【文/观察者网 刘程辉】两个世纪以来，用真空(kong)管道造(zao)一条时速上千公里的(de)超级铁路，一直是科学(xue)家和工程师们(men)的(de)梦(meng)想。12年前，美国亿万富(fu)翁(weng)马(ma)斯克提出的(de)“超级高铁”（Hyperloop）一度(du)重(zhong)燃了人们(men)的(de)希翼，但终因(yin)无(wu)法解决压力差和严重(zhong)磁阻等难题而无(wu)奈下马(ma)。
“在(zai)地球的(de)另一端，中国通过技(ji)术创新和工程经验，破解了导(dao)致马(ma)斯克项目失败的(de)核心难题。”香港英文媒体《南华早报》3月(yue)19日报道注意到，中国已在(zai)山西省建成了一条2公里长的(de)磁悬(xuan)浮超级高铁测试(shi)线路，并(bing)于去年在(zai)低真空(kong)管道中成功实现悬(xuan)浮高度(du)22厘(li)米、航迹偏差近零(ling)的(de)1000公里/小时级别的(de)测试(shi)。这套系统通过光纤传感器实时调节超导(dao)电流，并(bing)配备耐压舱体和应(ying)急气闸，解决了马(ma)斯克方案中紧急制动和乘客安全等方面的(de)致命缺(que)陷(xian)，中方还利用模块化预制管道降低了60%的(de)成本。
2017年7月(yue)，美国超级高铁首(shou)次全面测试(shi)，时速仅113公里视觉中国
2013年，马(ma)斯克提出“超级高铁”概念(nian)。根据其设想，搭载乘客的(de)悬(xuan)浮吊舱被送入近乎真空(kong)的(de)管道中，以高达1200公里的(de)时速运行。当时曾有美国媒体自豪(hao)地表示(shi)，美国“超级高铁”上马(ma)之日可期(qi)，正朝最终投入商(shang)业运营快速迈进。
然(ran)而，在(zai)电动汽(qi)车、卫星星座和火箭等领域(yu)取得巨大成功的(de)马(ma)斯克，最终在(zai)“超级高铁”项目上吃了败仗。他面临的(de)难题几乎是难以逾越的(de)：200倍于飞机舱压的(de)压差、易泄漏(lou)的(de)混凝(ning)土(tu)结构、磁阻失控，以及(ji)轨道毫米级精度(du)的(de)高要(yao)求(qiu)。
《南华早报》形(xing)容，“超级高铁”的(de)失败已成为(wei)西方科技(ji)傲慢的(de)一个象(xiang)征。
但在(zai)地球的(de)另一端，中国破解了密码，并(bing)改写了规则。
超高速低真空(kong)管道磁浮交通系统全尺寸试(shi)验线中国中铁
2021年9月(yue)，由山西省和航天科工集团合作共建的(de)超高速低真空(kong)管道磁浮交通系统全尺寸试(shi)验线项目获批(pi)立(li)项，这是我国首(shou)条高速飞车全尺寸试(shi)验线。试(shi)验线利用超导(dao)磁悬(xuan)浮技(ji)术、低真空(kong)管道技(ji)术和超导(dao)同(tong)步直线电机技(ji)术，最终实现最大速度(du)1000公里/小时“近地飞行”。
试(shi)验线一期(qi)全长2公里。2023年1月(yue)，首(shou)次超导(dao)飞行试(shi)验在(zai)山西省大同(tong)市阳高县(xian)的(de)高速飞车试(shi)验基地取得成功。
2024年8月(yue)，试(shi)验线一期(qi)在(zai)阳高县(xian)成功完成低真空(kong)环境下系统集成演示(shi)验证试(shi)验， 并(bing)通过山西省科技(ji)厅现场测试(shi)检查。标志着该项目具备项目验收的(de)条件。
上个月(yue)发表于中国科技(ji)类权威期(qi)刊《铁道标准(zhun)设计》的(de)一篇同(tong)行评议论文，首(shou)次详(xiang)细先容了这项工程的(de)相关(guan)细节。
在(zai)论文中，中铁工程设计咨询集团有限企业桥梁工程设计研究院(yuan)总工程师徐升桥，揭(jie)示(shi)了中国工程师是如何将钢(gang)-混凝(ning)土(tu)复合真空(kong)管道、人工智能驱动磁阻尼器、军用级精度(du)施工以及(ji)从其他高速铁路项目中积累的(de)丰富(fu)经验进行彻(che)底融合，从而解决了超级高铁面临的(de)难题。
超级高铁的(de)一个致命缺(que)陷(xian)是对(dui)昂(ang)贵金属管道的(de)依赖。中国的(de)解决方案是：采用结合钢(gang)壳和真空(kong)密封混凝(ning)土(tu)的(de)复合N形(xing)梁。
