資本實驗室·今日創新觀察

聚焦前沿科技創新與傳統產業升級

李鑫

時速可以達到1000公里以上，建造成本只需要傳統高鐵的幾分之一，半分鐘就可以發一趟車，看上去像膠囊般的乘客艙，真空管道與磁懸浮技術的應用，城市間通勤的最佳選擇，不再擁擠的交通……關於超級高鐵，我們可以隨便列出很多特徵或優點，哪怕這是一項還在探索、實驗中的技術。

當然，關於這一技術及其進展，我們需要知道的還有很多很多。例如：

超級高鐵與傳統高鐵相比到底有何優勢？

除了埃隆·馬斯克的Boring公司，還有哪些企業在這一領域佈局？

全球各地，已經有哪些規劃中的線路？

超級高鐵的發展存在哪些主要障礙，如何解決？

超級高鐵的未來會是怎樣的？……

來自ZDNet的英國主編Steve Ranger新近撰文，就26個方面，以問答形式提出了關於超級高鐵，我們需要知道的一切。

總體來講，通過瞭解超級高鐵的概念及其推進者，我們可以發現，這一領域已經聚集了如此之多野心勃勃甚至瘋狂的企業家、投資家、研發人員……。

那麼，超級高鐵到底是幻想還是可實現的未來？只有通過他們的實踐我們才能得到最終答案。

1.超級高鐵是什麼？

Hyperloop，即超級高鐵，是一種以“真空管道運輸”爲理論核心的一種新型地面交通工具。乘客可乘着浮動的車艙在低壓管道中以700英里/小時的速度前進，也被成爲“飛行列車”。乘客艙因酷似膠囊，又被稱爲膠囊列車。

2.超級高鐵有何特點？

超級高鐵與傳統鐵路主要有兩大區別：

乘客艙在管道或隧道中穿行，爲減小摩擦力，管道或隧道中的大部分空氣已被抽取，這將允許乘客艙以高達750英里/小時的速度飛行。

乘客艙不像火車或汽車那樣使用輪子，而是設計成在空氣滑道上漂浮，這與空氣曲棍球臺基本原理相同，或使用磁懸浮來減小摩擦。當前，許多公司正在致力於將這一理念變爲可運作的商業系統。

3.超級高鐵有什麼優勢？

支持者認爲，超級高鐵可能比火車和汽車旅行更便宜、快捷，比飛機旅行更便宜、環保。

他們聲稱，超級高鐵的建設成本要比傳統高鐵成本更低。就其本身而言，超級高鐵能減輕交通阻塞的壓力，使城市間的旅行更爲容易，並可能最終帶來巨大的經濟效益。

4.首批超級高鐵將於何時得以應用？

即使超級高鐵基本概念已經存在多年，但該技術仍處在發展階段。目前，最早的超級高鐵可能於2021年建成運行。

5.哪裏將建設超級高鐵？

超級高鐵到底將在哪裏建立目前尚不明確，但許多公司已經在美國、歐洲和其它一些地方繪製了路線圖。

潛在路線包括：美國的紐約—華盛頓線、堪薩斯城—聖路易斯線，斯洛伐克的伯拉第斯拉瓦—捷克的布爾諾線，印度的普納—孟買線、維查雅瓦達—阿默拉沃蒂線，以及其它更多線路。

6.超級高鐵有何歷史？

利用低壓和真空管作爲交通系統一部分的理念有着悠久的歷史。1864年，在維多利亞時期的倫敦南部，水晶宮氣動軌道利用空氣壓力推動馬車上山（而利用真空拖動其下山）。

自19世紀後期開始，在建築物間利用氣動管道來發送郵件和包裹的類似系統就已經開始使用，而在今天的一些超市和銀行中，仍可見到用其來傳送現金。

超級高鐵一個明確的前身是由羅伯特·戈達德於20世紀早期提出的“真空管道車”概念。自那時起，許多相似的觀點相繼提出，但都未取得多大的成功。

然而，正是企業家埃隆·馬斯克於2013年8月發表了白皮書《超級高鐵阿爾法》（《Hyperloop Alpha》），纔再次真正點燃了人們對這一概念的興趣。《白皮書》闡述了一個現代超級高鐵系統的工作原理及其建造成本。

