儒勒·凡尔纳：从地底到太空，超级高铁的前世与今生
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图片来源@视觉中国
文 | 刘文元
2013年 ， 在“钢铁侠”埃隆·马斯克的号召下 ， 超级高铁的概念（一种在真空管道中运行的交通工具）广为人知 ， 近几年迅速成为许多国家科研和社会讨论的热点 。 但其实 ， 类似的设想早在两百年前就已经有人提出 。
本文将对真空管道运输的演进历史进行简要梳理 ， 一窥超级高铁的前世与今生 。
01 压力差即动力 真空技术的发端 ， 历史上有确切记载的就是1643年的托里拆利实验：在密封的长管中注满水银并倒置在水银槽里即可发现 ， 大气与真空之间的压力差 ， 能够顶起760毫米水银柱 。 而真空技术应用的第一个案例 ， 则是1654年的马德堡半球实验：将两个半球合成为直径119厘米的球体 ， 并用真空泵抽空内部气体 ， 之后在两侧各用8匹马都无法拉开 。
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马德堡半球实验
可以说 ， 这两个著名的实验都利用了大气与真空[1]之间有巨大压力差的原理 ， 同时也是这种压力差能够产生机械作用力的证明 。 后人也从中得到了输运物品的启发 。
1799年 ， 一位名叫乔治·梅德赫斯特的英国机械工程师和发明家 ， 申请了一项通过压缩空气获取动力的风机泵专利 。 次年 ， 他又申请了利用压缩空气驱动汽车的“风驱”发动机专利 ， 与此同时 ， 他提出风驱汽车服务计划 ， 并建议在行车路线上设置泵站为其持续补充动力 ， 可以理解为类似于电动汽车和充电桩之间的关系 。
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大气铁路
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大气铁路
基于此前的构想 ， 梅德赫斯特于1810年提出真空邮递线的设想 ， 并认为这种利用气压差在管道中传送信件和货品的方法 ， 比邮递员挨家挨户运送要更加快捷、高效 。 进一步地 ， 他开始想象用规模更大的管道运输列车的可能性 。
1812年 ， 他首次发表了一篇关于大气铁路的理论计算文章 ， 论证了在铁轨上方架设直径数米的管道 ， 通过气压差来快速运送货物和乘客的可行性、效果和优势 。 此外 ， 他还构想了另一种大气铁路的形式 ， 即在铁轨下方铺设一根长管 ， 管道内有器件与列车相连 ， 器件在气压差的驱动下运动 ， 从而带动列车行进 ， 列车的动力源不是车头 ， 而是车体下方的管道 。
在他去世前不久的1827年9月 ， 出版了著作《新型内陆运输系统》 ， 对气动推进推崇备至 ， 认为这种方式即使没有马匹或其他动物提供动力 ， 也能达到96公里的时速 。
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大气铁路利用气压使车体沿轨道前进 ， 而非用车头作为动力 。
然而 ， 由于这样那样的原因 ， 大气铁路并没有成功实施 ， 这一设想也就逐渐被束之高阁 。 直到2018年 ， 一位89岁的美国工程师马克斯·施力格把它变成现实：他在自家的葡萄园里架设了一条轨道 ， 铁轨之间有一根直径30厘米的聚氯乙烯管 ， 管道外连一台泵 ， 用以抽出管中的空气或将空气注入管中 。
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马克斯·施力格的大气铁路
在气压差的作用下 ， 管道内的“推力车”便带动与之通过磁铁相连的列车行驶起来 。 这套只有标准铁路系统六分之一大小的模型运行结果表明 ， 它能够轻易克服传统列车无法逾越的陡峭坡度 ， 而且运行噪音更小 ， 不需要高架输电线路 ， 泵也能用可再生能源驱动 。
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