建造一條時速上千公里的「超級高鐵」,一直是不少科學家和工程師們的夢想。2013年在電動車和火箭等領域有驕人成就的美國億萬富翁馬斯克(Elon Musk),曾提出「超級高鐵」(Hyperloop)的概念和計劃,惟因無法克服壓力差、磁阻等技術問題,最終未能如願實現。時至今日,中國的科技創新和工程進步,使「超級鐵路」的夢想重新復甦,並通過全新的技術逐步實現超高速交通的可能性。
據美媒報導,馬斯克所構想的「超級高鐵」將迅速進入商業運營階段,該系統設想將搭載乘客的懸浮艙運送進近乎真空的管道中,以高達1200公里的時速運行,惟之後12年裡,馬斯克面臨的挑戰愈來愈明顯,包括200倍於飛機艙壓的壓力差、結構易洩漏的混凝土、以及對毫米級精度的高要求等,即使有雄心壯志,但最終無功而返。
超高速低真空管磁浮列車全尺寸試驗線。
然而,中國近期在這一領域的探索卻開創了全新局面。據《南華早報》報導, 2021年9月,山西省和航天科工集團合作共建的超高速低真空管線磁浮交通系統全尺寸試驗線計畫獲批立項,是中國首條高速飛車全尺寸試驗線,全長2公里,利用超導磁浮技術、低真空管路技術和超導同步直線馬達技術,最終實現最大速度每小時1000公里的「近地飛行」。
到2023年1月,首次超導航行試驗在山西省大同市陽高縣的高速飛車試驗基地取得成功。2024年8月,試驗線在陽高縣成功完成低真空環境下系統整合示範驗證試驗, 並透過山西省科技廳現場測試檢查
中國的超級高鐵系統基於多項先進技術,包括超導磁浮技術、低真空管路技術和超導同步直線馬達技術,不僅成功克服了馬斯克所面臨的困難,且在降成本、保證安全性等多方面亦取得顯著成就。
上月中國科技權威期刊《鐵道標準設計》發表了一篇同行評審論文,首次詳細介紹了這項工程的相關細節。論文中,中鐵工程設計諮詢集團的總工程師徐升橋闡述了中國工程師如何將鋼-混凝土複合真空管道、人工智能驅動磁阻尼器等技術進行整合,克服超級高鐵面臨的各項挑戰。
超級高鐵最大要克服的致命困難,是昂貴的金屬管道,惟中國的解決方案是採用結合鋼殼和真空密封混凝土的複合設計,從而大大降低了結構成本。
中方團隊在管道內設計了一個由環氧樹脂塗層鋼筋和玻璃纖維增強材料構成的複雜結構,可消除磁阻力,將能量損失削減了三分之一以上;而在外部,則使用波紋鋼伸縮縫來適應溫度變化,而雷射引導的張力網格確保了在數公里範圍內的對齊精度在0.05毫米以內。正如徐升橋及其團隊所指,是以鋼材抵抗拉力,混凝土承受壓力,「共同構成了一個氣密堡壘」。
試驗結果證明,即使經歷寒冷冬天或攝氏45度的夏天,管道仍能保持接近真空狀態。
2022年在北京展出「低真空管路磁浮高速飛車模型」。
但當時速達到1000公里時,磁阻力會呈指數級上升,馬斯克的團隊就因為鋼材產生的渦流而解決不了,惟中方團隊對核心部分進行了重新設計,重新定位超導線圈以優化磁通量,同時用低碳鋼網格取代了傳統的鋼筋;還利用了雷射校準軌道模組,使預製軌道對接精度達到0.1毫米,消除了震盪的風險。
研究人員也對混凝土進行重新設計,因標準混凝土在真空中會碎裂,但徐升橋團隊透過混合玄武岩纖維、矽粉,配合預真空養護解決了此問題,而試驗亦證明,中方團隊研發的混凝土能在數十年內承受接近真空的壓力而不會裂開。
2024年,中國的科學家和工程師成功在低真空管道內,實現了一輛高速飛車的懸浮,並在2公里長的軌道上以時速1000公里進行測試,顯示出近乎零的航跡偏差。
這個成果的背後,離不開精確的設計和持續的實驗驗證,設計團隊採用了光纖感測器來監測微小移動,及時調整超導電流,確保系統的穩定性和安全性;另緊急氣閘和耐壓艙的設計則解決了超級高鐵長期困擾的乘客安全問題,為未來的商業應用奠定了堅實基礎。
不過,據報道,儘管中國取得技術上突破,但未來仍面臨諸多挑戰,包括建造一條商業化的京滬超級高鐵線需要數千億元的巨額投資,而如何解決更長管道中的熱膨脹問題及乘客應急方案的驗證等。
毛拍手
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南太平洋的蔚藍海域,正成為中美兩國在關鍵礦產資源博弈的隱形戰場。人口僅約2萬的庫克群島,因其周邊近200萬平方公里海域下蘊藏的豐富多金屬結核,意外成為地緣政治的「風暴中心」。
