SpaceX 超迴路列車艙競爭者首次亮相

競爭者們正在競相響應埃隆·馬斯克的號召,創造一種能夠以音速運送通勤者的艙體。麻省理工學院於週五揭曉了其參賽作品

編者按(2018年6月14日): 《大眾科學》 重新發布以下文章,該文章最初於2016年5月14日釋出,鑑於埃隆·馬斯克宣佈芝加哥市已選擇他的公司“The Boring Company”來設計、建造、融資、運營和維護擬議的芝加哥快速環線。這個高速地下公共交通系統將連線芝加哥市中心和奧黑爾機場,並使用以高達每小時240公里速度行駛的自動“電動滑板”運送乘客。該系統所需的技術在許多方面類似於馬斯克的SpaceX公司自2013年以來一直在推廣的基於超迴路列車隧道的通勤系統 since 2013.

大約三年前,科技 visionary 埃隆·馬斯克概述了他對一種新型公共交通的願景,這種交通在速度、效率和“整體酷炫度”方面僅次於瞬間移動。正如他設想的那樣,超迴路列車將透過地上或地下管道在幾分鐘內將滿載通勤者的艙體運送數百公里。他願景中最大的缺陷:他並沒有真正打算建造它。

但世界各地的工程師紛紛湧入以填補這一空白。有些人是資金充足的初創公司的一部分,但大多數是學生,他們試圖贏得馬斯克的SpaceX公司贊助的競賽,以建造一個功能正常的超迴路列車艙。來自麻省理工學院的團隊在今年早些時候贏得了比賽的設計階段,成為領先者。週五,麻省理工學院公佈了原型艙,它將在今年夏天在SpaceX位於加利福尼亞州霍桑總部附近的1.6公里賽道上進行測試。


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麻省理工學院是30個決賽入圍者中第一個正式公開展示艙體的。它的工作是幾個艱難的工程決策的結晶:不僅是如何推進艙體,而且是如何使其保持在軌道上——並最終使其停止。麻省理工學院選擇了一種使用磁鐵和導電板的磁懸浮系統,儘管各團隊可以自由地試驗漂浮在氣墊上的艙體(類似於馬斯克的最初願景)或沿著軌道上的輪子滾動。科羅拉多大學丹佛分校的HyperLynx團隊選擇了後兩者的混合方案——一種在時速低於160公里時使用輪子,在更高速度時使用氣墊的艙體。

麻省理工學院為大眾科學提供了幕後觀察其艙體制作過程的機會,由於多種原因選擇了磁懸浮。“超迴路列車最有趣的部分之一是嘗試比任何其他型別的陸地旅行都快得多,”正在攻讀機械工程碩士學位並領導團隊懸浮工作的格雷格·莫納漢說。一旦車輛接近音速——每小時1236公里——“從工程學的角度來看,任何型別的與地面或軌道的接觸都會變得非常複雜,”他補充道。

SpaceX的測試軌道尚未建成,將是一個直徑約1.80米的鋼管,帶有扁平的混凝土地板。混凝土頂部的鋁表面將允許磁懸浮,地板中心的鋁製工字梁將有助於防止艙體失控。“為懸浮的物體創建制動器面臨的挑戰之一是我們必須能夠在不接觸任何東西的情況下停止,”麻省理工學院機械工程系博士生拉加夫·阿加瓦爾說,他受命開發艙體的制動系統。“我們基本上是在一塊鋁旁邊快速移動一塊磁鐵。”

比賽中的所有艙體都將是馬斯克超迴路列車概念的縮小版:一系列可以以音速執行的載客艙。麻省理工學院的磁懸浮原型機建造成本約為15萬美元,長2.5米,重250公斤,預計速度可達每小時369公里  ,加速度為2.4 Gs。SpaceX決定不要求比賽艙體容納乘客對麻省理工學院的設計產生了重大影響。事實上,他們的艙體不能簡單地做大來容納乘客,航空航天專業碩士生、團隊隊長菲利普·基爾申說。“目前我們還沒有考慮如何安排乘客的複雜問題,”他說。

麻省理工學院在1月下旬成為最受矚目的團隊,當時其設計在SpaceX超迴路列車艙競賽的第一階段中,在來自20個國家的115多個團隊中名列第一,該競賽在大學城德克薩斯A&M大學舉行。來自荷蘭代爾夫特理工大學威斯康星大學麥迪遜分校;弗吉尼亞理工學院和州立大學(弗吉尼亞理工大學);以及加州大學歐文分校的團隊位列前五名。

許多風險投資支援的初創公司在透過近真空管道建立超音速交通系統的競賽中提供了額外的競爭,儘管它們不是SpaceX競賽的一部分。Hyperloop One, Inc.(直到最近被稱為Hyperloop Technologies)在麻省理工學院公佈的幾天前,在拉斯維加斯郊外約50公里的沙漠中展示了其超迴路列車推進系統。該公司的680公斤金屬雪橇沿著300米長的軌道飛馳,在短短1.1秒內達到了約每小時100公里的速度。另一家初創公司Hyperloop Transportation Technologies在3月份聲稱已與斯洛伐克達成協議,探討建造連線奧地利和匈牙利的高速管狀穿梭機的可能性。

加利福尼亞州在高速鐵路計劃方面臭名昭著的進展緩慢,這促使馬斯克幾年前對超迴路列車產生了興趣。這位企業家在金州開展了多項事業,他呼籲建立一種公共交通系統,可以幫助乘客快速跨越長距離通勤——例如在半小時內覆蓋洛杉磯和舊金山之間約635公里的距離。即使有競爭以及所有投入超迴路列車工作的初創資金,所需的技術可能還需要很多年才能成為通勤者可行的選擇。但馬斯克正在應對當今快速城市化人口面臨的一個重大問題。根據美國人口普查局的資料,對於居住在主要都市區及其周邊地區的人來說,美國的平均通勤時間略低於一小時。根據德克薩斯州交通研究所(德克薩斯A&M大學的一部分)的一份報告,2014年美國高峰時段通勤者在交通擁堵中花費的總時間約為69億小時,高於2010年的64億小時。

M&J Engineering P.C.執行副總裁兼施工管理總監阿爾伯特·波佐特里戈說,隨著城市尋求減少擁堵和汙染,公共交通變得比以往任何時候都更加重要。然而,超迴路列車是否可以幫助分散人口並同時縮短通勤時間,這在很大程度上取決於非物質因素,例如獲取安裝管道的土地、符合環境標準以及為城市和乘客制定可管理的成本結構,而不是工程壯舉。“作為工程師,您面臨的問題是最容易克服的,”波佐特里戈說,他在美國土木工程師學會都市區董事會主席的任期將於5月結束。

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