堂主說：時速4000公里的超級高鐵並不可怕，很安全，準備享受吧

問：中國航天科工集團提出了一個時速可以達到4000公里的真空管道磁懸浮列車概念。時速4000公里，比SR-71黑鳥超音速偵察機還要快，這現實嗎？會不會不安全，會不會造價搞得嚇人？

答：我們先看航天科工集團是啥企業？他們的主業是搞導彈的，其中最主要的業務是洲際核導彈，就是我們常說的東風21、東風31、東風41都是他們家的。核導彈要求什麼？最關鍵之一，就是可靠，得把核彈頭扔到敵人頭上去，可千萬不能掉在自己頭上。

這樣的企業，或者說航天文化最精髓的部分就是嚴謹。所以現在航天科工出來說，已經開展了時速可達4000公里「高速飛行列車」項目研究論證。那麼我們完全可以相信，真空管道磁懸浮列車這一概念，是具有技術可行性的，安全性是能保障的，至於經濟性估計就是他們論證的重點。

圖：航天科工集團的主業是東風31洲際導彈。

有航天科工這個金字招牌作保，好像本期堂主說就可以結束了？為了讓大家在茶葉飯後有跟小夥伴吹牛、在微信群里吵架拍磚的談資，堂主就再拆散、儘可能形象地說說。專家們在干正事，堂主就業餘地為他們敲敲鑼鼓啦。

「真空管道磁懸浮列車」概念，說起來很簡單。

磁懸浮列車，相信大家都已經理解了，就是車內一塊電磁鐵、軌道一塊電磁鐵，兩者磁場相斥，電磁力足夠大的時候，列車就可以懸浮起來（註：實際應用是「兩極相吸」，此處僅為描述方便）。由於沒有車輪與鐵軌的摩擦，磁懸浮列車本來就可以做得比輪軌高鐵快。

磁懸浮列車的商業化使用正在穩步推進

現在世界上投入試驗性運營的、速度最快的磁懸浮列車是日本的L0型，由5節車廂組成，測試是在全長 42.8 公里的山梨磁懸浮試驗線上進行。2015年4月21日，L0磁懸浮列車創下每小時603公里的列車最高速度紀錄。日本計劃在2027年開通東京-名古屋的磁懸浮新幹線，設計運行速度是時速505公里。

所以，大家不要覺得高速磁懸浮列車很遙遠，其實用化、商業化是在扎紮實實地推進的。

圖：日本L0磁懸浮列車，那個長長的鼻子看起來是不是很挫？要在稠密大氣里飆高速，這也是不得已的事情。

真空管道列車的必要性

無論是輪軌、還是磁懸浮高速列車，其實就算普通汽車都是啦，當速度超過一定值，空氣阻力，就成為前進阻力的主要組成部分。例如普通輪軌高鐵，當時速達到400公里時，空氣阻力佔到其全部阻力的80%以上；磁懸浮列車，本身沒有軌道摩擦，空氣阻力幾乎就是全部阻力。

堂主舉個更誇張的例子，拿戰鬥機來說，大家都知道現代戰鬥機飛個2倍音速、3倍音速是很輕鬆平常的事情。但大家可能不知道的是，飛2倍、3倍音速，那時在高空；如果在大氣稠密的低空，發動機推力再厲害也不行，飛機結構受不了，硬要飛，動壓會把飛機壓散架，所以「低空大錶速」一直是戰鬥機試飛領域的最高難科目之一。F-22的數據還不知道，知道的，現在在低空速度最快的飛機，就是我國的殲10和美國的F-16，時速也就1400多公里，也只是L0磁懸浮列車的2倍多，不到1.2倍音速。

有我國工程院院士甚至斷言，裸露在大氣中的高速列車時速到400公里就不能再高了，再高，經濟性和雜訊環保都搞不定。

圖：我國殲10是低空速度最快的飛機之一，低空最大時速也不過1400多公里/小時。

所以，我們人類要追求速度更高，又具有經濟性的高速列車，就得開始嘗試「真空管道」了，讓磁懸浮列車，真空或者超低壓管道里行駛，把空氣阻力降到最低。而另外一個角度說，裸露在大氣里的磁懸浮列車時速都達到500公里了，在真空管道里做到1000公里、2000公里、乃至4000公里，基本可以斷定不存在不可逾越的難題。

真空管道沒想像中那麼難

說到這，相信很多朋友又有疑問了，剛才說大氣是限制高速列車速度提高的罪魁禍首，那對於無孔不入的空氣，我們人類真能搞出一條上千公里長、能容納列車在裡面開進的大型真空管道么？

其實，真空管道並沒有大家想像的那麼難。無論文科生、理科生冷靜想想，所謂「真空管道」，不就是一根承受著1倍大氣壓強的管子嗎？技術上很容易做到的，其實「真空管道」在我們日常生活中無所不在。

堂主在這裡簡單說說幾種實物：

1、普通電燈泡

這應該是人類最早搞的真空管了，當初人們發現鎢絲暴露在空氣里通電，很快就會燒斷，於是就把燈泡抽成真空，使得鎢絲壽命大大延長。可見，大氣靜壓很容易搞定，薄薄一層脆弱的玻璃就可以搞定。堂主小時候比較淘，無數次敲破燈泡，很多次被那燈泡玻璃割傷手。

