超音速飛行列車不是天方夜譚

孫章

8月30日，在武漢舉行的一個高峰論壇上，中國航天科工相關負責人透露，其公司已開展“高速飛行列車”的研究論證，擬通過商業化、市場化模式，將超音速飛行技術與軌道交通技術相結合，利用超導磁懸浮技術和真空管道，致力于實現超音速的“近地飛行”，最高速度最終可達4000公里/小時。這引起了輿論的高度關注，很多人認為這是天方夜譚。

業內人士對這一計劃在技術上的合理性有共識，它是以“高速磁懸浮+真空管道”為核心理念設計的。高鐵列車的鋼輪鋼軌系統依靠摩擦力這一反作用力來推動列車前進。當高速列車速度提高到某個極大值（稱為粘著極限速度）時，電動機帶動的輪子就會發生空轉。因此，普速列車在寒冬季節行駛，當鋼軌表面結冰時，司機就要向軌面撒沙，以增加摩擦力。

要突破粘著極限速度這一“瓶頸”，依靠電磁力將列車浮起來，并以電磁力驅動列車，加上在抽成真空的管道中行駛，空氣阻力可忽略不計，理論上其速度可以“上不封頂”。由于美國、瑞士、日本等創新強國也正在展開此類研究，我們不能輸在起跑線上，由實力強大的國企擔當此研發重任，令人振奮。不過興奮之余，確實也有些許擔心。

首先是對研發周期的預測以及成本風險有可能估計不足。參照美國“飛行列車”研究團隊估算，建成載人“星際列車”系統，可能需要20年時間和600億美元的成本（是航天飛機成本的1/3）。

從科技進步史看，原理性突破轉化為現實生產力的過程可能十分漫長。例如，英國的法拉第在1831年發現電磁感應定律，取得理論上的重大突破；然后，德國的西門子在實驗室內研制出實驗用發電機；最后，是由美國的愛迪生在1882年建成世界上第一個大型發電廠，前后經歷51年。當然，隨著科技進步，這種周期在不斷縮短，但絕不可能在很短時間內就逾越從基礎研究到實際應用的這一必經路徑。

其次是出于安全考慮。作為一種大眾化交通工具，安全是必須始終優先考慮的因素。2016年5月11日，美國“超級回路1號”在內華達州沙漠完成“超級高鐵”推進系統的首次測試。測試持續進行4秒鐘，該推進系統從靜止加速到640公里/小時只用了2秒鐘，最后開進沙堆里，揚起一陣“沙塵暴”。該系統的理論最高速度可達1200公里/小時，接近音速。

這就產生一個問題：在這么高的速度下，一旦發生意外（例如失電）怎么辦，如何讓列車停下來？中國高鐵列車采用了復合制動系統（包括電制動、電磁制動、壓縮空氣制動以及風阻制動等），可以在發生意外的情況下，將列車安全地停下來。然而高速磁懸浮列車在真空管道內行駛，空氣阻力并不存在，就無法采用翼板風阻制動（在滬昆高鐵線路上的實驗表明，在350公里/小時的緊急復合制動時，張開的翼板可縮短制動距離150米）。中國高鐵列車制動技術，或許可供研發高速飛行列車時參考。

上述憂思是互相關聯的。好在項目公司已聯合國內外20多家科研機構，成立產業聯盟。筆者希望產業聯盟能整合各方面創新力量，從基礎研究抓起，解決一個個難題，盡量縮短從基礎研究到實際運營的研發周期。創新道路上，永遠需要發揚既要異想天開、又要腳踏實地的科學精神。我們既要有想象力，又要重視判斷力，因為判斷力可以使想象力一直保持在正確的方向。▲

（作者是同濟大學教授、《城市軌道交通研究》雜志社主編）