关于马斯克提出的“第五大交通工具”Hyperloop,你想知道的都在这里

【IT时代网、IT时代周刊锐观察】公共交通会以怎样的新形态呈现?Hyperloop给出了他们的答案,并且可能会出现在不远的未来。

与Hyperloop类似的想象,可以追溯至20世纪初,一些人对未来的交通运输狂想,只是当时囿于各种因素,使得这样的项目带有浓郁的科幻色彩。1972年时,Rand Corporation在研究报道中写道:“原理相当简单,电磁悬浮以及在疏散通道中推进汽车”,目标是打造非常高速的交通系统,简称为VHST(Very High Speed Transit System)。这个交通系统最终是由一系列的真空密封管组成,埋在地下,在几分钟、几十分钟内,就可将乘客运送至各地。这么多年来,该想法始终仅停留在人们的脑海中,从未付诸实现,直到埃隆·马斯克(Elon Musk)等的着手实践,才有了实质性的进展。

“第五大交通工具”

“超级回路”旅行胶囊模拟图

“超级回路”旅行胶囊模拟图

“超级回路”旅行胶囊模拟图

2012年,Hyperloop这一名称由马斯克提出,初期也仅仅是一个概念和想法。在2013年8月,马斯克却正式公布了Hyperloop的初步方案,开始接受公众的反馈信息。马斯克已经声明,不会就Hyperloop申请专利,他会推动Hyperloop成为开源项目。按照描述,Hyperloop是一个全新的超高速运输系统,它是“协和式飞机、轨道炮和空气曲棍球台的结合体”,该运输系统包括低压钢管和铝制胶囊式车身,舱体内部由气体提供保护,最高运行时速将超过每小时745英里(1200千米/时)。

这是什么概念?它会比高铁快三到四倍,平均速度会达到飞机的一倍。乘坐这样的交通工具,从纽约到费城,只需要10分钟时间,从旧金山到洛杉矶,仅需不到30分钟就可到达。整套系统低摩擦、低耗能,通过太阳能电池板就能供给日常的用电,乘客搭乘的“豆荚”舱,也不用像飞机一样,需要按时间来搭乘,而是随到随走,无需预订座位,一年可以运载1500万人次。一旦成真,世界上所有最快的高速铁路与之相比,全部会黯然失色。换句话说,乘客可以在陆地上体验“飞行”。按照马斯克的设想,它会是继飞机火车、汽车、轮船之后的“第五大交通工具”。

不过,虽然马斯克提出了Hyperloop,但他本人对此却分身乏术,因为,他还要运营特斯拉(Tesla)汽车和太空探索技术公司(Space X)的业务。此前,有消息人士已经透露,Hyperloop将由其他公司掌舵,而马斯克会有所参与。

三个团队

在马斯克公布Hyperloop的初步方案后,有三个团队出现了。第一个是马斯克组建的团队,他们将在德克萨斯州建造一条用于测试Hyperloop的轨道,以便于其他公司测试。

乘客在站台右侧候车区候车,货物从中部装卸

第二个团队叫Hyperloop Technologies。由知名的天使投资人、Uber的主要投资人谢尔文·皮什威尔(Shervin Pishevar)主导,这个团队被媒体形容为是“全明星阵容”,其汇聚了来自硅谷和华盛顿的超级巨星,其中大部分与马斯克关系密切。例如皮什威尔就是马斯克的密友,也是他第一时间鼓励马斯克将Hyperloop的设想公之于众。他的Sherpa Ventures主导了Hyperloop Technologies的种子轮融资。每当有新的进展,这支团队都会向Musk汇报,也会简单告知奥巴马总统。不过,Hyperloop Technologies的想法有所不同,他们决定将项目的重心放在货物运输上,让这个高速运行的“货仓”既可以在路面上行驶,又可以潜入水底。

