真空管道高速列车项目首个试验铁轨将于今年建成。
2013年，埃隆?马斯克（Elon Musk）突发奇想：通过真空管道，利用一种分离舱在30分钟内以接近声速的速度将乘客从洛杉矶运送到旧金山。比竞争对手提出的高速列车技术（2小时40分钟）快得多。
他将该计划称为超级高铁（Hyperloop），并预计耗资60亿美元建造，相比之下，高速列车预计耗资600亿美元。由于Hyperloop技术全程无摩擦，可节约能源，因此运行成本还会降低。
马斯克后来退出了这一计划，理由是他现有的创业公司特斯拉汽车和SpaceX已经占据了他全部的时间。但为了鼓励其他人实现他的提议，他安排SpaceX公司举办了一场开放式设计大赛，第一轮的设计竞赛于2015年1月举行。大赛吸引了超过1200个小组报名，大部分都是工程专业学生。但这场比赛绝不仅仅是一场科技展。现已涌现出两家创业公司，分别为2013年成立的超级高铁交通技术公司（HTT）和2015年成立的超级高铁技术公司。
是的，这个想法是很疯狂。但并没有你想象的那么疯狂，而且你以为其疯狂的原因恰恰说明这个想法一点也不疯狂。
我们不得不佩服埃隆。实际现款已筹集完毕，HTT公司位于加州的5英里（8公里）测试轨道也将于今年动工。所有这一切都没有任何关键性突破，却让这个老点子的前景焕发着明亮的光彩。1906年，未来派火箭专家罗伯特?H?戈达德（Robert H. Goddard）在大学期间就这一想法写了一篇科幻小说（包含了他后来获得专利的想法，见插图“一个火箭人的梦想”）。唯一的新东西是马斯克的热忱，对于他的承诺，他说到做到了。
马斯克提出的计划比较温和，制定的规划与戈达德及其后继者相比要保守得多，这也是他的聪明之处。例如，兰德公司的分析师罗伯特?索尔特（Robert Salter）就曾设想在21分钟内让密封舱从纽约抵达洛杉矶（见1984年本杂志的报道）。
在索尔特的这种激进的提议中，乘客置身于纽约或日本的密封舱内，密封舱悬浮在磁道上方以避免产生滚动摩擦，沿线性感应电动机（实质就是平铺开的电动机）加速，然后在近乎绝对真空的环境中以较高的马赫数无摩擦地穿行；还要巧妙地限制最高速度，以避免高速运行下地球曲率所造成的失重感。最后，密封舱沿着作为发电机的另一个线性电动机减速，以提取能量再利用。然后，你就已到达世界的另一端了！
与此相反，马斯克的密封舱则在没那么绝对的真空中以亚音速行进，这种让步可以利用空气垫支撑密封舱（并仍利用电磁推进）。这似乎是许多学生参赛队在设计大赛中采用的一种策略，但HTT公司比较倾向于利用磁铁。密封舱前端以电池供电的压缩机输出能量驱动空气垫，这也是该系统只能以亚音速运行的另一个原因。
学生参赛队和其他爱好者都应该做的一件事是找到并纠正马斯克粗略建议中的错误。这是一种众包方式，而且行之有效。例如，美国政府的临时关门迫使NASA的一些研究人员寻找其他可研究的问题，于是他们着手解决Hyperloop的涡轮理念，认为需要对它作出调整。
位于克利夫兰的NASA格伦研究中心的航空航天工程师杰弗里?金（Jeffrey Chin）说，“压缩机不能超过一定的速度”，除非扩大涡轮相对于其有效载荷的入口截面积。“既然人不能缩小，那么就必须扩充管道。”Hyperloop最新的规格要求管道宽度是分离舱的两倍以上。
即使速度刚刚超过1200公里/小时（760英里/小时），Hyperloop仍远远快过现有的客机，在有效速度方面就快得更多了，因为就像火车一样，Hyperloop连接的是各个城市的中心。但也像火车一样，Hyperloop不是任何地方都能到达，因此技术上的最佳方案是中等距离的旅程，如从洛杉矶到旧金山的560公里。
马斯克拥有宾夕法尼亚大学物理学学位，他的科学原理基本上是正确的。的确可以利用空气垫（气垫船就是证明）或磁铁（磁悬浮列车就是证明）保持表面几乎不产生摩擦。土木工程师可以铺设一条很直的轨道。线性加速器可以发挥作用。
只需要形成部分真空即可。HTT公司所探讨的管内压力低于100帕斯卡，是大气压力的千分之一。总部设在德国科隆、正与HTT公司合作的欧瑞康莱宝真空公司（Oerlikon Leybold Vacuum）的业务发展部主管卡尔?布洛克梅耶（Carl Brockmeyer）坚持认为这项任务并不艰巨。
布洛克梅耶说：“我很想说这很容易，但还是只说‘这可以实现’为好，技术难度不会很大。我们可能建议使用活塞泵。”他继续说，“我无权告诉你我们要用多少设备，但这不仅取决于保持真空所需的装置……我们还需要一个冗余系统。也许我们会安装一个额外的活塞泵，以防需要交换活塞泵或两个活塞泵无须同时全速运行的情况出现。”
