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真空管道磁懸浮星際列車的可行性分析

真空管道磁懸浮列車給未來的交通描繪出壹幅奇幻的圖景,那麽,它到底是怎樣的?

為了提升性價比,它的車廂外形和內飾將與我們平時乘坐的軌道列車類似,但體積將比普通列車、高速列車,甚至比現代的地鐵列車都略微小壹點。對於列車運行的真空管道來說,專家更傾向於內層用鋼管,外層用鋼筋加混凝土的結構建設,這也主要是為了減少鋼管用量,節約成本。

因為是真空的管道,根據設計,所有管道的入口和出口都會有兩道門。運行時,工作人員首先打開外層門,列車將從車站進入管道兩門之間的夾層,外層門關閉後,真空泵開始抽走空氣,此時,工作人員再打開裏層的門,列車就會進入真空管道,開始加速、運行。而出管道時,則是相反的順序,先是裏層門打開,列車出來後,裏層門關閉,外層門再打開。這個過程也參照了航天員在太空進出太空艙的操作模式。

除了在管道口要設立泵站,真空管道內大概每隔2公裏或3公裏也要設壹個泵站,用真空泵抽取管道內的空氣。根據設計標準,管道內甚至達到0.001個大氣壓,即千分之壹的大氣壓,這樣的氣壓範圍也是列車高速運行的基本保障。

真空磁懸浮列車行駛時應當比飛機更加平穩。雖然是在真空環境下運行的,但車廂內絕對不會是真空環境,全密封的車廂內會模仿日常的列車環境,讓乘客感到舒適。網上許多人懷疑列車如果加速度過快,人坐在裏邊是否受得了。對此,它的加速度達到飛機的加速度就行了,飛機的加速度壹般是0.5~0.6G,相當於每秒鐘加速5米左右,其實,人們百米跑的加速度比這大得多。這個加速度對普通人來說根本沒問題。而等到列車加到壹定速度後,它將勻速運動,那時,乘客對速度不會有任何感覺,就像航天員在太空中飛行壹樣感覺平穩。

盡管“星際列車”系統聽起來有些不可思議,但其基本概念卻非常簡單。因為磁懸浮列車是懸浮於軌道之上,因此不必要擔心摩擦問題。理論上講,它們的速度要遠遠超過現有的每小時大約350英裏(約合每小時563公裏)的時速,可達每小時2000英裏(約合每小時3219公裏)的軌道速度。當然,為了讓乘客能夠安全地加速到這壹速度,“星際列車”系統需要大量的軌道,同時需要防止極音速列車被周圍的空氣撕成碎片。據設計師介紹,長約1000英裏(約合1609公裏)的管道,通過模擬中間層的低氣壓,應該可以完成這個任務。

管道的大部分將與海平面齊平,出口點需要高出海平面大約12英裏(約合19.3公裏)。用於火車中的磁懸浮技術同樣可以用來將這條管道懸浮起來。在發射管道中,位於20千米高度的帶有2000萬安培的超導電纜,每平米產生的懸浮力大約為48噸。通過高強度纜繩解決真空管本身所需的多余的浮力,如迪尼瑪超強纖維的強度足以滿足這種用途。另有壹套備用系統足以保證懸浮系統順暢運行而出故障。

“星際列車”系統的設計者為美國約翰-霍普金斯大學應用物理學實驗室科學家詹姆斯-鮑威爾、喬治-麥瑟和約翰-拉瑟爾。他們指出,這種設計方案聽起來似乎有些不太現實,但是支撐12英裏(約合19.3公裏)長的電纜所需要的工程技術與支撐比這長得多的太空電梯所需要的工程技術相比,要簡單得多。工程師們提出,可以在阿拉斯加、加拿大北部、格陵蘭島或西伯利亞等極地地區建造這種系統。此外,南極冰原也是壹個可供選擇的選址點。

研究團隊估算,建成可載人“星際列車”系統,可能需要20年時間和600億美元的成本。這些數字聽起來很大,但是如果考慮到航天飛機的各種費用是“星際列車”系統成本的三倍時,妳就會認為這套系統確實很經濟。而且,“星際列車”系統壹旦建成後,向低地軌道運送貨物的成本每公斤僅需50美元,而現代的技術將貨物和人員送上低地軌道,每公斤重量分別需要花費1萬美元和10萬美元。這意味著,太空旅行的車票只需要大約5000美元。設計者估計,“星際列車”系統的事故率與現代的客機差不多,安全系數可能較高。