第三个团队成立于2013年9月,名为Hyperloop Transportation Technologies(HTT)。它是美国加州一个初创企业融资平台JumpStartFund的子公司。JumpStartFund的CEO德科·阿赫伯恩(Dirk Ahlborn)说过,当马斯克提出Hyperloop计划时,公司便迫不及待的希望能够在Hyperloop计划中大展拳脚,随后邀请了前SpaceX项目主管MarcoVilla博士和美国土木工程协会的PatriciaGAlloway为Hyperloop计划提供技术咨询。

HTT方面提供的规划图

IT时代网、IT时代周刊记者也就Hyperloop项目的一些问题与HTT公司方面取得了联系,该公司人士告诉了记者一些最新进展:“我们将在2016年的第二季度,在quay valley建设8公里的whole scale hyperloop”,“我们在之后几个星期,会有一些新闻发布”。

据HTT方面介绍,Hyperloop有着超过400名专家的团队,工程师都以兼职形式工作,其中很多人来自NASA(美国国家航空航天局)、空中客车、Space X、特斯拉、雅虎、Salesforce等机构和企业,这些工程师们会依照自己的兴趣和特长,分成不同的工作小组。每一名工程师身怀绝技,而这些小团队也包括了线路规划、车舱设计和成本分析。“同事”间的交流大多是通过电子邮件惊醒,每周会定时举办项目进展讨论会。此外,HTT还与美国顶尖的学院和公司建立了合作关系及赞助关系。

从概念到细节

有这么多高人参与和推进,Hyperloop也取得了一定进展,它从最初的概念,演变成了点滴细节。Hyperloop将会通过点A至点B之间的低压管子加速装满乘客的“豆荚”——每个大约2米宽。这些“豆荚”并非行驶在铁轨或轮子上,而是被安装在铬镍铁合金制作的滑板上。这种滑板质地很薄,可以经受高压和高温。滑板上有小口,可以吸入空气形成一个气垫,这极大减少了该系统的摩擦力,在“豆荚”的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压缩前部进入的空气,然后送入滑板和“豆荚”。在滑板中有磁体,还有电磁脉冲,可以让“豆荚”获得最初的推动力,然后由发动机推动车舱前进。据称,其能耗很少,全部来自太阳能发电。

每个“豆荚”最多可载28名乘客,班次是2分钟/班,每个船舱在航行中的距离为23英里。按照这个运力计算,Hyperloop每小时能装载 840 名乘客。船舱的高速是得益于管道内的低压环境,按照马斯克的预想,管道的压力只是火星上的1/6,管道内将会保持真空。有趣的是,Hyperloop对乘客的体型有要求——乘客的尺寸最“宽”不能超过 4.43 英尺,身高也不能超过6.11英尺(1.86 米),乘坐时,将采用半躺的姿势。

乘客可以在旅行屏幕装置中选择不同的仿真虚拟环境,比如海底世界

Hyperloop舱配有电视机,乘客可以在旅途的过程中看电影或办公

商务舱的环境很奢华,总共可容纳8人

在“豆荚”内部,由于舱内比较狭窄,又没有窗户,设计师利用舱顶的虚拟现实屏幕,播出一些类似蓝天白云的画面,乘客也可以在旅行屏幕装置中,选择不同的仿真虚拟环境,比如海底世界等等。舱内并配有电视机,乘客可以在旅途的过程中看电影或办公,营造出一种开放感,从而消除乘客的幽闭恐惧症。此外,Hyperloop还提供商务舱,总共可容纳8人,甚至包括私人办公区。

 

这些“豆荚”将试图到达超音速的速度,“在管子顶部将会有更多表面区域(用于太阳能电池板)。”马斯克曾形容,“这类似于乘坐飞机旅行,将会有初始加速,一旦你达到既定速度,就会完全忽略这样的高速。”

与飞机不同,Hyperloop不会浪费能量爬到高海拔,而是把所有动能用到加速,最大速度后就会放慢,减速时能源就开始再生,因为Hyperloop能够自己补充能量,在系统中装上太阳能电板后,获得的能量将超过整个系统消耗的能量。

