美設(shè)計(jì)真空管道磁懸浮星際列

“星際列車(chē)”發(fā)射系統(tǒng)利用一條長(zhǎng)約1000英里(約合1609公里)管道和一條超導(dǎo)電纜將磁懸浮列車(chē)送往低地軌道。

北京時(shí)間3月14日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)約翰-霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家近日設(shè)計(jì)了一種名為“星際列車(chē)”發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用一條長(zhǎng)約1000英里(約合1609公里)的真空管道和一條超導(dǎo)電纜將磁懸浮列車(chē)送往低地軌道。研究人員認(rèn)為，這種技術(shù)不僅僅可以實(shí)現(xiàn)，而且實(shí)現(xiàn)成本也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于火箭成本。

盡管“星際列車(chē)”系統(tǒng)聽(tīng)起來(lái)有些不可思議，但其基本概念卻非常簡(jiǎn)單。因?yàn)榇艖腋×熊?chē)是懸浮于軌道之上，因此不必要擔(dān)心摩擦問(wèn)題。理論上講，它們的速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有的每小時(shí)大約350英里(約合每小時(shí)563公里)的時(shí)速，可達(dá)每小時(shí)2000英里(約合每小時(shí)3219公里)的軌道速度。當(dāng)然，為了讓乘客能夠**地加速到這一速度，“星際列車(chē)”系統(tǒng)需要大量的軌道，同時(shí)需要防止極音速列車(chē)被周?chē)目諝馑撼伤槠?。?jù)設(shè)計(jì)師介紹，長(zhǎng)約1000英里(約合1609公里)的管道，通過(guò)模擬中間層的低氣壓，應(yīng)該可以完成這個(gè)任務(wù)。

管道的大部分將與海平面齊平，出口點(diǎn)需要高出海平面大約12英里(約合19.3公里)。用于火車(chē)中的磁懸浮技術(shù)同樣可以用來(lái)將這條管道懸浮起來(lái)。在發(fā)射管道中，位于20千米高度的帶有2000萬(wàn)安培的超導(dǎo)電纜，每平米產(chǎn)生的懸浮力大約為4噸。通過(guò)高強(qiáng)度纜繩解決真空管本身所需的多余的浮力，如迪尼瑪超強(qiáng)纖維的強(qiáng)度足以滿(mǎn)足這種用途。另有一套備用系統(tǒng)足以保證懸浮系統(tǒng)順暢運(yùn)行而不出故障。

“星際列車(chē)”系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者為美國(guó)約翰-霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家詹姆斯-鮑威爾、喬治-麥瑟和約翰-拉瑟爾。他們指出，這種設(shè)計(jì)方案聽(tīng)起來(lái)似乎有些不太現(xiàn)實(shí)，但是支撐12英里(約合19.3公里)長(zhǎng)的電纜所需要的工程技術(shù)與支撐比這長(zhǎng)得多的太空電梯所需要的工程技術(shù)相比，要簡(jiǎn)單得多。工程師們提出，可以在阿拉斯加、加拿大北部、格陵蘭島或西伯利亞等極地地區(qū)建造這種系統(tǒng)。此外，南極冰原也是一個(gè)可供選擇的選址點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)估算，建成可載人“星際列車(chē)”系統(tǒng)，可能需要20年時(shí)間和600億美元的成本。這些數(shù)字聽(tīng)起來(lái)很大，但是如果考慮到航天飛機(jī)的各種費(fèi)用是“星際列車(chē)”系統(tǒng)成本的三倍時(shí)，你就會(huì)認(rèn)為這套系統(tǒng)確實(shí)很經(jīng)濟(jì)。而且，“星際列車(chē)”系統(tǒng)一旦建成后，向低地軌道運(yùn)送貨物的成本每公斤僅需50美元，而目前的技術(shù)將貨物和人員送上低地軌道，每公斤重量分別需要花費(fèi)1萬(wàn)美元和10萬(wàn)美元。這意味著，太空旅行的車(chē)票只需要大約5000美元。設(shè)計(jì)者估計(jì)，“星際列車(chē)”系統(tǒng)的事故率與現(xiàn)代的客機(jī)差不多，**系數(shù)較高。

“星際列車(chē)”系統(tǒng)還有一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，那就是它能夠?qū)?shù)噸重的材料快速送至軌道，這一能力可以用來(lái)有效地防御任何大型天體撞向我們。研究人員也把這一功能看作是“星際列車(chē)”系統(tǒng)重要的應(yīng)用。目前，我們?nèi)祟?lèi)還沒(méi)有防御小行星或彗星撞擊的能力，甚至還沒(méi)有提前發(fā)出撞擊警報(bào)的能力。如果繼續(xù)使用現(xiàn)有的發(fā)射系統(tǒng)，這種情況仍然無(wú)法得到改善。為了能夠真正實(shí)現(xiàn)防御天體撞擊，人類(lèi)需要更強(qiáng)大的報(bào)警系統(tǒng)以及多個(gè)大型高速攔截系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以預(yù)先安裝于軌道上，隨時(shí)監(jiān)測(cè)和抗御可能到來(lái)的威脅。這就需要將數(shù)噸重的設(shè)備發(fā)射到軌道上，這對(duì)于當(dāng)前的高成本發(fā)射系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是不現(xiàn)實(shí)的。