与埃隆·马斯克的超级高铁物理学101 - 彭博社

一个艺术家对超级高铁舱的印象感谢埃隆·马斯克在周一下午，SpaceX和特斯拉汽车的首席执行官埃隆·马斯克揭晓了他备受期待的超级高铁。我们已经发布了所有细节关于这种超快速新交通方式，以及与马斯克的采访。尽管如此，这个活动为与埃隆·马斯克进行小型研讨会提供了机会，马斯克是一位物理学家。对于那些准备深入探讨的人来说，这里是马斯克——宾夕法尼亚大学物理学本科生，斯坦福应用物理材料科学博士辍学生，以及SpaceX火箭设计师，解释超级高铁的一些基本特性。

告诉我们设计的基本情况。你有舱体，底部有滑雪板，穿过低压的隧道。你为什么选择这个设计？ 舱体将依靠气垫运行。舱体产生空气，并通过这些滑雪板上的小孔排出。这在工业中使用得相当多。你可以用气垫以非常低的摩擦力移动巨大的重物。在消费者的角度，人们可能熟悉气垫冰球桌，只不过在这种情况下，气垫是由舱体本身产生的，而不是由管道产生的。

你不希望管道太昂贵。因为管道非常长，你希望昂贵的部分在舱体内。

在超级高铁细节发布之前，有些人说你所提议的听起来不可能，因为要以如此高的速度和长距离通过管道需要太多的能量。 有些人质疑移动空气和舱体所需的能量。他们并没有完全理解，推动舱体的并不是空气。舱体是通过线性加速器加速到速度的，线性加速器基本上是一个展开的电动机。舱体内的空气可能以每小时200到300英里的速度移动，并且它是低密度的。所以这些人中的一些人认为：“哦，空气是海平面密度，空气本身将是推动舱体的东西。”但事实并非如此。

你确实想要有一个持续循环的空气循环，以便不因空气减速而损失能量。但让舱体的速度超过空气的速度更有效。如果你只是试图在有效的700英里循环中抽送空气——特别是在海平面压力下——如果你想让空气快速流动，由于与管道侧壁的摩擦，所需的能量将非常高。

获取舱体加速的线性加速器是如何工作的？ 它实际上是一个线性电动机。这是一个非常基本的东西。它们已经存在很长时间了。舱体中的空气滑雪板会有一排薄薄的磁铁——你不需要太多。线性电动机会电磁加速舱体。它会位于滑雪板下方。它只是产生一个沿着管道传播的电磁脉冲，将舱体推到每小时800英里的初始速度。

在旧金山和洛杉矶之间大约需要半打的再加速，但再加速所需的线性感应电动机的尺寸要比初始的要小得多。

你将如何减速？ 当你到达目的地时，会有另一个线性电动机来吸收你的动能。当它减速时，你将能量回馈到电池组中，这样就为加速下一个舱体提供了源能量，并为过夜运输储存能量。

太阳能电池板将铺设在管道顶部。你将在每个站点存储多余的能量在电池组中，这样你就可以全天候运行。

你有没有看过一些 Rand 提出的图纸或者 ET3 概念？ 我之前对这两者都不熟悉，但现在我了解了一些。Rand 的方法并不实用，因为它依赖于纯真空，并且是一种隧道方法。你必须挖掘大量的土壤。这将非常昂贵。你需要让隧道的成本比现在便宜100倍。

ET3 的方法基本上使用的是地面上的真空管。它并不完全是一个真空管，因为他们从技术上讲并没有达到真空。但他们所谈论的水平并不实用。值得注意的是，他们已经宣传他们的东西20年了，仍然没有一个小的演示原型。他们还依赖于超导体，而你必须在舱体上携带液氮。这些事情并不是没有挑战。让我这么说吧。

有多少人帮助你进行 Hyperloop 设计？ 可能有大约十几个人，在 SpaceX 和 Tesla 之间，我请他们审核一些想法，确保我的计算是正确的，并贡献他们能想到的任何想法。他们很快指出的一件事是，我们不想让管道中的风速太快。空气柱与管道之间的摩擦所消耗的能量将是不可承受的，这正是其他人所指出的。如果空气柱太密集或移动太快，你就会产生过多的摩擦。

关于使用线性加速来帮助火箭进入太空，有一些想法在流传。超级高铁技术能否应用于SpaceX？ 不可以。说这样话的人根本不知道他们在说什么。即使你执意要进行地面火箭助推器加速，你也绝对不会在一个该死的管道里进行！最好的方法是在靠近赤道的高山陡峭的坚固岩石悬崖旁边安装一个巨大的线性感应电动机。这将是极其复杂和昂贵的，而且你总会面临可怕的物流问题。或者你可以将助推器的大小增加10%到20%，而不必担心这些。

这是我最烦恼的事情之一——还有太空太阳能，这显然是一个愚蠢的主意，让我感到震惊的是一些聪明的人会提出这个。如果有人对太空太阳能有既得利益，那一定是我。