在(zai)管道内部，中方团队(dui)设计了一个由环氧树脂涂层钢(gang)筋(jin)和玻璃纤维(wei)增强材料构成的(de)复杂结构，以消除磁阻力——这项关(guan)键(jian)创新将能量损失削减了三分之一以上。在(zai)外(wai)部，他们(men)使(shi)用波纹钢(gang)伸缩缝来适应(ying)温度(du)变(bian)化，而激光引导(dao)的(de)张(zhang)力网格确保了在(zai)数(shu)公里范围(wei)内的(de)对(dui)齐精度(du)在(zai)0.05毫米以内。
“钢(gang)材抵抗拉力，混凝(ning)土(tu)承受压力，它们(men)共同(tong)构成了一个气密堡垒。”徐升桥及(ji)其团队(dui)写道。
试(shi)验表明，尽管经历了冰冷的(de)冬天和温度(du)高达45摄氏度(du)的(de)夏(xia)天，这些管道仍能保持接近真空(kong)的(de)完整性——这对(dui)业界而言曾经是不可能实现的(de)目标。
在(zai)时速达到1000公里时，磁阻力会呈(cheng)指数(shu)级上升。马(ma)斯克的(de)团队(dui)曾为(wei)钢(gang)材产(chan)生的(de)涡流而苦恼。
但徐升桥团队(dui)对(dui)核心部分进行了重(zhong)新设计：重(zhong)新定位超导(dao)线圈以优化磁通量，同(tong)时用低碳(tan)钢(gang)网格取代了传统的(de)钢(gang)筋(jin)。
他们(men)还利用激光校准(zhun)轨道模块，使(shi)预制轨道对(dui)接精度(du)达到0.1毫米，消除了振荡风险。
针对(dui)真空(kong)环境，研究人员(yuan)还对(dui)混凝(ning)土(tu)进行了重(zhong)新设计，因(yin)为(wei)标准(zhun)混凝(ning)土(tu)在(zai)真空(kong)中会碎裂。徐升桥团队(dui)先容，他们(men)通过混合玄武岩纤维(wei)、硅粉(fen)，配合预真空(kong)养护解决了这个问题。
试(shi)验证明，中方团队(dui)研发的(de)混凝(ning)土(tu)能够在(zai)数(shu)十年内承受接近真空(kong)的(de)压力而不开裂。
2022年11月(yue)25日，北京展览馆(guan)，“奋进新时代”主题成就展。低真空(kong)管道磁悬(xuan)浮高速飞车模型。视觉中国
在(zai)2024年7月(yue)的(de)一次试(shi)验中，中国的(de)科学(xue)家和工程师们(men)创造(zao)了历史——在(zai)一个低真空(kong)管道内，一辆高速飞车完美地悬(xuan)浮在(zai)22厘(li)米的(de)高度(du)，在(zai)一条2公里长的(de)轨道上实现了航迹偏差近零(ling)的(de)1000公里/小时级别的(de)测试(shi)。
管壁上的(de)光纤传感器检测到微小的(de)移动，触(chu)发对(dui)超导(dao)电流的(de)实时调整。应(ying)急气闸和耐压舱解决了一直困扰超级高铁的(de)人员(yuan)安全问题。
“这次试(shi)验是国际上的(de)一个里程碑，它是首(shou)次在(zai)低真空(kong)环境中对(dui)时速1000公里的(de)超导(dao)电动悬(xuan)浮系统进行的(de)综合验证，成功地在(zai)系统层面展示(shi)了多项关(guan)键(jian)任务技(ji)术。”徐升桥的(de)团队(dui)写道。
报道总结道，马(ma)斯克的(de)“超级高铁”因(yin)其复杂性而失败，中国人则很(hen)好地利用了模块化理念(nian)，比如预制的(de)管段可以大规模生产(chan)，将成本削减了60%；分布式真空(kong)泵(beng)降低了能源消耗，而人工智能算法可以预测维(wei)护需求(qiu)。
根据研究人员(yuan)的(de)设想，中方的(de)项目并(bing)不局限于当前试(shi)验，而是一个可扩展的(de)系统，计划在(zai)未来几年内扩展轨道长度(du)。
徐升桥团队(dui)认(ren)为(wei)，项目的(de)成功试(shi)验也得益(yi)于中国自身(shen)丰富(fu)的(de)高铁建设经验，在(zai)自动焊接、毫米级测量以及(ji)严格的(de)碰撞测试(shi)等方面都是如此。
《南华早报》称，中方的(de)项目未来仍需要(yao)克服一些难题。比方说，仅修建一条商(shang)业化的(de)京沪线就需要(yao)数(shu)千亿元人民币的(de)高昂(ang)成本；更长的(de)管道中的(de)热膨(peng)胀(zhang)问题以及(ji)乘客应(ying)急方案仍未经过测试(shi)。
即便如此，中方传达的(de)信息十分明确——对(dui)于马(ma)斯克抛弃的(de)梦(meng)想，中国正在(zai)书写另一种结局，而这一次很(hen)可能会成功实现。