为了回答这些以及其他问题，HTT公司计划在今年晚些时候开始在洛杉矶和旧金山之间的加州码头谷建造5英里的测试轨道。顺便一提，这里也是建立太阳能供电城市的推荐选址，所以更加便利，因为马斯克目前也在为太阳能热量采集室制造储能电池，并且他所设定的规格要求利用安装在管道上的太阳能电池板为Hyperloop供电。
这次设备试验还要回答其他一些问题：紧急情况下如何疏散乘客？如果前方的密封舱突然停下，跟在后面的密封舱会怎样？在减速阶段如何避免连环相撞？对全部或部分系统重新加压后需要立即重启系统吗？为避免幽闭恐惧症，用高清晰屏幕代替舷窗，而重力又会让人想起过山车，在这种情况下乘客如何承受压力？
至少关于最后一个问题，一些观察家的言辞十分犀利。斯德哥尔摩的数学家阿龙?莱维（Alon Levy）爱在博客上发表关于交通问题的评述，他说：“那不是交通，而是呕吐之旅。”
该项目的总设计师、加州大学洛杉矶分校教授克雷格?霍杰兹（Craig Hodgetts）说，HTT公司不仅面临上述问题，还有其他空气动力学问题。其不断演变的设计已与马斯克最初的设想大相径庭，据他说，这也是HTT公司不会参加SpaceX公司大赛的其中一个原因。
霍杰兹说：“马斯克的建议书所附的草图显示，这种密封舱有与高铁列车类似的倾斜车头。这种外形适合于非管道列车，而在管道内，理想的形状是完全对称形。因此我们对密封舱在管道内的位置作了很大改动。”
他说，因为HTT公司的密封舱是磁悬浮，而非气悬浮，所以需要的正面压缩机涡轮比最初设想的更小。这意味着密封舱可以使用更轻的电池和冷却系统。减轻的重量会最大限度地减少抖振（和乘客的呕吐感）。但对于乘客如何适应加速，仍有很多工作需要做。
霍杰兹推断：“我感觉码头谷的设施会有微调。我们的一些研究表明，全速情况下，在转弯半径为15英里时会产生1.5个重力加速度，这确实不低。这是路线铺设的一大决定因素。看起来为便于操纵而降低密封舱速度（无论降到多少）并不实际，所以必须对速度、路线和感觉进行精密的分析。”
如果说人体工程学问题可以解决，而且只要有足够的备份系统，安全挑战也可以解决，那么目前真正的问题当然是资金。
霍杰兹称，建设管道本身其实并不难：“它比千英尺高的摩天大楼低好几层。要知道，在1000英尺处有不可预测的风力，可能还会遭遇地震力、混凝土收缩等情况。”
其他专家却没那么乐观。德克萨斯大学奥斯汀分校研究高速空气动力学的博士后里昂?范思通（Leon Vanstone）说：“这是前无古人的一项巨大工程，按照他（霍杰兹）的预期，成本会非常离谱，不知道是否能达到预期效果。”
“如果在高速运行下停车，管道内非常小的偏移也可能会导致抖振。”范思通补充说，“即使列车不偏移，地面也会震动，尤其是在加州。声音会很大，非常吵。”
这些问题可能并不是本月公开赛的主要问题。比赛比的是设计，而不是试运行，因此迄今为止，报名的参赛队尚能靠大学拨款、免费建模软件以及公司偶尔提供的赠品维持。有学生对IEEE Spectrum说，他们的研究经费短期内可能不到10万美元。如果必须进行实际试运行，那么就需要有更多的资金才能有竞争力。
美国华盛顿大学参赛队队长、机械工程专业的学生大卫?科文（David Coven）说：“我们将为今冬的比赛设计和建造一个测试模型。模型不是实际大小，而是差不多3英寸×4英寸×14英尺，像一级方程式赛车那么大。我们还会建造一条1英里长的测试管道。”
后期可能会有更重要的人物加入比赛。NASA的金暗示他和他的同事们可能也想尝试一下。他已经在考虑由设计转到测试阶段的问题变化情况了。他说：“如果要转到更大的系统，重点在于细节。”
未来，法律和政治障碍甚至可能超越经济问题。纽约市的地铁系统本应于今年年底开通第二大道线的第一段。以下是相关数字：3.2公里（2英里），45亿美元，9年。若从破土动工时算起，这就是修建这条线路所需的时间（如果从该线路提出首次之日算起，则为97年）。
诚然，曼哈顿的地下布满了管道、电缆，也许还有土行孙，但这里的主要障碍不是金属和污垢，而是更难对付的——政治和律师。对Hyperloop而言亦是如此。马斯克称，可以通过沿现有电力线修建线路，以较低的价格获得路权。所以还要看运气。
但是如果有一天公职人员被要求批准某个Hyperloop项目并提供资金，Hyperloop“快活的恶作剧者”将面临以己之矛攻己之盾的尴尬局面。除非他们去到一个可以依靠政治领导实现设想的国家。
也许这就是HTT公司首席执行官和创始人迪尔克?阿尔伯恩（Dirk Ahlborn）2015年夏末到访亚洲的原因。Spectrum在2015年9月下旬联络到他时，他并没有透露究竟到过哪里，但他确实透露了将要去哪里。
阿尔伯恩说：“我可以肯定地说，首条完整长度的轨道将会出现在亚洲、中东或非洲。他们面临着更大的问题且没有现成的基础设施，所以急需进行基础设施建设。对他们来说，我们这样的系统比高铁更有吸引力。”
作者：Philip E. Ross