馬斯克暢想的“超級高鐵”物理上可行,但面臨三大工程挑戰(zhàn)
據(jù)國外媒體報道,從物理角度來看,特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克想象的Hyperloop是可行的,但在實際建設(shè)過程中,它面臨著三個巨大的工程挑戰(zhàn),即重力問題,真空管道鋪設(shè)和如何預(yù)防災(zāi)難。
在大氣層中,幾乎每輛車的速度都受到空氣阻力的限制,降低氣壓可以讓它們移動得更快高速列車放在真空管里,可以以接近音速的速度行駛這就是馬斯克設(shè)想的超級高鐵概念
其實這種想法并不新鮮幾個世紀(jì)前就有人提出過類似的建議物理學(xué)家認(rèn)為這一想法是可行的,但工程師指出,在實際建設(shè)中存在許多棘手的問題可是,幸運的是,可能有辦法解決這樣的工程問題
目前,馬斯克的超級高鐵主要面臨三類挑戰(zhàn):
1,重力問題
人類對加速度的承受能力是有限的,這就是所謂的重力加速不僅僅是踩油門,還要保持勻速轉(zhuǎn)彎那么,能不能在不讓人惡心或頭暈的情況下加速呢絕對的商用噴氣式飛機的速度超過每小時800公里他們的高度不斷攀升或下降,有時甚至需要把機身翻過來,被氣流擠壓它們從飛行速度減速到滑行狀態(tài)只需要幾秒鐘可是,大多數(shù)時候,人們并不感到惡心或害怕整個系統(tǒng)的效率是驚人的,也許超級高鐵可以效仿
但是兩者也有很大的區(qū)別畢竟飛機是在空中飛,而超級高鐵是在地面跑鋪設(shè)一條又平又直的真空管道需要做很多工作,但工程師們以前也做過這樣的事情,比如修建艾森豪威爾州際公路系統(tǒng),也就是挖隧道穿越山峰,架橋或海底隧道穿越海灣,平整崎嶇的地形這些工程挑戰(zhàn)是可以克服的
2.真空導(dǎo)管
超級高鐵本質(zhì)上是一條長長的真空密封管道里面幾乎沒有空氣,當(dāng)然也不會有阻力,這也是為什么高速列車可以在里面行駛得這么快,時速可能超過1223公里可是,在一個巨大的空間中保持這種真空將是一個巨大的挑戰(zhàn),這里的氣壓約為地球大氣壓的千分之一
每當(dāng)乘客進(jìn)入或離開系統(tǒng)時,超級高鐵必須短暫開啟因此,車站需要聯(lián)鎖一旦乘客上車,真空管就會互鎖,周圍的空氣就會被抽出來當(dāng)內(nèi)部變成真空時,它在另一側(cè)打開,讓火車進(jìn)入軌道
為了保證結(jié)構(gòu)的完整性,這條巨大的管道很可能是由鋼材制成的,而不是宣傳資料上看到的奇幻材料如果把鋼焊接在一起,會大大防止漏風(fēng),但也會像一個巨大的鐵塊一樣,伴隨著熱量的變化而膨脹收縮此外,這將需要大量的工程設(shè)計,使結(jié)構(gòu)移動自如相反,如果系統(tǒng)由大量小鋼管通過接頭連接而成,這些接頭必須能夠保持真空的完整性這個項目必須是完美的,因為如果一個接頭失敗,后果將是災(zāi)難性的
3.防災(zāi)
超級高鐵之旅可能以災(zāi)難告終至少有兩種方式。
首先,火車可能會因為很多原因停下來伴隨著空氣供應(yīng)的減少,乘客可能會被困在荒蕪的地方也許可以在超級高鐵的設(shè)計中加入一個機制,打破某些部位的真空,讓乘客下車逃生可是,這并不容易,因為這可能會引發(fā)第二次災(zāi)難
如果密封破裂,開口會立即以令人難以置信的速度吸入空氣,填充內(nèi)部的真空這將產(chǎn)生一個空氣沖擊波,它以相當(dāng)于音速的速度沿著管道傳播如果管道在后面爆裂,列車會受到巨大的,可能致命的加速度沖擊,然后以1000多公里的速度向前行駛,不剎車如果前面的管道發(fā)生故障,火車也會受到空氣波的沖擊,火車和里面的每個人都會立刻被摧毀更糟糕的是,任何事故都不會只影響單趟列車沖擊波會摧毀超級高鐵內(nèi)部的所有人和物
工程可能有助于解決這個問題,但會涉及成本和實用性真空管道里會不會有很多特殊的零件可以快速調(diào)配巨大的閥門來保持真空這些特殊部位能承受即將到來的沖擊波嗎或者說,這些特殊的部分會不會成為受害者以避免更大的災(zāi)難
最后,火車撞管道可能足以炸掉后者哪怕是一顆小口徑的子彈,也可能摧毀整個超級高鐵系統(tǒng),殺死里面的所有人因此,超級高鐵將需要大量的監(jiān)控和安全措施,包括真空管道內(nèi)外
超級高鐵的利與弊
超級高鐵有很多優(yōu)點這將是一種更快捷的出行方式,將大大減少與交通相關(guān)的溫室氣體排放,有助于對抗氣候變暖但缺點也很多,其中如何保證安全,獲得足夠的建設(shè)成本是最迫切的
建造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需要多少
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