新科技快速指南系列之「Hyperloop」:歷史、現在與未來

2020-12-17 36kr

編者按:《連線》雜誌發表了一系列文章來介紹最新的技術與網絡文化。本文是Hyperloop篇,作者為ALEX DAVIES。由36氪編譯。

Hyperloop,是由埃隆·馬斯克率先提出的理論化的運輸系統。將人或貨物裝進一個吊艙裡,通過管道進行長距離運輸。磁懸浮和大型真空泵將消除煩人的摩擦和空氣阻力,讓這些公交車大小的吊艙能以接近1馬赫(1225.08千米/小時)的速度前進。支持者們說,這不僅僅速度夠快。與現在的飛機、火車和汽車相比,Hyperloop可能會更便宜、更環保。

就像許多類似的構想一樣,它現在還非常簡單,僅僅停留在表面上。建造管道和吊艙應該不難,但要讓Hyperloop成為現實,僅僅是一些優秀的工程師和一些財富是不夠的。這需要考慮大量法律層面的問題,監管之間的角力,以及獲得政治傾向和公眾的支持。你應該知道,想要建設基礎設施,是非常困難的。

第一個Hyperloop

Hyperloop的想法始於2012年,特斯拉和SpaceX的執行長埃隆·馬斯克將其作為一種新型交通工具,其速度將是一架飛機的兩倍,而且完全由太陽能驅動。當時,馬斯克沒有提供任何工程細節。直到2013年8月,他發表了一份57頁的白皮書,概述了他對該系統如何運作的技術思考。

從本質上來說,Hyperloop的核心就是要消除兩件能讓普通車輛減速的事情:摩擦和空氣阻力。為了消除前者,你可以讓吊艙在它的軌道上懸浮,就像一列磁懸浮列車。馬斯克最初建議用空氣軸承來做這件事,在艙底噴出一些空氣。如今,大多數高鐵的工程師們已經決定採用被動磁懸浮技術來實現這一點。在標準的磁懸浮系統耗電量大、價格昂貴的情況下,該系統會在吊艙上使用一系列永久性磁鐵。當這些磁鐵在軌道上移動的時候,它們就會產生一個磁場,把吊艙推高,而不需要電流。一個互補的磁體系統(想想兩個磁體互相推擠)會讓這些吊艙每隔幾英裡就有一個推力——幾乎完全沒有摩擦力和空氣阻力意味著你不需要一個恆定的推進系統。

至於空氣阻力,這就是管道的用武之地。這些管道環繞著吊艙移動的空間,所以你可以用真空泵把幾乎所有的空氣都吸走——這樣的空間很小,裡面的物理條件就像是在20萬英尺的高空上。因此,就像一架巡航飛機一樣,Hyperloop只需要一點點的能量來維持「吊艙」的運行速度。用更少的能量來加速就能夠讓你更快,也更環保。而且考慮到能源成本,這也可能會更便宜。

在解釋了這一切之後,馬斯克說他太忙了,沒有時間自己做。他同時掌管著特斯拉和SpaceX,沒有時間改造另一個行業。所以他鼓勵任何有興趣的人去嘗試。讓我們來實現Hyperloop吧,他說。

然後就出現了Hyperloop,或者說是Hyperloop行業。在馬斯克的白皮書在網際網路上發表後不久,一些公司就湧現出來,將工程師和風險投資人聚集在一起,以解決實際問題。從一開始,總部位於洛杉磯的Virgin Hyperloop One 就成為了最具競爭力的競爭者,有大量的風險資本支持,數百名員工,一個完整的銀行帳戶,以及內華達州沙漠的測試軌道。去年12月,該公司在內華達州的沙漠中進行了一次時速240英裡的測試。

Hyperloop Transportation Technologies採用了一種分散化的工作方式。幾乎所有的工程師都在其他公司(像波音,NASA,和SpaceX這樣的地方)工作。在他們有空閒的時候,就一起工作,來解決人類和Hyperloop之間的工程問題。該公司計劃在中歐、韓國和印度建立網絡。類似的,還有rLoop,一個基於reddit的社區,他們研究"高科技去中心化"任務中的各種工程問題。

