2022-03-22 21:04:08
火车真能替代飞机吗？如果有超级高铁的话，的确有可能！
如今，高铁已经延伸到了我国许多地区，人们的跨省市出行越来越方便。时速超过300公里的高铁，让交通变得越来越快捷。但是，我国土地过于广大，很多主要城市之间的距离达到了好几千公里，高铁的速度似乎还是有些慢，而且远远比不上飞机。
在未来，这个问题或许可以得到解决，因为科学家们正在思考一个令人震惊的概念——超级高铁。
超级高铁，绝对不辜负“超级”这两个字。根据科学家的设想，其时速甚至可以超过1600公里！这是个什么概念呢？这么说吧，地球的周长才只有40000公里左右，如果有了超级高铁，绕地球一圈也只需要一天多一点的时间！
这听起来确实有点惊人了，超级高铁为啥能这么快呢？
说起来你可能不信，超级高铁其实解决了一个大家都知道的问题——空气阻力。
你可能觉得，空气阻力是一个不起眼的问题，其实这么想就错了。就算是对于普通的人来说，当风速超过6级的时候，迎风走路就已经比较吃力了。在百米比赛的时候，运动员在顺3级风的情况下创造出好成绩时，有时候也是不会被认定纪录的，可见空气对于运动速度的影响是非常大的。
再快一点的情况下，我们可以看到F 1比赛中，赛车都做成流线型的形状，并且非常低，也是为了尽可能地降低飞驰过程中遭遇的空气阻力。
对于列车来说，空气阻力同样是巨大的阻碍，极大程度上限制了运行速度。列车运行中面临的空气阻力，有这样一个公式——
其中，C为空气阻力系数，ρ为空气密度，S为物体迎风面积，V就是物体与空气的相对运动速度了。也就是说，如果列车的速度提升到原来的2倍，那么空气阻力就会变成4倍。要是真的想让列车时速达到4000公里，那么其遭遇的空气阻力就是400公里时速列车所面临的1000倍！
空气的存在不仅会形成巨大的阻力，还会带来另一个问题，那就是气动噪音。要知道，在稠密的大气中，气动噪音会随着速度的提升而产生7次方甚至8次方的倍速急剧增加！也就是说，如果不解决空气阻力的问题，就算是能运行得非常快，人的耳朵也会被震聋。
研究人员指出，当列车的速度达到300公里/小时的时候，其气动阻力就已经占到总阻力的80%左右了，而且其运行所产生的气动噪声也会超过轮轨噪声。换句话说，我们的高铁还能不能再快一点？理论上是能的，但实际上是不可行的。如果不解决掉空气的问题，人类的列车最高速度就很难突破。
换个角度想，按照300公里的时速来算，如果真的可以在真空管道内运行，那么列车就可以少面对80%的阻力，这可以大大节省能源和成本！有人甚至做过计算，认为真空管道可以让交通的能耗降低98%。
除了空气阻力之外，列车还需要解决的另一个问题就是摩擦阻力。这一点并没有太大的问题，毕竟现在磁悬浮列车已经投入使用很多年了。所以，所谓的“超级高铁”，其实就是真空管道+磁悬浮列车，它不是基于目前的高铁进行的升级，因此超级高铁只能作为真空管道交通的一个绰号，不能反映其本质。
关于真空管道交通的速度，不同的科学家们曾经给出过不同的理论。
1904年，现代火箭之父罗伯特·戈达德首先提出了真空管道运输的概念，他当时的估算是，在真空管道中，磁悬浮列车的速度可以达到每小时1600公里！
1934年，德国人赫尔曼R26;肯佩尔计算的结果稍微小一些，认为这种列车的时速上限大约是1000公里，这也比目前的民航客机（时速800-900公里）快得多。
到了20世纪60年代，美国麻省理工学院的研究人员也进行了这方面的研究，其结果则惊人得多。他们认为，在1.01325 kPa（大气压的1/100）的高度真空管道中，磁悬浮列车可以达到每小时22500公里！要知道，这个速度环绕地球一圈都用不上2个小时！而且，第一宇宙速度也才只有28440公里/小时，真空管道交通真的是快到飞起。
你可能会问了：就算它再快，总不能漂洋过海吧？
也不一定，因为有人甚至已经提出了海底真空管道的技术。如果这项技术真的成功了，那就真的在很大程度上可以替代飞机了！
虽然真空管道交通具有这么惊人的速度，但我们距离它的问世确实还非常遥远。
别的不提，光是其中的成本，就高得惊人。西南交通大学赵勇教授曾经指出，真空管道交通的投入，至少也要参考地铁的造价，也就是6-10亿元。哪怕是建造一条长度1000公里的真空管道，也要花费将近10000亿元！由此可见，人类的科技发展真的是要和经济发展相匹配的，没有强大的经济基础，很多科学突破也是难以实现的。
另外在技术上，我们也面临着许多的难题。首先，上千公里的真空管道，要如何抽取空气以达到高度真空，这对于目前的人类来说本来就是一个技术难题。其次，超级高铁需要采用直线牵引技术，但这一技术的功效尚不能满足其动力需要，有待改进。另外，目前磁悬浮技术对于超级高铁而言，也不够稳定。
包括号称科技狂人的埃隆·马斯克，在2013年也坦言了自己非常看好“超级高铁”的未来。但即便是号称2050年前让50万人上火星的马斯克，也不敢亲自组建团队进行这项技术的研究，而只是号召有识之士进行这方面的研究。
2016年，有一个比较优秀的项目进行了实验，那就是Hyperloop One。实验过程中，一辆实验小车在美国拉斯维加斯的沙漠中仅用不到2秒就加速到了643公里/小时。虽然该项目随后获得了维珍银河的融资，但近些年来也没有听到太多新的突破。
中国科学院、工程院两院院士沈志云也指出：虽然有研究价值，但真空管道交通技术仍然很难实现。
只能说，“超级高铁”仍然是一个发展趋势，具有研究价值和市场我们期待着这一天的到来。不过，短期之内，我们恐怕是难以见到这项技术进入现实生活了，还是安心坐普通高铁吧。
