【文/觀察者網(wǎng) 劉程輝】兩個(gè)世紀(jì)以來，用真空管道造一條時(shí)速上千公里的超級(jí)鐵路，一直是科學(xué)家和工程師們的夢想。12年前，美國億萬富翁馬斯克提出的“超級(jí)高鐵”（Hyperloop）一度重燃了人們的希望，但終因無法解決壓力差和嚴(yán)重磁阻等難題而無奈下馬。

“在地球的另一端，中國通過技術(shù)創(chuàng)新和工程經(jīng)驗(yàn)，破解了導(dǎo)致馬斯克項(xiàng)目失敗的核心難題。”香港英文媒體《南華早報(bào)》3月19日?qǐng)?bào)道注意到，中國已在山西省建成了一條2公里長的磁懸浮超級(jí)高鐵測試線路，并于去年在低真空管道中成功實(shí)現(xiàn)懸浮高度22厘米、航跡偏差近零的1000公里/小時(shí)級(jí)別的測試。這套系統(tǒng)通過光纖傳感器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)超導(dǎo)電流，并配備耐壓艙體和應(yīng)急氣閘，解決了馬斯克方案中緊急制動(dòng)和乘客安全等方面的致命缺陷，中方還利用模塊化預(yù)制管道降低了60%的成本。

2017年7月，美國超級(jí)高鐵首次全面測試，時(shí)速僅113公里 視覺中國

2013年，馬斯克提出“超級(jí)高鐵”概念。根據(jù)其設(shè)想，搭載乘客的懸浮吊艙被送入近乎真空的管道中，以高達(dá)1200公里的時(shí)速運(yùn)行。當(dāng)時(shí)曾有美媒自豪地表示，美國“超級(jí)高鐵”上馬之日可期，正朝最終投入商業(yè)運(yùn)營快速邁進(jìn)。

然而，在電動(dòng)汽車、衛(wèi)星星座和火箭等領(lǐng)域取得巨大成功的馬斯克，最終在“超級(jí)高鐵”項(xiàng)目上吃了敗仗。他面臨的難題幾乎是難以逾越的：200倍于飛機(jī)艙壓的壓差、易泄漏的混凝土結(jié)構(gòu)、磁阻失控，以及軌道毫米級(jí)精度的高要求。

《南華早報(bào)》形容，“超級(jí)高鐵”的失敗已成為西方科技傲慢的一個(gè)象征。

但在地球的另一端，中國破解了密碼，并改寫了規(guī)則。

超高速低真空管道磁浮交通系統(tǒng)全尺寸試驗(yàn)線 中國中鐵

2021年9月，由山西省和航天科工集團(tuán)合作共建的超高速低真空管道磁浮交通系統(tǒng)全尺寸試驗(yàn)線項(xiàng)目獲批立項(xiàng)，這是我國首條高速飛車全尺寸試驗(yàn)線。試驗(yàn)線利用超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)、低真空管道技術(shù)和超導(dǎo)同步直線電機(jī)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)最大速度1000公里/小時(shí)“近地飛行”。

試驗(yàn)線一期全長2公里。2023年1月，首次超導(dǎo)航行試驗(yàn)在山西省大同市陽高縣的高速飛車試驗(yàn)基地取得成功。

2024年8月，試驗(yàn)線一期在陽高縣成功完成低真空環(huán)境下系統(tǒng)集成演示驗(yàn)證試驗(yàn)， 并通過山西省科技廳現(xiàn)場測試檢查。標(biāo)志著該項(xiàng)目具備項(xiàng)目驗(yàn)收的條件。

上個(gè)月發(fā)表于中國科技類權(quán)威期刊《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》的一篇同行評(píng)議論文，首次詳細(xì)介紹了這項(xiàng)工程的相關(guān)細(xì)節(jié)。

在論文中，中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司橋梁工程設(shè)計(jì)研究院總工程師徐升橋，揭示了中國工程師是如何將鋼-混凝土復(fù)合真空管道、人工智能驅(qū)動(dòng)磁阻尼器、軍用級(jí)精度施工以及從其他高速鐵路項(xiàng)目中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行徹底融合，從而解決了超級(jí)高鐵面臨的難題。

