主题：“胶囊高铁”是未来超高速轨道交通的正确方向 -- 陈经
家园 “胶囊高铁”是未来超高速轨道交通的正确方向 Elon Musk（搞Tesla电动车和SpaceX的哥们）前几天说要公布新的科技设想，现在出来了，是“胶囊高铁”。就是几个人一个小仓，在真空管道里磁悬浮加速达到每小时数千公里的高速。
真空管道是1900年代提出的设想。后来加上了磁悬浮驱动，这都不新鲜的。中国有真空磁悬浮高铁的设想，就是把现有高铁路线变成真空管道，时速可达上千公里。
大管道真空磁悬浮的问题很多，中国张耀平、沈志云等人在搞，还处于忽悠阶段。能成是不错，但实在各种技术问题太多，起个头都不容易。
美国人的设想又进了一步，就是小型化。一个胶囊183KG，4至6人，载重367公斤。对应的真空管道、磁浮加速部件可以做得较小。小的东西，实现起来就容易多了。
就象发射卫星、载人航天，载重不用太大，难度相对低。航天飞机，登月，就要大推力火箭，容易出问题。两个航天飞机先后出事，这条路也走不下去了。中俄的载人航天，小火箭发上去，返回靠掉下来，安全性就比较高。所以小型化的思路可行性大大优于大型构想。我一看“胶囊”两个字就直觉，这绝对可以玩出更实质性的东西。
英文报道说，美国提出这个技术的公司ET3，已经和中国伙伴在合作了，不知是哪。文章里也设想是美国到中国二小时。所以人们对中国搞超高速轨道交通是有期望的。
中国有兴趣，也有钱，执行力还特别强大。美国搞技术预研可以，真正工程实施，估计还得找中国。哪怕就是建成一个小实验段，也会让中国的科技形象大大提升。
通宝推：南风,家园 大哥还是谈宏观经济吧，谈这个技术太不靠谱了！ 丫的就一个炒股的噱头而已！
连GE都不提这茬，他死啦的技术积累在哪里？找天朝来帮他们实现？
早两三天有报道，天朝铁路系统，只感想速度600多公里的真空管道运输，他死啦玩的是“人有多大胆，地有多大产！”
丫的有没有提到过这个真空管道的真空度是多少？10^(-9)? 数量级他们提到了没有？
家园 管道客运 管道客运是一个有趣的话题。
首先，我们抛开工程角度，单纯从理论角度来看一下
航空/天器是目前可见最快的客运手段，但是其潜力显然受到第一宇宙速度的限制，而且，为了能够在这个速度巡航，需要先垂直上升数十乃至上百公里，再入时候则需要减速，所以上升时候消耗能量获得的势能只能白白浪费掉，甚至需要消耗额外的能量去消耗掉这些势能（软着陆不是没有代价的）。
而管道运输只受到人体的加速度耐受能力的限制，可以想象在车辆中，座椅是装在万向支架上的，所以可以保证乘客始终以最佳姿势承受正过载。记得即使是训练有素的飞行员，坐姿加抗荷服也只能承受3g的负过载和9g的正过载。我们先以飞行员为例计算，最佳姿势+抗荷服，持续5g似乎是可以想象的
地球半径：r=40000*1000/2/pi=6366200
可接受最高持续速度：v=sqrt(r*(5+1)g)=19544
大约每秒20公里。
可接受加速度，加速度是个变值，最初是按照合加速度5g,运动方向和指向地心的重力加速度矢量合成后小于5g,即最初：a^2+g^2<25*g^2 也就是a<sqrt(24)*g =4.9
随着速度不断加大，向心加速度和重力加速度的合成值日逐渐由1g变为-1g，但是在这个过程中，由于在万向支架上的座椅方向调整，乘客的加速度方向仍然指向最佳承受方向。
由于这段时间最大允许加速度在4.9g到5g之间变化，我们近似取5g，这段时间最后达到-1g过载，也就是向心加速度2g,那么v=sqrt(r*2g)=11280
所以，加速时间大约t=11280/5g=225秒