人口僅約2萬的庫克群島,因其周邊近200萬平方公里海域下蘊藏的豐富多金屬結核,意外成為地緣政治的「風暴中心」。
今年11月初,中國最先進的科考船「大洋號」完成與庫克群島的聯合深海科考後,停靠於其首府阿瓦魯阿;而就在數週前,美國科考船「鸚鵡螺號」亦在同一海域完成了為期三周的勘測任務。 這場圍繞鈷 、鎳、銅、錳及潛在稀土資源的競逐已然拉開序幕,背後更牽動著新西蘭的複雜反應與區域權力格局的微妙變化。
中國最先進的科考船「大洋號」
這場資源博弈的近期焦點,集中於中美科考船先後到訪庫克群島。 據《南華早報》及美國行業刊物《海事時政》報道,中國的「大洋號」於11月8日抵達庫克群島拉羅湯加島的阿瓦蒂烏港,標誌著中庫兩國根據今年2月簽署的協議,首次聯合科學考察正式啟動。
庫克群島總理馬克·布朗專門舉行歡迎儀式,並獲贈「大洋號」的3D打印模型。布朗強調,此次合作核心是「增進了解而非開採」,重點在於透明度、人才培訓和數據共享,以提升本地能力,從而負責任地管理海洋資源。
庫克群島總理馬克·布朗
根據庫克群島海底礦產管理局介紹,為期九天的聯合考察於10月31日開始,兩國科學家在拉羅湯加島東北部海域進行了海床測繪、深海研究及海洋生物觀測。所有數據由庫方管理,並將公開分享以支持科學研究。此舉被視為兩國「全面戰略夥伴關係」的具體深化,合作涵蓋藍色經濟、海底礦產及基礎設施援建等多個領域。
中國的積極動作,迅速引來美國的跟進。《華爾街日報》指出,在中庫簽署協議半年後,美國國務院於今年8月宣布與庫克群島計劃推進海洋科學研究及海底礦產資源開發。隨後,由美國國家海洋和大氣管理局資助的「鸚鵡螺號」科考船,於10月1日至21日在庫克群島專屬經濟區完成了類似勘測。
美國的急切心態源於其在關鍵礦產供應鏈上對中國的深度依賴。隨著中國收緊部分關鍵礦產出口管制,美國政府急於尋找替代來源。今年4月,美國總統特朗普簽署行政令,承諾將批准企業在國際水域開採海底礦產的申請,以加快深海採礦進程。
儘管該行政令在聯合國管理的國際海域法理效力存疑,但已在加拿大上市的礦業公司The Metals Company據報已向美國政府申請許可,擬在太平洋海域開展深海採礦 。庫克群島因其豐富的資源儲量,自然進入了華府的戰略視野。
中美在庫克群島的角力,意外地讓新西蘭的雙重標準暴露無遺。
中美在庫克群島的角力,意外地讓新西蘭的雙重標準暴露無遺。庫克群島在1965年實現內部完全自治,但與新西蘭保持「自由聯繫」,防務與外交由新西蘭協助。對於美庫合作,新西蘭早前聲稱「尊重各國在管理本國礦產資源方面的權利和責任」;但面對中庫合作,新西蘭政府卻表現出「擔憂」,並指責庫方在國防安全問題上缺乏「透明度」。
更實際的行動是,新西蘭以庫克群島深化對華關係為由,暫停了對其的預算資金援助。據報道,今年6月,紐西蘭暫停了價值1820萬紐元(約7824萬元人民幣)的援助。在中國「大洋號」抵達之際,新西蘭外交部再度宣布繼續停止資金援助, 使得兩個財政年度被暫停的援助總額達到2980萬紐元。
新西蘭廣播電台披露的官方文件顯示,在庫中達成合作前,新西蘭曾花至少8個月時間向庫克群島施壓,要求查看其與中國的合作協議。
對此,庫克群島總理布朗反應強硬,怒批新西蘭「虛偽」。他強調,與中方簽署協議的核心動機是滿足庫克群島的資金與發展需求,且完全沒有損害本國主權。中國外交部發言人亦表明,中庫合作不針對任何第三方,也不應受到第三方干擾和制約。
對於庫克群島而言,開發海底礦產的誘因主要是經濟利益。該國海底礦產局專員貝弗利·斯泰西-阿塔拉表示,保護海洋是當務之急,但採礦可以帶來實質經濟效益,特許權費用有助於支持該國的醫院和學校建設。當地居民看法不一,有手工藝者認為這能提供比旅遊和捕魚更穩定的收入,也有前運動員對協議能否完全落實表示不確定。
然而,深海採礦仍面臨巨大技術挑戰。相關行業長期討論通過海底採礦增加金屬供應,但關鍵技術尚未突破,大規模商業開採仍未實現。
在庫克群島之外,太平洋島國對深海採礦的態度也出現分歧:瑙魯已與The Metals Company簽署採礦協議,基里巴斯正在與中國探索合作,但也有一些島國認為開發海底資源「過於危險」。
隨著中美科考船相繼駛入這片海域,庫克群島的深海礦產能否從潛在資源轉化為實際財富,仍將取決於技術突破、環境評估以及更為微妙的地緣政治平衡。