7.什麼是超級高鐵阿爾法？

馬斯克在《超級高鐵阿爾法》白皮書裏描述了關於超級高鐵的願景。他以洛杉磯—舊金山線爲例，表示超級高鐵將比傳統高鐵線路的建設成本更低、速度更快。

同時，他認爲超級高鐵可以更安全、更快、更實惠、不受天氣影響、動力自給，且對沿線居民產生更小幹擾。

馬斯克表示，超級高鐵可能是往返於距離小於1500公里或900英里城市間的理想交通工具，而超過這段距離的旅行，超音速航空會更加高效。

馬斯克寫道：“實現真正的瞬間移動當然非常了不起（希望有人能做到），但除此之外，實現超速旅行的唯一的選擇就是在擁有特殊環境的地上或地下建造一個管道。”

8.超級高鐵是如何運行的？

馬斯克所設想的超級高鐵的基本概念是，使乘客艙或膠囊車廂通過一個管道在地表上方或下方運行。爲了減少摩擦，管道中不是全部而是大部分空氣都會用泵抽出。

克服空氣阻力是高速旅行中最大的消能量耗之一。客機攀升至高海拔區域，在空氣較稀薄的高空飛行，是爲了產生在地面同樣的效果，而超級高鐵通過將乘客艙置於減少了壓力的管道中，便能允許列車哪怕在地面上也能以飛機的速度運行。

在馬斯克的模型中，超級高鐵管道內的氣壓約爲火星大氣壓力的1/6（這是一個顯著的對比，因爲火星是馬斯克的另一興趣所在）。這意味着100Pa的運行壓力，相對於海平面條件下，減少了1000倍空氣阻力，相當於飛行高度超過15萬英尺。

9.超級高鐵乘客艙如何工作？

馬斯克模型中的超級高鐵乘客艙懸浮在28個爲一組的氣浮滑道上，類似於空氣曲棍球比賽中的球體懸浮在球檯之上。

一個主要的差異在於，乘客艙自身而不是由軌道產生空氣氣墊，以保持管道儘可能簡單和低成本。其它版本的超級高鐵使用磁懸浮而不是空氣滑道來保持乘客艙運行在軌道之上。

外部直線電動機爲吊艙提供初始速度，之後爲其加速到‘高亞音速’，然後每70英里左右再加速一次。在加速期間，乘客艙將在近真空管道中繼續滑行。

每個艙體可搭載28名乘客（其它版本的目標是搭載40名乘客）和一些行李。另一個版本的艙體則可運載貨物和車輛。艙體每兩分鐘一班（或在高峯期每30秒一班）。

10.超級高級使用何種動力方式？

乘客艙將從外部直線電動機獲取動力，實際上是一個鋪平了的圓形感應電動機（像特斯拉電動汽車裏的一樣）。在馬斯克的模型中，超級高鐵將由太陽能板供電，太陽能板安裝於管道頂端，這將產生較其運行所需要的更多能量。

11.超級高鐵與傳統高鐵有何不同？

支持者認爲超級高鐵要比現有得高鐵好得多。超級高鐵成本更低，更節能，因爲別的不說，軌道不需要爲乘客艙持續提供能量，另外，乘客艙可以每30秒一班，更像是一種按需服務。超級高鐵甚至還可能比高鐵速度快兩到三倍（10倍於常規列車）。

12.超級高鐵的建造成本有多高？

對其所設想的洛杉磯—舊金山線的超級高鐵，馬斯克認爲建設成本會低於60億美元。有了超級高鐵，洛杉磯到舊金山只需要半小時。

如果將這筆投資分攤到20年，加上運營成本，馬斯克認爲乘坐該線路的單程票價約爲20美元。

該系統的大部分成本在於管道網絡的建設：全部成本包括管道、支柱、真空泵和車站。這些成本都加起來，乘客版超級高鐵成本僅40多億美元（能搭載貨物的大型網絡則需要70億美元）。

