教授:時速4千公里飛鐵技術未成熟 政府需介入

原標題:時速4千公里飛鐵提出背後:技術未成熟,呼籲資本和政府介入

8月30日,中國航天科工集團(下稱“航天科工”)在第三屆中國(國際)商業航天高峰論壇上投下重磅,宣布已聯合國內有關單位,開展了“高速飛行列車”的研究論證,時速最高可達4000公里。憑藉這一超過3倍音速的速度,讓公眾直呼其為“飛鐵”。

所謂的“高速飛行列車”,原理即是利用真空管道和超導磁懸浮技術,實現超音速的“近地飛行”,被譽為人類未來的“第五種交通方式”。而實際上,中國早在2000年前後就已引入真空管道磁懸浮概念,近二十時間內,外界對其卻關注甚少,風頭更是被矽谷“鋼鐵俠”埃隆?馬斯克(Elon Musk)在2013年提出的“超級高鐵”蓋過。目前,在全球範圍內,研究真空管道磁浮交通的國家有瑞士、美國和中國。

西南交通大學首席教授、長江學者特聘教授、超導與新能源研究開發中心主任趙勇在接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)採訪時表示,“這項技術需要引起社會的關注。”趙勇認為,航天科工此時公開宣布這一項目,“不是說這個技術已經成熟了,而是需要產業部門介入,國家政府要有投入,把前期技術先開發出來。”

趙勇是中國高溫超導領域的第一個博士,輾轉意大利、澳大利和日本13年後,他回到西南交通大學,是西南交大材料科學與工程係長江學者特聘教授、國家首批外籍傑出青年基金獲得者。彼時的趙勇認為,“西南交大是最適合搞超導磁浮研究的地方”。據趙勇透露,趙勇團隊是國內首個國際性高速飛行列車產業聯盟的成員之一。

此前的8月30日,航天科工方面表示,專門為“高速飛行列車”工程項目,聯合了國內外20多家科研機構,成立了國內首個國際性高速飛行列車產業聯盟,目前團隊擁有相關領域的200多項專利。這個產業聯盟也被稱為真空管道磁浮研究領域的“國家隊”。

趙勇還透露,“航天科工目前的整個方案、基本思路就是按照我們的書提出來,具體關於磁浮方面的設計是我們來幫助完成。”趙勇所指的書則是其2009年發表的《速車系統概論》,這是世界上第一本系統論述真空管道磁浮技術的專著。該書的另一作者為劉本林,據劉本林對澎湃新聞(www.thepaper.cn)表示,他和趙勇為中國科學技術大學物理系同學,其本人於2005年接觸真空管道交通。值得一提的是,在外人看來,劉本林是一個對新鮮事物充滿熱情的“民間科研愛好者”,並非在正規科研機構任職。

然而,無論是趙勇還是劉本林,對時速4000公里卻持格外謹慎的態度。趙勇表示,“我一直在強調1000公里時速這個第一步的關鍵性和重要性,當你1000公里時速還沒實現的時候,大談4000公里時速意義就不大。”

提時速4000公里, “振奮一下人心”

航天科工在8月30日公佈,高速飛行列車項目的落地將按照最大運行速度1000公里/小時、2000公里/小時、4000公里/小時三步走戰略逐步實現。

第一步通過1000公里/小時運輸能力建設區域性城際飛行列車交通網,第二步通過2000公里/小時運輸能力建設國家超級城市群飛行列車交通網,第三步通過4000公里/小時運輸能力建設“一帶一路”飛行列車交通網。航天科工還對“高級飛行列車”寄予厚望,最終能成為繼航天、高鐵、核電之後的“中國新名片”。

然而,這一宏偉藍圖目前還沒能給出響應的時間表。

趙勇表示,“這個遠景我們可以簡單地提一下,這就足夠了,但不要花太多精力在這上面。我們要實實在在把1000公里時速的技術先開發出來,在這個基礎上積累足夠經驗。”但趙勇同時表示,“航天科工這個也是非常有意義,是國內第一家在真空管道領域做成聯盟的,非常值得鼓勵,也可以振奮一下人心。”

但趙勇認為,要實現“超級飛行列車”沒有捷徑。 “這是一個工程問題,首先從實驗室、到中試、再到工程階段,這條規律是必須要這樣實實在在去走的。我們現在連實驗室的數據還沒拿出來,離這個遠景還很遠。”

2011年,趙勇團隊研製出全球首個真空管道高溫超導磁浮列車試驗系統,該系統軌道直徑3米,管道最低壓強2000帕,磁浮車採用線性電機驅動。目前,這第一代實驗模型已被拆除。 2016年1月,趙勇團隊完成第二代真空管道高溫超導磁浮列車系統的建設,系統首次採用“壁掛”式運行,即將直徑6.5m的環形軌道鋪設在環形金屬壁面上,使磁浮車沿壁面高速行駛。研究團隊認為,在結構力學上,第二代系統有效增大了磁浮車沿環線運行時的向心力,並防止磁浮車沿軌道切向脫軌,從而使磁浮車獲得更高的運行時速和安全穩定性。

