今天，在拉斯維加斯北部陽光炙烤的沙漠中，一家科技公司進行了一項尖端推進系統的演示。這家公司是眾多競相建造首個超級高鐵的公司和大學之一。
超級高鐵是一種未來主義的交通系統，類似於銀行得來速視窗的超大型氣動管。它的工作原理如下：人們跳進一個艙體，該艙體將在管道內以高達每小時 760 英里的速度行駛。這距離突破音障只有一步之遙。
圖片來源：超級高鐵一號
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今天下午，一個 10 英尺長的雪橇在一秒鐘內從零加速到每小時 60 英里。目前還沒有管道，但該公司表示，一個 200 英尺長的管道正在組裝中，將於今年晚些時候進行全面測試。由 Uber 早期投資者 Shervin Pishevar 和前 SpaceX 工程師 Brogan BamBrogan 創立的超級高鐵一號，已經籌集了 1 億美元，計劃在 2018 年前用超級高鐵系統連線洛杉磯和拉斯維加斯。
這是一筆鉅款，但也引出了一個基本問題：超級高鐵安全嗎？
兩分鐘的嘔吐之城
當 SpaceX 和特斯拉汽車公司的創始人兼執行長埃隆·馬斯克在 2013 年提出這個概念，作為在 35 分鐘內往返於舊金山和洛杉磯之間的方式時，它受到了大量的興奮和懷疑。當時，《連線》雜誌寫道：
超級高鐵是一種完全虛構的交通裝置，它吸引了企業家埃隆·馬斯克，他一直在談論它。它至少在 100 年前被設想出來，基本上看起來像是《飛出個未來》中的那些綠色管道的某種版本。
似乎不再是虛構的了。如果一切按計劃進行，超級高鐵一號的艙體將以 760 英里/小時的速度運送人員和貨物——比 747 飛機快 30%。
“我們對老人友好，對狗友好，而且不會讓人嘔吐，”超級高鐵一號公司工程高階副總裁喬什·吉格爾說。“使用者的體驗不會與他們在傳統航空公司上的感覺有太大不同。”
但是，極限速度不是通往嘔吐之城的車票。是加速度——當你身體從靜止狀態移動到接近 1 馬赫的速度時，那些令人興奮的時刻——會產生噁心感。
想象一下乘坐飛機起飛。噴氣發動機釋放能量，將你壓在座位上，拉緊你的肌肉和骨骼。這種加速度通常表示為 G 力或重力（技術上表示為“g”，但為了方便閱讀，我們將使用大寫 G）。
如果你現在站在人行道上或坐在桌子旁，那麼你正在體驗 1 G 的力。商用飛機在起飛和降落時會讓乘客承受額外的 0.1 到 0.3 G 的力。但是，一旦飛機達到恆定的巡航速度，每個人基本上都會恢復到 1 G 的感覺。
“如果你以正好 700 英里/小時的速度行駛，你可以喝可樂，你可以做任何你想做的事情，”美國宇航局艾姆斯研究中心的研究心理學家李·斯通說，他沒有參與任何超級高鐵團隊。“這就像坐在公共汽車上一樣。”
超級高鐵希望透過在艙體啟動和停止時僅誘發額外的 0.1 到 0.3 G 的力來模仿航空公司的體驗。所需的加速度將持續約兩分鐘。
因此，乘客將體驗到接近兩分鐘的飛機起飛程度的不適……這將是旅途中唯一的不適……除非超級高鐵轉彎。
“任何以 50 英里/小時的速度急轉彎的人都知道，離心力會把你拉到座位的一側，”斯通說。“最重要的是，軌道的軌跡也會產生你必須注意的 G 力。”
原始 G 力限制
在太空計劃的早期，美國宇航局艾姆斯研究中心建造了一系列離心機，以測試人體在火箭發射過程中對高加速度的反應。
圖片來源：美國宇航局艾姆斯研究中心
