超高速鐵路小菜一碟？空中樓閣想不想試試！

磁懸浮技術高效率、無摩擦、幾乎無雜訊。本文輯錄了工程師們關於磁懸浮技術的一些最大膽的設想。

空中樓閣

隨著經濟發展和人口增長，地表會越來越擁擠，污染越來越重。但是，磁懸浮技術可以打造空中樓閣——包含森林、小丘和市中心的空中樓閣。空中樓閣的設想由中國建築師趙偉（音譯，Wei Zhao）提出，並在eVolo 2012年度摩天大樓設計大賽中獲得關注。

趙提出，空中樓閣呈麵包圈型，底部附有磁體，與地表的磁體相互作用，保持空中樓閣的懸浮。此外，空中樓閣還具有發電能力，能夠維持其中居民的現代化生活。不過，這個方案由於太過離奇，目前仍停留在繪圖板上。

超高速鐵路

普通高鐵的時速可達290千米，但是車輪和鐵軌接觸產生的巨大摩擦力和熱量，使得進一步提高高鐵的速度極其困難。相反，磁懸浮列車的時速可達500千米，因為它懸浮在軌道上，從而避免了摩擦。磁懸浮列車更節能，更廉價——根據Maglev2000公司總裁和超導磁懸浮列車共同發明人詹姆斯·包威爾（James Powell）的說法，如果普通高鐵，每個乘客的旅費是1.6千米1美元，那麼磁懸浮列車乘客的旅費只是1.6千米5美分。

目前亞洲和歐洲已經有幾條磁懸浮線路投入運營，世界其他地方也正在興建新的線路。日本的MLX01在2003年創造了時速580千米的世界記錄(該記錄維持至今)，但中國正在研究開發的磁懸浮列車，最高速度2倍於此！若能把磁懸浮列車置於真空管中，其時速更有望達到3000千米以上——不過，首先得想辦法讓乘客不被加速和減速過程中的加速度傷害才行。

發射航天器

美國航空航天局（NASA）多年來一直在研究用磁懸浮運輸技術發射低軌飛船的能力。科學家表示，該技術的性能非常不錯，只是太貴。

科研團隊已經提出了2代磁懸浮飛船發射技術。將磁懸浮導軌鋪設在6100米高的山的山坡上，導軌上的飛船被加速到每秒7.9千米的第一宇宙速度。當然，這個導軌的造價高達200億美元，不過研究人員認為從長遠上看，該導軌是能節省成本的。目前發射地球低軌道衛星的成本是每千克1萬美元，而如果利用該導軌做同樣的工作，發射成本僅為不到50美元。不過，第1代技術只能發射貨船。

第2代磁懸浮發射技術可以發射載人飛船，但造價飆升到600億美元。第2代技術需要1600千米長的發射導軌，導軌的起始端和末端的高度差達到20千米。地球上找不到這麼高的山來放置導軌，因此不僅飛船需要磁懸浮，連導軌本身也要靠磁懸浮穩定在空中。飛船可達到的速度為9千米每秒。維珍銀河公司靠傳統火箭開出的載人飛行價格是20萬美元1人，而第2代導軌可以把價格降低到5萬美元1人。

飛車

電影中的飛車並非是無根據的妄想。研究人員提出了一種城市磁懸浮交通的方案，能容納3人的私家磁懸浮艙被掛在高架導軌上，時速達240千米。此外，磁懸浮艙還有避免擁堵的好處。該系統使用的技術目前已經成熟，支持者將其視為解決城市擁堵和碳排放問題的有力武器。

NASA對磁懸浮艙方案表示了興趣，並在2009年和Unimodal公司簽訂合同，對磁懸浮艙方案進行更細緻的工程研究。

53D培養皿

細胞在培養皿中只能形成平鋪的二維結構，但是在人體中，細胞構成的是三維結構。德州大學和萊斯大學的醫學科研人員使用磁懸浮技術，將培養皿中的細胞托起，使其形成3維結構。

細胞磁懸浮培養的技術非常簡單：科學家向腫瘤細胞中注入納米金顆粒和磁性的二氧化鐵顆粒，然後將一個磁鐵放在培養皿的上方。這樣，細胞脫離了培養皿的底部，開始形成和人體中類似的三維結構，而不是傳統培養皿中的二維結構。更可喜的是，細胞三維組織產生的蛋白質也和生物體中的細胞產生的蛋白質類似。這種腫瘤細胞的培養方法，可以幫助科學家更好地治療癌症。此外，磁懸浮技術也可以用來在實驗室中培養人體器官。

高效風力發電

傳統風力發電機只能把1%的風能轉化為電能，其中風車部件的摩擦生熱消耗了大量的能量。中國廣州能源研究所的科學家估計，磁懸浮技術通過避免摩擦，可以把風電轉換效率提高20%。

研究人員提出了一種全新的磁懸浮風車設計方案。該方案使得風車的運動部分彼此沒有接觸，因此可以避免摩擦生熱，風速僅1.5米每秒的微風就足以驅動該風車進行發電。磁懸浮風車可以將風力發電的成本降低至每千瓦時5美分，該價格與煤火發電的成本相當，僅僅是傳統風能的一半。

科學家稱，1G瓦特的磁懸浮風力發電機，僅需要40公頃土地和5300萬美元成本，即可為7萬5千戶家庭提供電力。相比之下，發電功率相同的傳統風能電站需要上億美元和26000千公頃土地來放置1000颱風力發電機。

產生微重力環境

長期居於失重環境中，會嚴重影響航天員的身體健康。同正常人相比，航天員每個月會損失2%的骨密度，此外，還有肌肉萎縮、體液重分布和免疫功能低下的問題。使用磁懸浮技術可以在地面模擬微重力環境，讓科學家更好地研究失重環境對人體健康的影響。

多年來，NASA科學家用磁懸浮為昆蟲、蛙類和老鼠製造零重力。細胞的主要組分是水。水具有微弱的反磁性，因此，在強磁場中，水分子中的電子會重排列以對抗外界磁場。科學家把生物組織放在超導磁體附近時，這種反磁性會使得生物組織進入失重狀態。

幾個月前，果蠅磁懸浮實驗使得科學家發現，失重可以影響超過200個果蠅的基因。這些基因和新陳代謝、免疫活動和細胞信號有關。人類也很可能會受到類似的影響。通過對失重生物體的研究，科學家能為人類前往火星的漫漫征途提供更好的健康保護。

磁懸浮軸承

最後，介紹一個接地氣的磁懸浮應用——磁懸浮軸承。工業用的泵、發電機、電動機和壓縮機都需要磁懸浮技術來確保運動部件之間不發生接觸——磁懸浮列車所用的技術也可以使用在發電、採油、精密加工和天然氣管道中。

磁懸浮軸承無需潤滑，因此不會被潤滑劑污染。更重要的是，真空環境中，潤滑劑可能會失效，這個時候磁懸浮軸承尤其重要。磁懸浮軸承不算便宜——約4.5萬美元1個。不過，隨著其用途的增加，產量的提高，價格應該會隨之下降。