2016年5月,系統完成第一階段調試,時速達到108公里;2016年10月,系統完成第二階段調試,時速達到150公里。趙勇對澎湃新聞表示,“目前,我們實驗室在高溫超導磁浮方面能做到時速160公里,這應該是實驗室最高速度了。”實驗室系統的難點在於,“場地有限,只能做成環形,環形的小半徑離心力很大,做起來非常困難。”

目前,超導磁懸浮領域的時速紀錄在日本。日本採用低溫超導磁浮技術,載人速度可達時速603公里,這一技術業也已成熟。 2014年,日本開工建設世界首條最高時速達505公里的超導磁懸浮高速鐵路,預期2027年建成通車。

趙勇提到,“日本的這一時速是在稠密大氣中間實現的,如果把稠密大氣變成低壓管道的話,實現時速1000公里理論上是可以實現的。”但無論是真空管道,還是高溫超導磁浮技術,或者是把這兩項結合起來,“國內國外都是空白,還有很多核心技術要開發。”

《速車系統概論》這本書中就對真空管道設計、速車(編著:類似於高速飛行列車)系統轉移冷卻、速車驅動和導向、速車路線設計、應急救援等方面進行了探討,但直到目前為止,這些問題均沒有成熟方案。趙勇提到,以真空管道為例,這麼龐大體積的真空系統的建立和維護,要做到低成本就是一個大難題。

實驗室承受不了的高昂造價

除了技術領域的諸多空白,“高速飛行列車”還不得不面對高昂的開發成本。而這,或許是這一項目突然高調公佈的原因之一。航天科工此前就提到,“擬通過商業化、市場化模式”來實現這一項目。

趙勇表示,“確實需要資本市場和國家的關注,因為這不僅僅是從技術層面可以推動的,是涉及面很廣的一項高技術。截至目前為止,資本市場基本沒有介入,國家直接在真空管道方面的投入也基本沒有。”

“現在是需要相關機構共同開發這項技術,而不是說這個技術已經成熟了。需要產業部門介入,國家政府要有投入,把前期技術先開發出來,學校裡面的東西只能供參考。”趙勇表示。

即使對趙勇團隊而言,若想進一步推進實驗,也必須獲得更多的資金和國家政策支持。在趙勇的設想裡,項目必須要從實驗室走向戶外。 “戶外實驗首先需要場地,起碼要1公里或者2公里的管道做前期試驗,中試起碼要幾十公里,日本600公里時速的磁浮線有三十多公里的線,按照這個比例的話,50到100公里的中試線是需要的”。趙勇認為,這些步驟都必不可少,“沒有這些試驗,你做出來的東西誰敢用?在這上面反复地試,給出安全性的保障,這樣才能推廣到工程上去。”

而戶外建立真空管道磁懸浮模型造價之高並不是一個實驗室所能承受。 “投入肯定是以億為單位的,可以類比一下,地鐵的造價是每公里6億元-10億元,參照這個數字也不是我們實驗室可以做的。”

馬斯克在2013年發布了一份白皮書,提出“超級高鐵”概念,聲稱舊金山到洛杉磯的超級高鐵列車能達到最高時速1200公里,造價為60億-100億美元,僅為加州高鐵項目的十分之一,這一造價當時就被業內普遍認為太低。

劉本林在接受澎湃新聞採訪是就提到,“速車系統的造價肯定會比高鐵、地鐵都要貴,要迴避這個問題是不可能的。”

值得一提的是,縱觀目前研究真空管道列車的國家來看,只有瑞士曾獲得過政府資助。

瑞士由魯道夫。里斯(R。 Nieth)博士在1974年提出地下真空隧道磁懸浮列車的概念,也就是“瑞士地鐵”,並在1985年獲得瑞士政府的支持,資助了一項最初研究。里斯和他的團隊在1999年想瑞士聯邦議會提交了一份研究報告,提出具體技術方案。但“瑞士地鐵”在1999年後就一直處於停滯狀態,瑞士聯邦議會更在2005年決定不再推進這個項目。

而美國目前則靠民間融資。 “超級高鐵”Hyperloop One在2016年10月宣布完成了一筆5000萬美元的C輪融資,總融資額達到1.6億美元。

Hyperloop One成立於2014年,由Uber早期投資者ShervinPishevar、前SpaceX工程師Brogan BamBrogan及Rob Lloyd(Hyperloop One現首席執行官)聯合成立。

當地時間8月31日,馬斯克在自己的個人Instagram賬號上宣布,特斯拉的超級高鐵列車時速達到355公里,打破了此前慕尼黑工業大學WARR Hyperloop團隊每小時324公里的速度。

然而,“超級高鐵”技術的不成熟和需要漫長等待的時間表,已經讓外界不斷質疑該項目為騙局。美鐵公司總裁理查德?安德森(Richard Anderson)在當地時間9月5日就表示,他並不認為,由馬斯克提出的超級高鐵概念可以在短時間內實現,並超過傳統鐵路運輸。

Lloyd在第二階段測試後也曾表示,“公司現在的重心是真正和政府以及世界各地的客戶進行深入的商業討論。我們的重心的確在發生轉移,不僅僅是科技,而是商業化。”