斯通應該知道。自 20 世紀 60 年代初以來，美國宇航局艾姆斯研究中心一直關注著這些 G 力。他們的初步工作延續了對戰鬥機飛行員和美國水星計劃中的第一批宇航員的體驗的軍事研究。多年來，艾姆斯研究中心建造了一系列巨型離心機，以測試人類和裝置對高加速度的反應。離心機像旋轉木馬一樣旋轉乘客。艾姆斯設計的最大離心機可以將人以高達 20 G 的力或我們地球上經歷的正常重力的 20 倍的速度推進。
在太空計劃的早期，美國宇航局艾姆斯研究中心建造了一系列離心機，以測試人體在火箭發射過程中對高加速度的反應。在這裡，水星計劃宇航員小沃利·M·希拉準備於 1963 年 7 月在美國宇航局艾姆斯研究中心的“5 自由度”運動模擬器中接受測試。
受過訓練的人可以承受極端的加速度。斯通說，乘坐土星五號火箭進入太空的早期宇航員承受的加速度高達 4 G。最近送宇航員斯科特·凱利回家的俄羅斯製造的聯盟號返回艙可以達到令人難以置信的 9 G。（像懸崖燕子這樣的鳥類可以以高達 7.8 G 的力傾斜，這超過了地球上最艱難的過山車——南非約翰內斯堡的恐怖之塔的 6.8 G。）
受過訓練的人可以承受極端的加速度。斯通說，乘坐土星五號火箭進入太空的早期宇航員承受的加速度高達 4 G。最近送宇航員斯科特·凱利回家的俄羅斯製造的聯盟號返回艙可以達到令人難以置信的 9 G。（像懸崖燕子這樣的鳥類可以以高達 7.8 G 的力傾斜，這超過了地球上最艱難的過山車——南非約翰內斯堡的恐怖之塔的 6.8 G。）
“太空梭宇航員在發射時通常經歷的加速度低於 2 G。事實上，這是其設計的一部分，因為我們希望能夠將普通人送入太空，”斯通說。“這些水平不會傷害你，但是一旦你超過 4 和 5 G，就會非常具有挑戰性。”
宇航員在發射過程中平躺在背部，因此所有這些加速度都直接作用在他們的胸部。
美國宇航局艾姆斯在 20 世紀 60 年代設計了 20-G 離心機，但該設施在 20 世紀 90 年代進行了升級。這是 2006 年 4 月該設施的影片片段。
“發射和下降過程中的座椅角度是一個非常熱門的話題。G 力會直接擊中你的胸部，這是最安全的方向，”斯通說。“因為最好的辦法是把所有的血液都推到你的背部，只要你健康且沒有懷孕。”
這是因為，即使座椅位置最佳，轉彎產生的過量 G 力也會導致血液在動脈和靜脈內晃動。對於宇航員來說，當他們起飛時，血液會從身體前部滑向後部。這種極端的加速度使得呼吸困難，並且更難拿到東西。宇航員處於最佳身體健康狀態以應對這些情況，而戰鬥機飛行員則穿 G 服以防止他們流動的血液導致中風或意識喪失。
超級高鐵一號公司及其競爭對手超級高鐵運輸技術公司都表示，他們最終的艙體將在急轉彎時減速，但減速多少仍然是一個懸而未決的問題。艙體可能由磁懸浮驅動——與子彈頭列車使用的技術相同。最快的商用子彈頭列車上海磁浮的最高速度徘徊在 300 英里/小時左右。但是，以這種速度，它需要一個傾斜的半徑為 4400 米的曲線，以防止乘客失去午餐。相比之下，美國鐵路公司列車上最難的轉彎只需要一半的距離。因此，除非超級高鐵計劃進行巨大的轉彎或急劇減速，否則軌道將需要相當筆直。
緊急制動也會帶來類似的問題，因為快速減速對身體的影響與加速完全相同。正如《連線》雜誌中所解釋的那樣，如果艙體使用磁懸浮，那麼突然斷電只會減慢移動速度，直到它以每小時零英里的速度停下來。超級高鐵運輸技術公司提出了反向推進器來降低速度。但是，突然停止的衝擊力將是 70 英里/小時的汽車碰撞的 10 倍。
斯通說，除了轉彎和緊急停車之外，如果加速度和減速度最大為 0.1 到 0.3 G，那麼普通人的健康影響應該不存在。他說，他不知道有任何研究表明反覆短暫暴露在高 G 水平下會導致健康問題。
“有些可憐的商人每天都在飛行，所以很明顯，這些水平不會造成任何問題，”斯通說。