根據馬斯克的設想，乘客艙的成本約135萬美元每個。如果需要40個乘客艙，總成本約爲5400萬美元（或者乘客和貨物都能搭乘的混合型艙體總成本約爲7000萬美元）。這還不到其提議的只能搭乘乘客的高鐵系統成本的9%。

13.乘坐超級高鐵旅行是什麼體驗？

超級高鐵的批評者們警告說，在管道里旅行可能是一種不舒服的體驗。例如，加速以及線路轉彎處的橫向重力會導致噁心。然而，Virgin Hyperloop One（維珍集團投資的超級高鐵初創公司）表示乘坐超級高鐵的體驗將與乘坐電梯或客機相同。

該公司表示：“儘管超級高鐵速度會很快，但我們的在建系統將會以相當於波音747升空時所承受的重力情況下加速。”該公司又補充道，加速和減速都是漸進的，不受重力和氣流的影響。

乘坐一個無窗的艙體穿行於混凝土管道中，意味着沒有什麼可看的。馬斯克最初的願景則是：每位乘客都可以進入自己的個人娛樂系統，“在艙體內展示美麗的風景”。

14.超級高鐵票價貴嗎？

馬斯克設想的洛杉磯到舊金山線的超級高鐵票價僅定爲20美元，但Virgin Hyperloop One票價計劃卻比較模糊。該公司表示：“很難確定，因爲這很大程度上取決於路線，但定價目標是讓每個人都買得起。”

Hyperloop Transportation Technologies（HTT）公司表示其期待“一個票價低廉但又賺錢的系統”。

15.超級高鐵會成功嗎？

對於超級高鐵，這是一個大問題，也是一個尚未回答的問題。超級高鐵的概念已經存在很長時間，但直到現在，相關技術卻一直是不足的。

目前有一些資金充足的公司爭相競逐超級高鐵技術，但這些項目仍處於試點和實驗階段。英國廣播公司（BBC）最近刊登了一則有關超級高鐵的報道，標題爲《未來還是幻想？》

批評人士認爲，由於傳統鐵路使用的車廂大的多，那麼要承載相同數量的乘客，超級高鐵就需要更多的車廂。而且仍存在許多工程障礙需要克服，如建造足夠堅固的管道以承受高速運行時艙體的壓力，以及找到節省能源和成本的方式以保持低壓運行。

現在，即使參與的公司都熱衷於探索超級高鐵的潛能，但其還處於實驗階段。從一項成功測試到一個完整的商業部署將會是巨大的飛躍，而載客試驗也會到來。

16.超級高鐵能賺錢嗎？

建造超級高鐵的公司認爲建造超級高鐵要比建造傳統高鐵成本低得多。

馬斯克的超級高鐵阿爾法白皮書聲稱，他的洛杉磯到舊金山路線路的成本僅是傳統高鐵成本的1/10。其它公司提出的價格則是傳統鐵路服務價格的1/3到1/2，且速度要快的多。

如果建造成本真的如此低廉，這意味着這些服務很快就能盈利。然而，有許多工程方面的挑戰需要解決，這可能會推動成本上漲，而在初始階段，這些服務如何融資仍不明朗。許多正在進行的可行性研究正在探索如何通過公共和私人投資組合來資助這些服務。

17.超級高鐵如何像Linux系統？

馬斯克沒有獨佔超級高鐵，而是將這一想法公開給任何有意進行研發的人。他將其與Linux系統進行比較：一個開源設計，由一羣研發者構建，以將超級高鐵從概念變爲現實。

確實，在超級高鐵阿爾法白皮書裏，馬斯克指出，一些問題仍有待解決，包括超級高鐵艙體的控制機構、針對不同艙體類型的車站設計，乘客版和乘客車輛混合版的區別、超級高鐵與更加傳統的磁懸浮系統的比較，超級高鐵物理現象的演示等。