超級(jí)高鐵的一個(gè)致命缺陷是對(duì)昂貴金屬管道的依賴。中國的解決方案是：采用結(jié)合鋼殼和真空密封混凝土的復(fù)合N形梁。

在管道內(nèi)部，中方團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)由環(huán)氧樹脂涂層鋼筋和玻璃纖維增強(qiáng)材料構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以消除磁阻力——這項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新將能量損失削減了三分之一以上。在外部，他們使用波紋鋼伸縮縫來適應(yīng)溫度變化，而激光引導(dǎo)的張力網(wǎng)格確保了在數(shù)公里范圍內(nèi)的對(duì)齊精度在0.05毫米以內(nèi)。

“鋼材抵抗拉力，混凝土承受壓力，它們共同構(gòu)成了一個(gè)氣密堡壘。”徐升橋及其團(tuán)隊(duì)寫道。

試驗(yàn)表明，盡管經(jīng)歷了寒冷的冬天和溫度高達(dá)45攝氏度的夏天，這些管道仍能保持接近真空的完整性——這對(duì)業(yè)界而言曾經(jīng)是不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

在時(shí)速達(dá)到1000公里時(shí)，磁阻力會(huì)呈指數(shù)級(jí)上升。馬斯克的團(tuán)隊(duì)曾為鋼材產(chǎn)生的渦流而苦惱。

但徐升橋團(tuán)隊(duì)對(duì)核心部分進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)：重新定位超導(dǎo)線圈以優(yōu)化磁通量，同時(shí)用低碳鋼網(wǎng)格取代了傳統(tǒng)的鋼筋。

他們還利用激光校準(zhǔn)軌道模塊，使預(yù)制軌道對(duì)接精度達(dá)到0.1毫米，消除了振蕩風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)真空環(huán)境，研究人員還對(duì)混凝土進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)混凝土在真空中會(huì)碎裂。徐升橋團(tuán)隊(duì)介紹，他們通過混合玄武巖纖維、硅粉，配合預(yù)真空養(yǎng)護(hù)解決了這個(gè)問題。

試驗(yàn)證明，中方團(tuán)隊(duì)研發(fā)的混凝土能夠在數(shù)十年內(nèi)承受接近真空的壓力而不開裂。

2022年11月25日，北京展覽館，“奮進(jìn)新時(shí)代”主題成就展。低真空管道磁懸浮高速飛車模型。 視覺中國

在2024年7月的一次試驗(yàn)中，中國的科學(xué)家和工程師們創(chuàng)造了歷史——在一個(gè)低真空管道內(nèi)，一輛高速飛車完美地懸浮在22厘米的高度，在一條2公里長的軌道上實(shí)現(xiàn)了航跡偏差近零的1000公里/小時(shí)級(jí)別的測試。

管壁上的光纖傳感器檢測到微小的移動(dòng)，觸發(fā)對(duì)超導(dǎo)電流的實(shí)時(shí)調(diào)整。應(yīng)急氣閘和耐壓艙解決了一直困擾超級(jí)高鐵的人員安全問題。

“這次試驗(yàn)是國際上的一個(gè)里程碑，它是首次在低真空環(huán)境中對(duì)時(shí)速1000公里的超導(dǎo)電動(dòng)懸浮系統(tǒng)進(jìn)行的綜合驗(yàn)證，成功地在系統(tǒng)層面展示了多項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)技術(shù)?！毙焐龢虻膱F(tuán)隊(duì)寫道。

報(bào)道總結(jié)道，馬斯克的“超級(jí)高鐵”因其復(fù)雜性而失敗，中國人則很好地利用了模塊化理念，比如預(yù)制的管段可以大規(guī)模生產(chǎn)，將成本削減了60%；分布式真空泵降低了能源消耗，而人工智能算法可以預(yù)測維護(hù)需求。

根據(jù)研究人員的設(shè)想，中方的項(xiàng)目并不局限于當(dāng)前試驗(yàn)，而是一個(gè)可擴(kuò)展的系統(tǒng)，計(jì)劃在未來幾年內(nèi)擴(kuò)展軌道長度。

徐升橋團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，項(xiàng)目的成功試驗(yàn)也得益于中國自身豐富的高鐵建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在自動(dòng)焊接、毫米級(jí)測量以及嚴(yán)格的碰撞測試等方面都是如此。

《南華早報(bào)》稱，中方的項(xiàng)目未來仍需要克服一些難題。比方說，僅修建一條商業(yè)化的京滬線就需要數(shù)千億元人民幣的高昂成本；更長的管道中的熱膨脹問題以及乘客應(yīng)急方案仍未經(jīng)過測試。

即便如此，中方傳達(dá)的信息十分明確——對(duì)于馬斯克拋棄的夢想，中國正在書寫另一種結(jié)局，而這一次很可能會(huì)成功實(shí)現(xiàn)。

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