼CEO埃伦*穆斯克(Elon Musk)更因此获得430万美元股票期权奖励。

8月12日,穆斯克再次引发全球关注。这位科技狂人公布了其全新运输概念体系Hyperloop系统的alpha版设计。

全新运输概念体系

Hyperloop系统是一套全新的运输概念体系,穆斯克将其称为继汽车、火车、飞机、轮船之后的第五代现代交通工具。

据穆斯克介绍,该系统将铝制的“胶囊”状车体,放置在一个密闭的钢制低压管道中,通过内置的气压转换装置,将“胶囊”前方的空气阻力转化为后方的动力,然后像发射炮弹一样将其“发射”至目的地。

穆斯克戏称:“整体设计就像是猎枪枪管那样。”他还将该系统描述为“协和式超音速喷射客机、电磁轨道炮和气悬冰球台面三者的混合体”。

在设计中,Hyperloop系统主体由两条可同时双向运作的低压架空管道,以及70架“胶囊”形状铝制车体构成。车体设计的理想速度是760英里/时,最高速度可达800英里/时。每部车最多载28位乘客,发车间隔2分钟。在高峰或繁忙时段,发车间隔可缩至30秒,保证同时有40部车运作。

“胶囊”车体被安装在铬镍铁合金制作的滑板上。这种滑板质地很薄,可经受高温高压,已被穆斯克的太空探索科技公司(Space X)广泛应用于太空产品中。在车体前部有两个像协和喷气式客机那样的喷气口,一个电动涡轮压缩机会不断压缩前部进入的空气,然后送入滑板和车体,目的就是排走在车前段那股会随着运行而累积的空气阻力。

滑板上有切口,可以吸入空气在车底制造一股气垫,将列车浮在管道中间。在滑板中还有磁体,激发电磁脉冲,可以让车体获得最初的推动力,然后由发动机推动车体前进。车内虽然有电池,不过其主要是制造自身气垫之用。在管道内,约每110公里就会有一个外部线性电动机为列车补充动力。

架空管道置于多座高度为30米的铁塔上,支撑柱相隔50—100码,于加州的5号州际公路附近平行而建。这样可以尽量减低其对环境的影响,也可以最大限度减少土地的使用。同时,保持管道直线以减少列车转弯时产生离心力对乘客造成的影响。

独立的能源系统

穆斯克曾这样形容Hyperloop:“这套系统在我心中是这样的,它不会彼此相撞,也不会受天气影响,比子弹头列车要快上3—4倍,平均速度是飞机的两倍。从洛杉矶到旧金山不超过30分钟。Hyperloop会由太阳能驱动,太阳能一天产生的电量足以支持系统的日常用电。”

从公布的方案中不难看出,Hyperloop拥有独立的能源系统。架空管道上部铺满了太阳能面板,除了每年2.8万马力的消耗,这些设备产生的电能足够整个系统维持运行。此外,利用电池还可以将富余的电能存储起来,供夜晚和阴天使用。

尽管目前有关Hyperloop能源系统的详细信息尚未公布,但坐拥阳光电城公司(SolarCity)的穆斯克,手握美国最大太阳能发电系统供应商的先机,以及在美国成功建设城际间电动车充电网络的经验,对于Hyperloop的太阳能系统可算是手到擒来了。

突显的经济效应

很难想象,Hyperloop的创想或许是因为穆斯克对美国加州“高铁”项目的不满。他在自己的博客上表示:“当加州高铁项目获得核准时,我曾相当失望,因为我知道许多人也有着同样的想法。打造全球每英里(约合1.61公里)造价最高、最慢的高速列车,这怎么能让它代表着硅谷和喷气推进实验室的家园——这里做出了一些不可思议之举,如索引全球所有的知识和把探测器送上火星。”

穆斯克在接受彭博社采访时表示,相比高铁和飞机,Hyperloop系统可以极大地节省人们的时间。此外,该系统不仅避免了土地使用权的纠纷,其最低造价仅需60亿美元,不到加州高铁项目造价的1/10。即使要装人载车,建设费用也不会超过100亿美元。

从洛杉矶到旧金山,以高铁每小时164英里的速度来算,需要2.5小时,估计车票将在105美元左右。哪怕是乘坐飞机,纯飞行时间也需要1小时。而Hyperloop只需要耗时35分钟,票价大概在20美元左右,可谓是既经济又高速。

而在安全性方面,由于管道是密闭的,可以克服各种天气影响,此外,还可以通过增加减震装置和管道铺设的灵活性来减少来自地震的影响。即使前一个车体出现问题,后面所有的“胶囊”都会紧急刹车。车体内还会提供足够的氧气,就像飞机上有氧气面罩一样。综合来看,Hyperloop比其他运输工具更加安全。

Hyperloop并不孤单

穆斯克的创想并非前无古人。早在41年前,就有一位科学家想到了类似的设计理念,这就是美国兰德公司的R*M*索尔特。

当时,索尔特将此列车称为“极高速运输系统(VHST)”。其设计就是将电磁悬浮汽车置于地下真空的密封管道中,来运输乘客,从而让乘客在短时间内快速地到达目的地。不过,这种方法却遭到了马斯克的否决,在马斯克看来,索尔特的这种密封的通道“总会有缝隙,或者每隔几百英里就会有裂缝,整个系统也将因此会停止动作。”