18.誰在打造超級高鐵？

儘管爲超級高鐵做了如此之多的鋪墊工作，馬斯克最初表示他太忙了，無法開發自己的超級高鐵。

現在有一些公司正致力於將這一想法變爲現實，包括一些初創公司和一些已經研究該理念有段時間的公司。其中包括Virgin Hyperloop One、HTT、TransPod、Arrivo等。每一家公司開發的技術都有所不同，但基本理念保持一致。

19.馬斯克的超級高鐵進展如何？

去年，埃隆·馬斯克說他已經獲得了建造紐約—費城—巴爾的摩—華盛頓一線超級高鐵的“口頭批准”，這條線路可能將紐約到華盛頓的旅行時間減少到僅29分鐘。

他補充道：“仍然有許多工作需要得到正式批准，但我對此很樂觀，這一切將很快發生。”

今年二月，《華盛頓郵報》報道馬斯克旗下名爲Boring的隧道工程公司已經獲得在紐約做一些準備和挖掘工作的許可。

在2017年10月，馬裏蘭州交通部也條件性批准了Boring公司建造從巴爾的摩到華盛頓的隧道，允許其在州際道路下進行挖掘。

20.無聊公司是幹什麼的？

馬斯克成立了無聊公司（Boring），該公司致力於在城市的地下之間更快、更容易地挖掘隧道，從而使超級高鐵項目得以實行。

目前，挖掘一英里的隧道成本高達10億美元，無聊公司則想把成本縮減到1/10。該公司表示，其能通過挖掘小型隧道，製造更快、更高效的挖掘機，以及用電力取代石油爲機器提供動力來實現這樣的目標。

21.什麼是Loop？

無聊公司還希望將Loop交通引入隧道。Loop是一種高速地下公共交通系統，乘客坐在自動駕駛電動“滑架”上以125到150英里/小時的速度行駛。

每輛電動滑架將搭載8到16名乘客或一輛客運車輛。乘客（和車輛）將在街道上進入吊艙，然後電梯將會把他們降至Loop，以繼續地下的行程，繞過街道交通（行人和騎行者優先於車輛通行）。

該公司目前正致力於位於霍桑（SpaceX和無聊公司的總部附近）的一次初步隧道測試，並已提交了一份6.5英里長的隧道計劃，這段隧道將在洛杉磯和卡爾弗城運行。

公司表示，Loop不同於地鐵，對能沿隧道建立的車站數量並無實際上限，因爲其服務是通過電梯實現的，車站可以小到一個停車位大小。

每一個Loop“車站”都由一系列傳送地上和地下滑架往返的電梯組成。公司表示：“因爲車站只需要如此小的佔地面積，它們能輕易地整合到繁忙的市中心、居民區或任何隧道沿線的，能容納一個停車位的位置”。公司還發布了一張地圖，顯示了該服務可能運行的一組路線。

22.2018超級高鐵車艙競賽要做什麼？

馬斯克的SpaceX在其加利福尼亞霍桑總部擁有自己的超級高鐵測試軌道，約一英里長，外直徑六英尺。

爲了加速功能原型開發，鼓勵學生創新，SpaceX在2015年宣佈了超級高鐵車艙競賽，鼓勵大學參賽團隊設計和建造最好的車艙。

第三期競賽：2018年超級高鐵車艙競賽定於今年7月舉行，關注於單一標準，即在測試軌道上車艙自力推進的最大速度，或正如競賽所稱：“只要不墜毀，最快者得勝！”

23.Virgin Hyperloop One是誰?

