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高铁的前世今生(超级高铁的前世与今生)


高铁的前世今生(超级高铁的前世与今生)

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高铁前世(超级高铁前世今生)
图片@视觉中国
文|刘文元
2013年，在“钢铁侠”埃隆·马斯克的号召下，超级高铁(一种运行在真实空管道中的交通工具)的概念广为人知，近年来迅速成为许多国家科研和社会讨论的热点 。其实早在200年前就有人提出过类似的想法 。
本文将简单梳理一下珍空管道运输的演变历史，一窥超级高铁的前世今生 。
01压差就是动力 。真空技术的起源，在1643年托里切利实验的历史中有确切的记载:当一个密封的长管装满水银，倒放在水银槽中，可以发现大气与真空之间的压力差可以顶起760毫米的水银柱 。true 空技术应用的第一个案例是1654年的马德堡半球实验:将两个半球组合成一个直径为119 cm的球体，用true 空 空抽去内部气体，然后两边8匹马都拉不开 。
马德堡半球
可以说，这两个著名的实验都是利用了大气与真空[1]之间存在巨大压力差的原理，这也是这种压力差能够产生机械力的证明 。后世也受到了货物运输的启发 。
1999年，一位名叫乔治·梅赫斯特的英国机械工程师和发明家申请了一项由压缩空气体驱动的风扇泵的专利 。次年，他申请了利用压缩空气体驱动汽车的“风力驱动”发动机专利 。同时，他提出了风动车的服务方案，建议在行驶路线上设置泵站，不断补充电力，可以理解为类似于电动汽车和充电桩的关系 。
大气铁路
大气铁路
基于之前的想法，梅德赫斯特在1810年提出了真空邮路的设想，认为这种利用气压差在管道中传递信件和货物的方法比邮递员上门投递更快更有效率 。更进一步，他开始设想用更大的管道来运输火车的可能性 。
1812年，他在《信息资源网》上首次发表了《大气铁路的理论计算》一文，论证了在铁路轨道上方架设直径几米的管道，通过气压差快速运送货物和乘客的可行性、效果和优势 。此外，他还设想了另一种形式的大气铁路，即在铁路轨道下铺设一根长管，管内装置与火车相连，装置在压力差的作用下运动，从而带动火车运动 。火车的动力源不是机车，而是车体下面的管子 。
1827年9月，在他去世前不久，他出版了《新内陆运输系统》一书，该书对气动推进给予了极大的关注 。他认为，即使没有马或其他动物的力量，这种方法也可以达到每小时96公里的速度 。
大气利用气压使车体沿轨道运动，而不是利用机车作为动力 。
但由于这样或那样的原因，大气铁路并没有成功实施，这个想法也逐渐被搁置 。直到2018年，89岁的美国工程师马克斯·施莱格尔(Max Schleger)才把它变成了现实:他在自己的葡萄园里设置了一条赛道 。轨道之间有一根直径为30厘米的PVC管，管外接一个泵，从管内抽出空气体或向管内注入空气体 。
马克斯·施莱格尔的大气铁路
在气压差的作用下，管道中的“推力车”会带动通过磁铁与之相连的火车运行 。这种只有标准铁路系统六分之一大小的模型的运行结果表明，它可以轻松克服传统列车无法超越的陡坡，运行噪音更低，没有架空输电线路，泵也可以由可再生能源驱动 。
马克思·施莱格尔用大气铁路的模型演示:在管道的一端向内吹气，火车模型就会在气压的推动下行驶 。
2.从旧理论到科幻小说再到新理论在梅德赫斯特去世后的一个多世纪里，关于Zhen 空管道输送的理论研究逐渐深入和完善 。而且，这种交通方式在新兴的科幻文学中也大放异彩 。那些著作中的思想看似超前，实则落后于科学家的理论研究，有自己的理论原型 。
1888年，儒勒·凡尔纳之子米歇尔·凡尔纳受大气铁路的启发，发表了超短故事《未来快车》 。在小说中，我们想象一条铺设在大西洋海底的钢制管道，长4800多公里，直径约1.5米，重1300多万吨，连接欧洲和北美 。管道由三层铁网包裹，外表面涂有树脂，防止海水活动 。
在强大的气流作用下，列车在管道中的速度高达每小时1800公里 。从波士顿出发，你可以在两小时四十分钟内到达利物浦 。这种系统的优点很明显:管道内表面经过精细打磨，可以克制乘客的紧张情绪；根据不同季节，气流可以调节和平衡管道内的温度；抛开重力和损耗的问题，系统的建设和运营成本低，所以票价低得不可思议 。
艺术家约翰逊为《未来快报》所作的插图
而大气铁路需要克服空空气阻力和轮轨摩擦，理论速度上限较低 。另外，即使车辆能达到很高的速度，当时的气动噪声和振动也会变大，能耗也会大大增加 。所以随着科学的发展，理论研究逐渐走向摆脱摩擦力和空空气阻力 。


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