现在,设计团队正在努力研究,如何让汽车也能“坐上”Hyperloop

“相对于空气,车舱的前进速度刚好低于音速。管道内充满暖的顺风空气,‘豆荚’可以高速前进,不会突破音障”。“整体设计就像是猎枪枪管那样,在大部分旅程中管道是并排的,回路的两端密封。管道至于相隔50—100码的柱子上,乘客舱时速可达800英里。舱可以运送乘客,也可以运输汽车。采用高架结构,可以避免占用过多土地。管道可以沿着I-5高速公路(美国I-5公路连接洛杉矶和旧金山)建设”。

超回路路线的5号州际公路部分。初期路线显示为黄色,弯曲半径为红色

Hyperloop票价将比乘火车或者飞机更加便宜,撞机事件将更加罕见。“它不会从天空中坠落或者像火车一样脱轨。”据称,Hyperloop的能耗不到民航客机的1/10,噪音和废气污染接近于零。由于管道是密封的,因此可以在海底及气候恶劣地区运行而不受任何影响。Hyperloop建造的主要费用将来自于建造“管子”,在加州的路线主要与州际公路5号相平行,并贯穿整个乡村。“豆荚”将非常轻量化,使得“管子”能够搭在地面的桥塔上,从而减少建造费用,提高地震安全性并缓解通行权问题。

改进与质疑

Hyperloop听起来很浪漫,可是实施起来,存在的难度将远超特斯拉和Space X。首先,Hyperloop的雏形有许多不完善之处,比如,在马斯克的设想中,车舱的门朝上开启,但是JumpStartFund的CEO阿赫伯恩却认为,因为列车会行驶在低气压环境中,所以车舱需要厚实而牢固的舱门,这等于是说,马斯克的这个设想,是不合理的。于是HTT团队采用了名为“bubblestrategy”的设计思路,车舱配备有开放的车门和车窗。当乘客上车后,“豆荚”便自动套入“管道”外壳中,实现了封闭的车舱环境。外壳配备有空气压缩机和其他必须的配置,免去了开启厚重车门的能源浪费。

如果说这个只是Hyperloop落地的一个小小的插曲,真正的难题和疑问还在后面。按照发明家John Gardi的猜想,Hyperloop的风阻仍然是一个很大的问题,这会让其难以维持每小时600英里的高速运行。在John Gardi的设计中,“管子”内部也会出现摩擦。Gardi认为,这个问题可以通过测试解决,方法就是把空气全部抽走,为交通器制造一个真空环境。但马斯克曾说,Hyperloop不会在真空环境下运行,但如果让空气柱以超音速的速度运行,是需要巨大能量的,这就与低能耗相互矛盾了。

Hyperloop的构想遇到的质疑的声音很多。比如麻省理工学院航空航天教授约翰·汉斯曼(John Hansman),《财新周刊》曾援引他的话说,Hyperloop现有设计并未充分考虑航空动力学的各种复杂问题,Model S采用的锂电池(马斯克曾称,Hyperloop将沿用特斯拉Model S电动车所采用的电动马达,)恐怕也不能提供足够的能源。

除了内部结构,Hyperloop线路的修建也是个问题。有专家称,超高的车速会让转弯变得极为困难。乘客只能承受十分之一个重力加速度的离心力,如果Hyperloop的速度为每小时600英里,那么它就需要一个40英里的转弯半径,过多的环线在这个项目中是行不通的,那么,Hyperloop将如何解决在美国西海岸漫长的地震带高速行驶的问题呢?

技术问题只是其一,有媒体曾报道,在HTT分解的清单里面,技术、环境、资金、社会接受程度和政治因素都榜上有名,每一个因素都可能左右Hyperloop的最终形态,或者成为阻碍,不是每一个人都愿意并且有能力支付这个成本……【责任编辑/郑希】

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