此外,埃隆·馬斯克也回來了。他在SpaceX的總部舉辦了一系列學生工程競賽的項目。去年夏天,他證實自己想要建造一個自己的Hyperloop。但他的計劃特別模糊,但他認為管道系統將會在他的另一家新公司——無聊公司(Boring Company)創建的隧道中得到良好的利用。

雖然許多公司都在使用同樣的技術(被動磁懸浮,大型真空泵)來實現Hyperloop,但不久之後,這個年輕的行業就開始分崩離析。前 SpaceX 公司工程師布羅根·班布羅根(Brogan BamBrogan)與人聯合創辦了Hyperloop One,但由於與公司發生了一場奇怪而激烈的法律糾紛,離開了這家公司。然後自己創辦了超級高鐵公司Arrivo,不過現在他正在研究自己構想下的Hyperloop系統。他把管子拋在了一邊,認為它太貴了。「如果我想從一個城市到另一個城市,我更願意乘飛機,而不是選擇一個低壓的金屬管,」這是一個有價值的提醒,"Hyperloop"不是一項發明,而是一種技術的巧妙組合,這些技術結合在一起可以使某些東西變得非常快速和有趣。

Hyperloop的未來

如果你真的想要體驗一下Hyperloop,那你就得建一個Hyperloop。有許多人許下了宏偉的願景:這個領域的公司已經宣布計劃在加利福尼亞、科羅拉多、東海岸、印度、斯洛維尼亞、杜拜和阿布達比建造Hyperloop系統。Hyperloop One希望在2020年實現商業化運營。

在接下來的幾年裡,我們將會看到真實問題的答案,這並不是一個關於「Hyperloop能否實現的問題」,正如班布羅根所說,"這在物理定律的範圍內, 但是很難讓它變得有趣。"真正的問題應該是「從資本的角度,從運營的角度,從安全的角度來看,它能與我們現在運輸體系競爭嗎?」這是由田納西大學的運輸研究中心主任大衛·克拉克(David Clarke)所提出的。

克拉克的意思是,想要真的有成效,Hyperloop必須提供更好的服務、更低的定價和更加安全的體驗。只有這樣才能吸引乘客當前的交通方式,比如飛機、火車,以及個人汽車等等。這些系統可能並不完美,但它們已經建立了用戶基礎,或多或少有利可圖,並且足夠安全,可以讓人們乘坐,監管機構也很高興。想要建立Hyperloop系統的公司必須知道如何與世界各地的政府合作,也必須知道如何建立他們需要運行的基礎設施,並如何獲得認證和資金支持。

這就是為什麼第一個Hyperloop系統很可能會針對特定的用例,從而來最小化可能遇到的阻礙。比如建立在機場與市中心或公共運輸樞紐之間,或者將貨物從港口運送到內陸配送中心,這樣卡車就不必堵在已經擁擠不堪的地區了。如果一開始就像建立長途運輸系統,會讓事情變得更加困難。

要想在競爭中取勝,Hyperloop必須先找到一種方法,繞過監管比較敏感的地區。運營這些公司的人堅持認為,這看起來並不會特別困難,他們已經在與急切的政府合作,來建立Hyperloop系統了。為了讓事情變得更簡單一些,Hyperloop One舉辦了一場比賽,通過這場比賽,他們獲得了在加拿大(連接多倫多、渥太華和蒙特婁)、佛羅裡達(奧蘭多到邁阿密)和印度(孟買到金奈)等地區建設Hyperloop的可能性。但是Hyperloop One尚未宣布任何實際的開工計劃。當然,如果出現了當地居民抗議、難以獲得土地、建設成本上升等問題,這些承諾是否會成立還有待觀察。

