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2014年5月30日 星期五
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古今談:中國向高溫超導磁懸浮列車進軍


范 舉

日本正在試驗時速為五百公里低溫超導磁懸浮列車,中國後來居上,瞄準了未來時速可達到一千八百英里(約合每小時二千九百公里)的快速高溫超導磁懸浮列車。

高溫和低溫是兩種不同的技術。因為在業內看來,高溫超導磁懸浮要比低溫超導磁懸浮,即日本用於修建東京--大阪磁懸浮新幹線的技術原理要更優。

西南交大磁懸浮專家鄧自剛解釋說,之所以稱「低溫超導磁懸浮」,是因為它需要用零下二百六十九攝氏度的液氦來保證車上超導材料的性能,「液氦很貴,而我們選擇用溫度相對較高的、零下一百九十六攝氏度的液氮來保證超導材料的性能,價格就至少要便宜五十倍,因為空氣中超過百分之七十都是氮,很好獲取。」也是因為這樣,西南交大的研究才命名為「高溫超導磁懸浮」。除了便宜外,高溫超導磁懸浮還是自然界中唯一能實現無源穩定懸浮的技術:它不像低溫超導磁懸浮那樣,需要複雜的懸浮和控制導向,且在車輛靜止時也能懸浮。

兩年多前,鄧自剛在進入西南交通大學牽引動力國家重點實驗室前,曾有很多充滿誘惑的選擇擺在面前:德國一家知名磁懸浮公司願意出資供他到澳大利亞做項目,巴西也有意願邀請他,劍橋教授也來函,希望他到英國讀博士後,但他哪兒都沒去,把根還是扎在西南交大了。

日前,在西南交通大學的牽引動力國家重點實驗室超導技術研究所,中國科學家首次成功完成載人高溫超導磁懸浮環形軌道測試。超級磁懸浮列車之所以能夠達到更快的速度是因為採用真空管,減少空氣阻力對速度的影響。鄧自剛在一篇闡述這一研究項目的論文中指出:「如果時速超過四百公里,超過百分之八十三的牽引力浪費在對抗空氣阻力上。此外,空氣動力學噪音也會突破九十分貝(環境噪音標準為七十五分貝)。」唯一打破這一屏障的方式就是降低運行環境的空氣壓力。研究中,鄧自剛將真空管內的壓力降到正常海平面氣壓的十分之一,成功打破這一屏障。

現在,在實驗室裡,空載的列車以五十公里小時的速度跑起來。鄧自剛告訴記者,聽上去這個速度不快,那是因為目前環線的彎道半徑有六米,受彎道影響會比較慢,如果是在直道上,速度的上限不可估量。

在理想狀態下,這種「超高速真空管道高溫超導磁懸浮車」在低壓管道中最終能實現時速大於一千公里的行駛,並且能耗低,也沒有雜訊污染。

他說:「一些地鐵系統,尤其是瑞士的地鐵系統已提議使用真空管列車--採用真空管的磁懸浮列車,通過消除空氣阻力提升速度。真空管運輸系統允許高溫超導磁懸浮列車的速度大幅提升,每小時的速度可達到三千公里,可以用於一些軍事用途或者太空發射系統。

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