圖：最普通的燈泡，就是我們最早使用的真空管。

2、電子管

最早的電子元件，也是真空管，可以有很大的放電功率，傳說中可以烤熟1公里外兔子的米格25戰鬥機的雷達，就是用電子管電路。當然啦，電子管產生的電信號據說很純凈，現在一幫音響發燒友也在用電子管搞功率放大器，俗稱「膽機」。這電子管用來抗1倍大氣壓的，也是一層薄薄的玻璃。

3、真空管太陽能熱水器

這種熱水器的關鍵部件就是玻璃製作的真空管，真空中熱傳遞只有輻射一條途徑，散熱量很小，所以真空管熱水器很快走進千家萬戶。這種承受著1倍大氣壓的玻璃真空管就放在戶外日晒雨淋，還很耐用。

圖：日晒雨淋的真空管太陽能熱水器。

現在相信了吧？扛1倍大氣壓的真空管很容易搞定了，玻璃作材料都行。當然了，做高速鐵路的真空管道，肯定不能用玻璃那麼脆弱的材料，主要考慮是不要被外界異物破壞。美國的「鋼鐵俠」musk的Hyperloop One公司已經建成試驗性的列車真空管道了，從圖片上看，他們是用了非常薄的鋼筒，一部叉車就可以輕鬆舉起一節。

其實我們人類相當牛逼的，抗壓能力特彆強的管道早就做過了。比如潛艇，最普通、無能的軍用潛艇，下潛深度都有300米，承壓的水壓相當於30多倍大氣壓強。

而上千公里的管道也有例子，那就是天然氣輸送管道，現在普遍使用的X80級鋼管道，輸氣壓力達到12兆帕，相當於100多倍大氣壓強！這些主幹天然氣管道的直徑都不小，達到1.2米，而且天然氣極度易燃，對管道密封性要求非常高。

我們人類把這麼難的管道都搞定了，要搞定一個抗1倍大氣壓的高鐵真空管道不是so easy么？儘管直徑要擴大到5米左右。

圖：Hyperloop One公司建造列車真空管道時的照片，普通叉車輕而易舉就可以舉起一截。

圖：天然氣輸送管道，它承受的壓力是真空管道的100倍。

說到此，可能又有朋友不服了，就算你搞出了真空管道磁懸浮列車，這玩意安全不安全呀？舒適不舒適呀？

先說舒適性，沒錯，真空管道磁懸浮列車肯定會是一個密閉筒子。但我們人類有能力把它做得舒適，做個人工微環境不難的。潛艇、空間站不就是密閉的大鐵筒子么？我們的潛艇艇員、航天員要在上面生活、吃喝拉撒幾個月，乃至1年。客機不也是近乎密閉的大鐵筒子？做幾個小時、十幾個小時也是沒問題的。

還有朋友會說，你這車開得那麼快，會不會不舒服呀？朋友，我們可以再算一下，假設我們這車時速3600公里，即是每秒1000米。普通家用轎車，百公里加速一般在10多秒，即加速度約為2米/秒平方。我們就按這個加速度來加速，500秒能就達到1000米/秒的速度，需要250公里的距離來加速。

其實呀，人坐著，承受向前的加速度可以很大。都花那麼多錢來坐高速列車了，就試試超跑水平的加速推背感吧。按百公里加速3秒來算，加速度10米/秒平方，100秒就達到1000米/秒的速度，只需要50公里的距離來加速。

可能又有朋友說，這50、250公里的加速距離太大，不方便設站。那我們先來個小目標？時速1000公里的，即大約是300米/秒，按百公里加速一般在10多秒來算，大約150秒完成加速，加速距離是22.5公里。減速我們放寬一些，減速距離設為50公里，那麼150公裡間隔設一個站是完全可行的。

所以最高速度再快，真空管道磁懸浮列車也可以以人類接受的加速度來進行加速。

圖：蔚藍電動超跑，百公里加速2.7秒！

安全方面，這真空管道突然破了，空氣灌進來了怎麼辦？

其實這問題也不大，為了預防這種萬一情況，真空管道磁懸浮列車的車頭仍可以設計成減阻的形狀，並保持現在的強度設計。管道破裂、空氣阻力變大，列車速度自然就慢慢降下來了。

總的來說，現在裸露在大氣中的磁懸浮列車速度都達到每小時500公里了，真空管道磁懸浮列車的時速要達到第一階段的「小目標」——1000公里/小時，是不難達成的。

對於，真空管道磁懸浮列車，我們真正要關注的經濟性。

建造維護成本上，等於現在的磁懸浮線，再加上真空管道的建設費用，而且速度快要求線路直，可能是現在輪軌高鐵的數倍、乃至10多倍。而速度快了，為保障安全，行車間隔也要拉大，同一條線路的運力會不會出現下降？這都是需要認真計算的問題。

不過堂主相信真空管道磁懸浮列車前景是非常光明的，畢竟如果在地面上，北京到上海，只要1個多小時，當然是坐火車好過坐飛機呀。

站在全人類的高度來說，經濟、環保的真空管道磁懸浮列車，值得我們期待。

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