Virgin Loop One原名Hyperloop One，是試圖打造商用超級高鐵系統的最主要競爭者之一。該公司成立於2014年6月，現擁有300多名員工，已募集2.95億美元資金，目標是到2021年建成運營系統。2017年，公司獲英國維珍集團投資，並更改爲現在的名稱。

今年2月，該公司宣佈了在印度普納和孟買之間打造超級高鐵的計劃。該項目將事先做一個爲期6個月的可行性調查，考察路線、環境影響、經濟和商業因素、管理框架，以及成本和融資模型建議。

假設一切順利，公司將在合同簽訂兩到三年內，在兩點之間建立一個可操作的演示軌道，並作爲測試平臺。

該公司表示，建設普納—孟買之間25分鐘的線路，將於五到七年內發生，並表示高載客量的乘客線路和貨物線路最終將實現一年1.5億乘客的承載量。

維珍集團CEO理查德·布蘭森表示：“我相信，Virgin Hyperloop One在21世紀會對印度帶來火車在20世紀所產生的一樣的影響。”

該公司也正在研究一條連接堪薩斯城、哥倫比亞和聖路易斯的超級高鐵線路的可行性研究，涉及高水平的成本估算和融資模式。

該公司擁有500米長，直徑3.3米的DevLoop測試線路，距離內華達沙漠的拉斯維加斯30分鐘路程。去年12月，該公司稱其已完成了第三階段的測試，測試速度達到387公里/小時。

公司表示：“這些測試是在一個減壓到與海拔20萬英尺高空同等的空氣壓力的管道內進行的。一個Virgin Hyperloop One車艙利用磁懸浮快速升到軌道之上，並因超低空氣阻力，而以飛機速度長距離滑行。”

公司目前已在美國確定11條潛在線路，從僅有64英里的波士頓—薩默塞特—普羅維登斯線路，到史詩級的夏延—休斯頓線，全程1152英里，橫跨四州，可能的行程時間會縮短到1小時45分鐘，而目前乘轎車或卡車需要17小時。

公司還確定了橫跨歐洲的9條線路，可能將44座城市的超過7500萬人連接起來，全程5000公里。公司還與迪拜環球港務集團——世界第三大港口和終端運營商簽署協議，尋求在迪拜合作建設超級高鐵。

24.HTT公司又是誰？

Hyperloop Transport Technologies成立於2013年，是另一家尋求將超級高鐵變爲現實的公司，擁有一個由800名工程師組成的團隊，總部位於洛杉磯。

該公司想要建立一個基於被動磁懸浮系統上的交通系統，並表示其30米長的車艙將能搭載28到40名乘客，最大速度可達1223公里/小時，每日單線全效率可運送164000名乘客。

該公司指出，慕尼黑再保險公司相信其系統是“可行且可保的”，反映了其迄今爲止的進展。

去年9月，HTT表示其已經與印度安得拉邦經濟發展委員會簽署諒解備忘錄，在瓦達和阿默拉沃蒂兩城市中心之間修建超級高鐵，可能將本爲一個小多時的行程變爲六分鐘。

該項目將採用公私合作模式，主要由私人投資者提供資金，前期將進行爲期六個月的可行性研究。該公司也試圖在斯洛伐克的伯拉第斯拉瓦到捷克的布爾諾之間開發一條線路，以及建設一條連接阿布扎比與艾因的線路。

25.還有誰在建設超級高鐵？

Transpod是另一家競爭者，最近發佈了一項研究，預測一個Transpod 超級高鐵系統將比歐洲的高鐵成本低30%，並以快於其3倍的速度爲乘客旅行和貨物運輸帶來更高效率。

該公司還表示，一輛運行於加拿大多倫多和溫莎兩地間的超級高鐵，成本將比傳統高鐵低50%，而速度較其快4倍，並計劃於法國建設一條測試軌道。

在2016年11月，Transpod宣佈獲得Angelo投資集團的首輪1500萬美元融資。

其它試圖建設超級高鐵系統的公司包括ET3和Arrivo。

26.超級高鐵的下一步向何處去？

超級高鐵的下一步是走出初始測試和可行性研究階段，並開始進行該技術的長距離測試。更重要的是：進行載人測試。另一項挑戰將是找出能適用於全世界的商業模型。

只有上述所有問題都得以解決，超級高鐵是否能真正成功便昭然若揭了。