此外,一家位于美国科罗拉多州的ET3公司也已经开始着手类似的研发了。该公司的设想是一个叫做真空管道高速交通(Evacuated Tube Transport)的项目。其原理和实现效果与Hyperloop十分类似。

ET3公司称,其项目的动力供应采用的是磁悬浮技术,处于一个几乎没有摩擦力的环境中,以某种弹射装置发射出去,无间断地驶往目的地。乘客乘坐一个类似梭子般的车厢,每一个梭子重达183公斤,长16英尺(4.87米),能容纳4至6名乘客,还有存放行李的货厢。链接两个目的地的管道跟高速铁路一样,会搭建在地上。按照预想的规划,这样的管道或许可以“附着”到既存的高速铁路架桥上,以节省路线资源与基础设施搭建成本。

速度方面,ET3公司的设计为4000英里/时。从旧金山到纽约只需要45分钟,而从纽约至北京只需要2个小时。想象一下,建设一个横跨太平洋的管道似乎不太可能,但从阿拉斯加到俄罗斯或中国,在海底铺设管道还是可以实现的。

ET3公司称,相比现在昂贵的机票价格,他们的项目能够把从旧金山至纽约的旅行费用降低至100美元。此外,在今年年底前,他们还将搭建一段长度为3英里的管道来测试。但具体何时能够开始商业运作,目前还是个未知数。

“未来”言之过早

穆斯克公布Hyperloop设想之后,遭到了来自多方的质疑。一些加州议员表示,该项目短期内不太可能开建,也难以给公众带来任何利益。

加州议会装配运输委员会主席邦尼*洛温塔尔说:“我觉得这是个了不起的创意,但从设想到落实仍有很长的路要走。”她补充表示,“在加州开展大型基建项目非常困难。我们有着非常复杂的资金来源、而且要考虑环境保护、地震断层和土地征用问题——这也只是其中的一小部分问题而已。”

此外,一些评论家指出,在Hyperloop系统中维持如此长距离的管道,需要大量的能量,同时会产生大量的空气摩擦和热量,这些热量或许就会毁坏车体本身和整个运作机制。而来自压力的挑战同样不小,任何离地100英尺的建筑都会承受一定的风压,风向可能是单向或者是多向。Hyperloop能否承受这些压力也都是问题。

穆斯克也表示,在1000英里以内,连接两个人口流动量较大的城市,Hyperloop系统将比飞机更具优势,因为不需要较长的起落时间。他说:“从洛杉矶到旧金山,或者纽约到华盛顿,Hyperloop都会是更好的选择。而1000英里以上的路程,管道的建设成本将会过高,相对而言并不那么适用。”

穆斯克还宣称,自己目前已经没有多余的精力去分心在Hyperloop系统上。他表示:“我只是提出方案,它是一个开源设计。它显然可以变得更好,可以修正错误,优化设计。”不过,如果一直没人将Hyperloop化为现实,几年之后,或许穆斯克会把其纳入到特斯拉公司之中。

链接

埃伦*穆斯克——“狂人日记”

1971年,出生在南非;

1981年,拥有第一台计算机并自学编程;

1983年,以500美元出售了自己第一个名为Blastar的商业游戏软件;

1988年,高中毕业,不服兵役镇压异族,选择移民美国;

1992年,在皇后大学学习两年后离开加拿大,转而到宾夕法尼亚大学学习商业和物理,后从宾夕法尼亚大学沃顿商学院毕业获学士学位,又留校一年获第二个学位:物理学士学位;

这个时候,穆斯克就开始考虑三个最想涉足的领域,这三个领域在他看来都将深刻影响人类未来发展的领域,它们分别是:互联网、清洁能源、太空。

1995年,在斯坦福大学学习材料科学和应用物理硕士课程,但只待了两天就辍学。与兄弟一起创办CMS公司,为新闻机构开发在线内容出版软件Zip2;

1999年,康柏公司AltaVista部门以3.07亿美元现金和3400万美元股票期权收购ZIP2;

1999年,合伙创办全球最大在线支付公司PayPal;

2002年,以15亿美元价格将PayPal卖给全球最大的网商eBay;

2002年,创办空间技术公司Space X,并兼任CEO和CTO。先后研制出Falcon 1、 9火箭和Dragon飞船,成为首家NASA选中的第三方空间技术公司,SpaceX的愿景是开拓私人及商业空间运载、太空开发等;

2004年,创办电动汽车公司Tesla Motors,作为公司联合创始人和总设计师,推出惊艳的高端电动跑车Tesla Roadster等;

2006年,投资全美最大家庭装太阳能公司SolarCity,是最大的股东和董事会主席。该公司由穆斯克的表兄妹创办,是美国最大的太阳能发电系统供应商,目前正在拓展电动汽车充电业务。

如今,穆斯克集工程师,企业家和慈善家各种身份于一身,也是美国最年轻的亿万富翁之一。他被媒体誉为现实版的“钢铁侠”。他坚定地说:“我要在火星上退休。”

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