此外,還有一些麻煩:這些公司需要向公眾證明,通過管道進行旅程是安全的。如果其中一個支撐架在地震中倒塌了怎麼辦?Hyperloop工程師們說,如果突然出現了空氣阻力,吊艙會減速。但是,猛地減速通常會出現嚴重的碰撞,如果正好這個吊艙在破裂的管道附近,會不會飛出去?監管機構是否會堅持認為,這些「吊艙」應該像汽車一樣符合碰撞標準?或者是所有乘客都要繫上安全帶?無論答案如何,首先要考慮的是建立一個Hyperloop來運輸貨物,而不是運輸人類。

更多的問題:將這些吊艙提升到最高的速度需要多少能量?用可再生能源來做這件事的構想很偉大,但是怎麼生產並儲存足夠的太陽能來運行所有的吊艙?

然後是錢。Virgin Hyperloop One執行長羅伯·羅伊德(Rob Lloyd)表示,修建一英裡的雙向軌道需要花費1000萬美元,花費還不到加州「雙軌」高速鐵路系統的三分之一。馬斯克最初的報告估計,在洛杉磯與舊金山之間建設一條Hyperloop將耗資60億美元,票價設定在20美元就能夠收回投資以及支付運營成本了。當然, 那是五年前的事了, 並沒有考慮到相關公司的工程變化,而且馬斯克向來對工程的時間和成本估計都非常「不靠譜」。事實是,我們還不知道維持一個運行中的Hyperloop需要多少成本,這需要保持數百英裡長的管道幾乎不受空氣的影響。這需要我們建設出來,才能把這一切搞清楚。

One More Thing:Hyperloop設想簡史

在2013年的一篇技術論文中,埃隆·馬斯克是第一個注意到可能會出現「Hyperloop」革命的人。隨著Hyperloop公司接近商業化,相關的細節已經發生了變化,但最基本的技術——在一個近乎真空的管道裡懸浮吊艙——仍然是不變的。

在馬斯克鼓勵人們都去實現Hyperloop的時候,人們紛紛想要將他的想法融入現實世界。例如,法國工業設計師Serge Roux設想了一個兩層樓的圓形Hyperloop車站,比馬斯克提出的轉盤式裝置更優雅。

在馬斯克提出Hyperloop想法不到一年,第一家公司就出現了, 一個Hyperloop產業誕生了。 首批參與者之一是 Hyperloop Transportation Technologies。 它的早期渲染圖描繪出了管道在現實生活中的樣子。

馬斯克很快改變了他「因為太忙而不能幫助實現Hyperloop」的想法。 2015年, 他建立了一個測試軌道, 並開始舉辦學生競賽, 尋找最好的吊艙設計。 麻省理工學院的一位早期獲獎者設想了一個550磅重的鋁、碳纖維和聚碳酸酯的設計, 它們使用釹磁鐵進行懸浮,還構想出了用於低速運動的輪子, 以及用於停車的液壓制動器。

2016年11月,Virgin Hyperloop One也展示了一個系統的渲染圖,在這個系統中,吊艙能夠自動駕駛。他們會在街上找到你,把你帶到最近的入口,然後帶你去目的地。當然,他們想像這一切發生在杜拜。

在2017年的TED演講中,埃隆·馬斯克展示了他對管狀旅程的設想:汽車會自動駕駛(當然),從街上乘電梯到地下隧道,然後駕駛電動雪橇,以124英裡每小時的速度行駛。馬斯克解釋說,我們所知道的Hyperloop將會出現在在更長的城際旅程中,在那裡,接近超音速的速度更有價值。

隨著Hyperloop概念的發展,它看起來越來越不像馬斯克最初的設想。最大的分歧來自於布羅根·班布羅根,他與人共同創建了 Virgin Hyperloop One。現在正在經營自己的公司—— Arrivo。 他很喜歡懸浮的吊艙,但是他認為管道的安裝不值得,將會增加成本和複雜性。在他的設想中,"Hyperloop"看起來很像上世紀80年代以來的磁懸浮列車。

原文連結:https://www.wired.com/story/guide-hyperloop/

編譯組出品。

編輯:郝鵬程、王雅琪

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