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2016-05-10

时速 1200 公里的 Hyperloop 列车竟然能自己浮起来?

2013 年 Elon Musk 首次提出了 Hyperloop 高速交通系统概念,在他的推动下,这一未来交通方式逐渐受到关注和重视,越来越多的企业、科学家、工程师参与到把 Hyperloop 带进现实的努力中来。

Musk 最初提出的 Hyperloop 交通系统包括内部接近真空的交通管道和行驶在管道内的胶囊列车,列车通过气动方式实现悬浮来消除摩擦,并依靠管道内的线性电机驱动加速和制动,时速可达 1200 公里。在这一概念基础上,Hyperloop 的研究者们进行了方方面面的技术探索和尝试。

Elon Musk 2013 发布的 Hyperloop 概念草图

本周一,致力于 Hyperloop 研发的初创公司 Hyperloop Transportation Technologies(下文简称 HTT)宣布将应用劳伦斯·利弗莫尔实验室研发的被动磁悬浮技术,来实现胶囊列车在管道内的悬浮,并已获得该项技术的专用授权。

在 Musk 最初的 Hyperloop 方案中,为了解决胶囊列车在管道内高速运行时面临的 Kantrowitz 极限问题(列车前部的空气会被不断推向前方),列车头部安装了吸气风扇,将前部的空气吸收压缩排向车尾,而压缩空气也被用于在列车底部形成气垫来使列车悬浮。 Musk 认为传统的磁悬浮方式非常不经济,因而没有使用磁悬浮。

与传统磁悬浮不同,HTT 采用的被动磁悬浮技术,不需要使用任何超导材料或电磁铁,而采用与常见磁铁类似的常温永磁铁。在胶囊车厢的底部,永磁铁以 Halbach 序列排成方阵,在这种排布下,方阵下方会形成强大的磁场,而上方的磁场则会被抵消。

磁铁阵列和电磁感应轨道示意图

列车的轨道部分被称为 Inductrack(电磁感应轨道),轨道内镶嵌了一排绝缘线圈。根据法拉第定律,当车厢移动时,车厢底部磁铁方阵的磁场会在线圈内产生感应电流,而电流反过来又会在线圈中产生电磁场,与磁铁磁场相互排斥,从而使车厢悬浮。

这种「被动」磁悬浮的方式在列车移动时即可自行实现悬浮,不需要任何外部设备或电力支持,只有在低于一定速度时才会落回地面。HTT 的 COO Bibop Gresta 强调说,完全依靠车厢运动实现悬浮的被动磁悬浮技术非常适合 Hyperloop 这样的超高速交通系统,一方面更加经济,另一方面也更加安全——不会因为电力故障而突然失去浮力。

HTT 作为一家初创公司非常特殊,它的很大一部分工作是由来自 NASA、波音、特斯拉和 SpaceX 的 480 多位工程师志愿完成的。今年三月,HTT 和斯洛伐克政府签订协议,计划共同建设一个连接斯洛伐克首都伯拉第斯拉瓦、奥地利维也纳和匈牙利布达佩斯的 Hyperloop 线路。最近,HTT 还签署了一份 1 亿美元的协议,准备在加州建设 Hyperloop 试验线路。

HTI 的概念宣传图

与 HTT 一样坐落在洛杉矶的 Hyperloop Technologies Inc(简称 HTI)是 HHT 在 Hyperloop 研发角力中主要的竞争对手,这家公司也刚刚发布消息称,计划在拉斯维加斯 Demo 他们的最新技术。

特斯拉此前也宣布,计划出资建设 Hyperloop 试验线路,用于在今年夏天 Demo 此前 Hyperloop 列车设计比赛中胜出的团队作品。

对于 Hyperloop 的研究和探索热情日益高涨,其中的竞争也开始显露,HTT 和 HTI 都急切希望通过自己的方式率先实现 Elon Musk 的设想。目前阶段来看,Hyperloop 领域取得任何进展都足以让人激动。

毕竟,一个半小时从深圳到北京,离我们又近了一步。


主笔:陈凯文 | 深圳湾

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