减速的过程是相同的，那么在以限制加速度5g来看，达到-1g过载则最小航程为 0.5*(5g)*(225)^2*2=2531250也就是2500公里。
同样计算，从-1g到-2g,这段时间最大允许加速度在4.6g到4.9g之间变化，我们近似取4.7g,最终速度v=sqrt(r*3g)=13820，则加速时间大约t=13820/4.7g=294秒,则这段时间最小航程为 (11280*294+0.5*(4.7g)*(294)^2)*2=10695132也就是10695公里。
所以，即使过载限制允许最高巡航速度达到每秒20公里，实际上却因为地球周长有限，总共也就4万公里，达到2万公里也就可以达到地球上任何一个点,所以并不会真能加速到每秒20km的最高过载限制速度。
我们再用普通人来看，我们假设人的过载承受能力和现代的民航客机一致。民航客机一般在1000米跑道上加速到300km/h(每秒80多米左右)起飞，
1/2*a*t^2 = 1000
t=v/a
则1/2*a*t^2 = 1/2*v/t*t^2=1/2*v*t=1000
t=25秒
a=3m/s^2
也就是大约重力加速度的1/3左右。
那么，我们可以看一下在这个加速度上运行到20000km，最高速度是多少：
加速和减速相同，所以算的是10000km
s=1/2*a*t^2
t=sqrt(2*s/a)=2582
全程5000多秒,1个半小时左右,最终速度3*2582=7746,接近第一宇宙速度。
这也就是地球上管道运输的理想运行情况，身体条件可以承受民航客机旅行的乘客，可以在1个半小时内到达地球的任何一个点。
这是管道客运的第一个优点，快，真得很快。
管道客运的第2个优点，节省能源。实际上我们看看自己现在的旅行方式，在能量分配上是很荒谬的。我们从0m/s的速度开始，最终以0m/s的速度结束，可是在旅行中我们要不断输入能量以克服空气阻力（如果不是磁悬浮还要克服摩擦阻力）。
而管道客运则可以改变这一点，管道客运时候空气阻力为接近0的一个数值（如此高的速度必然要求用某种方式悬浮，并且把管道抽接近真空来避免空气阻力）,这样，固然把列车从速度0提高到很高的速度需要比较大的能量输入，但是在达到巡航速度后就不再需要输入更多能量，而且好处不仅如此，在半程或者不到半程的位置，列车开始减速，但是如此巨大的动能白白浪费掉是荒谬的，我们完全可以用电磁减速，把这些动能再转化为电能。结果就是，在管道运输成熟后，只有管道和列车的建设费用，运行维护费用取决于将来的结构，材料技术的发达程度，而能源费用则几乎可以忽略不计。
家园 这算不上什么新设想吧？ 记得小时候看得小灵通漫游未来之类的，就有这样的设想，貌似还有插图。
家园 这玩意不具可行性 第一，成本不见得低。第二，效率高不了。第三，人体在加速状态下的适应问题。
家园 关键是有没有人的时间值那么多钱 把速度搞快是很费钱的。尤其是快到一定程度的时候，百尺竿头，更进一步付出的能量是倍增的。
家园 波音本来要弄个高速客机 开始是超音速，后来是0.95倍音速，始终没航空公司感兴趣，于是最后变回了传统的客机，就是787
家园 感觉意义不太大 一个是成本太高，比如说挖掘管道还有维护问题；第二个是其实现有飞行器已经足够了，就算到不了他那速度，两个小时变成四个小时又如何？时间还没精贵到那程度——再精贵就还不如直接驻守在当地了。
真正应该做的还是太空殖民，外太空的资源和空间是无限的，足以满足资本的贪婪。
家园 70年代末煤国就忽悠过这事，参考消息上发过 家园 “美国到中国二小时”，打算怎么过太平洋或大西洋， 走天上还是海底？
