【文/觀察者網(wǎng) 劉程輝】兩個世紀(jì)以來，用真空管道造一條時速上千公里的超級鐵路，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，破解了導(dǎo)致馬斯克項目失敗的核心難題?！毕愀塾⑽拿襟w《南華早報》3月19日報道注意到，中國已在山西省建成了一條2公里長的磁懸浮超級高鐵測試線路，并于去年在低真空管道中成功實現(xiàn)懸浮高度22厘米、航跡偏差近零的1000公里/小時級別的測試。這套系統(tǒng)通過光纖傳感器實時調(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，美國超級高鐵首次全面測試，時速僅113公里 視覺中國

2013年，馬斯克提出“超級高鐵”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公里的時速運行。當(dāng)時曾有美媒自豪地表示，美國“超級高鐵”上馬之日可期，正朝最終投入商業(yè)運營快速邁進(jìn)。

然而，在電動汽車、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“超級高鐵”項目上吃了敗仗。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，以及軌道毫米級精度的高要求。

《南華早報》形容，“超級高鐵”的失敗已成為西方科技傲慢的一個象征。

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)全尺寸試驗線 中國中鐵

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

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

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

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

在論文中，中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司橋梁工程設(shè)計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)動磁阻尼器、軍用級精度施工以及從其他高速鐵路項目中積累的豐富經(jīng)驗進(jìn)行徹底融合，從而解決了超級高鐵面臨的難題。

超級高鐵的一個致命缺陷是對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，中方團隊設(shè)計了一個由環(huán)氧樹脂涂層鋼筋和玻璃纖維增強材料構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以消除磁阻力——這項關(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)成了一個氣密堡壘?！毙焐龢蚣捌鋱F隊寫道。

試驗表明，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——這對業(yè)界而言曾經(jīng)是不可能實現(xiàn)的目標(biāo)。

在時速達(dá)到1000公里時，磁阻力會呈指數(shù)級上升。馬斯克的團隊曾為鋼材產(chǎn)生的渦流而苦惱。

但徐升橋團隊對核心部分進(jìn)行了重新設(shè)計：重新定位超導(dǎo)線圈以優(yōu)化磁通量，同時用低碳鋼網(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)制軌道對接精度達(dá)到0.1毫米，消除了振蕩風(fēng)險。

針對真空環(huán)境，研究人員還對混凝土進(jìn)行了重新設(shè)計，因為標(biāo)準(zhǔn)混凝土在真空中會碎裂。徐升橋團隊介紹，他們通過混合玄武巖纖維、硅粉，配合預(yù)真空養(yǎng)護解決了這個問題。

試驗證明，中方團隊研發(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月的一次試驗中，中國的科學(xué)家和工程師們創(chuàng)造了歷史——在一個低真空管道內(nèi)，一輛高速飛車完美地懸浮在22厘米的高度，在一條2公里長的軌道上實現(xiàn)了航跡偏差近零的1000公里/小時級別的測試。

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

“這次試驗是國際上的一個里程碑，它是首次在低真空環(huán)境中對時速1000公里的超導(dǎo)電動懸浮系統(tǒng)進(jìn)行的綜合驗證，成功地在系統(tǒng)層面展示了多項關(guān)鍵任務(wù)技術(shù)?！毙焐龢虻膱F隊寫道。

報道總結(jié)道，馬斯克的“超級高鐵”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)測維護需求。

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

徐升橋團隊認(rèn)為，項目的成功試驗也得益于中國自身豐富的高鐵建設(shè)經(jīng)驗，在自動焊接、毫米級測量以及嚴(yán)格的碰撞測試等方面都是如此。

《南華早報》稱，中方的項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，而這一次很可能會成功實現(xiàn)。

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