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「世大智科/天才家居」-我們創業囉
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作者:徐業良(2016-05-13);推薦:徐業良(2016-05-13)
附註:本文發表於汽車購買指南雜誌,2016年六月號,史丹福專欄。

美國加州的超級高鐵

這個月陸上運輸科技最受到矚目的新聞是,511日早上,“Hyperloop One”(國內媒體翻譯有稱作「超迴路列車」,或者就直接叫做「超級高鐵」)在美國內華達州拉斯維加斯沙漠進行了「推進系統戶外測試」。YouTube上可以看到這段測試影片,大約三公尺長外型像雪橇的載具呼嘯而過,測試持續了大約2秒鐘,時速達到116英里(186公里)最後撞進一個沙堆(還沒有裝煞車),揚起大批沙塵。

美國加州兩個最重要的城市舊金山和洛杉磯之間相距614公里,當留學生的時候開車走過一次,走5號高速公路要在開上6個多小時。坐飛機的話飛行時間大約一個半鐘頭,加上前後開車去機場、停車、通關、等飛機等等,door-to-door算起來也一定要四個小時以上。

咦,這兩件事之間有甚麼關係?

“Hyperloop”20138月創業家Elon Musk提出的一項非常大膽、創新的計畫,要建立一條從洛杉磯到舊金山的超級高鐵,預計從洛杉磯到舊金山單程只要35分鐘。

Wow,那不是比坐飛機還快?!

確實如此。一般客機時速約在800~1000公里之間,“Hyperloop”超迴路列車最高時速可達760英里(1,216公里),很接近音速(聲音在空氣中傳播速度是每秒340米,時速約1,224公里)。這項大膽的計畫如果真的完成,絕對是人類交通運輸科技劃時代的里程碑,超迴路列車的這樣的速度應該逼近陸上行駛交通工具速度的極限了。

超迴路列車構想的提出,有一個重要的背景您可能要先知道。幾乎世界上所有的富裕國家都早已積極投資興建高速鐵路,例如中國大陸在短短十幾年間,便建造完成總長度超過兩萬公里的高速鐵路網。然而美國除了美國鐵路公司(Amtrak)在麻塞諸塞州和羅德島州有一條28英里(45公里)長、時速150英里(240公里)的軌道之外,美國鐵路網的限速多數在110英里(176公里)以內。

有點兒難以置信對不對?美國這麼大的國家,居然只有一小段45公里長,速度也不是太快的高速鐵路,而且一般觀察這種情形在未來幾十年內都不會有太大改變。

事實上美國加州一直在規劃興建連接洛杉磯到舊金山的高速鐵路,這個號稱是全美目前進行中最大的公共工程,整個執行計畫早在20058月便獲得通過,但是中間一波三折,各方爭議不斷,一直到現在2016年都還沒開始動工,最新的完工日期已經押後到2029年,估計要耗資642億美元。這個令人大開眼界的行政效率,也給了超迴路列車「可乘之機」,覺得可以取而代之。規劃十幾年的加州高鐵,設計全線行車最高速度為350 km/h,超迴路列車一舉把車速提高三倍多,更讓許多人對超迴路列車十分期待。

超迴路列車受到期待另一個原因,就是提出這項計畫的創業家Elon Musk

您看過科幻電影「鋼鐵人」嗎?這一部從漫畫改編的電影,主角是一位叫做Tony Stark的超級英雄,帥氣、多金之外,還是一個非常厲害的發明家。

「鋼鐵人」電影中的Tony Stark在真實世界還真的存在,就是這一位Elon Musk

Elon Musk1971年在南非出生(比我還年輕8歲),媽媽是加拿大人,24歲大學畢業後,進入史丹福大學應用物理系攻讀博士學位(我也讀過那間學校的博士學位),才讀了兩天便決定離開學校(我可是足足讀了5年),1994年用爸爸提供的兩萬八千美金和弟弟合開了一間公司Zip2,展開他傳奇的創業生涯。

1999Zip2被康柏電腦(Compaq)以超過三億美金收購,Elon Musk拿到兩千兩百萬美元,又用一千萬元資金繼續創立一家新公司X.com,最重要的產品便是您網路購物經常會用的PayPal2002PayPaleBay15億美元收購,三十出頭的Elon Musk成了億萬富翁,創業之路也轉了個彎,拿出一億美元資金創立了另一家新公司Space X,沒錯,是一家太空科技公司。2009年,Space X成為第一個發射人造衛星至地球軌道的私人公司。

Elon Musk隨後也踏入了汽車產業。許多電動車是由傳統車廠轉型開發的,成立於2003年的Tesla則是徹頭徹尾的電動車公司。噢,Telsla不是Elon Musk創立的,但Elon Musk先生2004年投資介入,成為Tesla公司的董事長。2008Tesla遭遇財務危機,Elon Musk出面領導公司擔任CEO直到現在,陸續推出電動跑車Tesla Roadster、四門電動房車Model SSUV電動休旅車Model X等產品,Tesla也逐漸建立電動車產業龍頭地位。

Elon Musk對太空科技公司Space X的願景是,2040年在火星建立80,000人規模的殖民地。從Elon Musk輝煌的「美夢成真」創業紀錄,很少人敢嘲笑這是一個不切實際的夢想。20138Elon Musk先生向大眾公開超迴路列車構想,各界的反應也是如此,期待的態度大於懷疑或嘲笑。接下來他從TeslaSpace X挑選了一組工程師,電動車和太空科技工程師合作工作九個月之後提出了具體的先期設計,“Hyperloop”也是他自己挑選的名字。

Elon Musk是由電腦程式設計起家,電腦程式界一向有一種以「開放原始碼(open source)」方式讓大眾一起加入、加速研發的概念,2014Elon Musk便宣布各車廠可以免費使用Tesla的所有技術專利,以加速電動汽車的研發。先期設計完成後,Elon Musk也把超迴路列車設計完全公開,任何人都可以免費使用或修改這個設計。目前已經有好幾家公司和大學的團隊嘗試實現超迴路列車,五月份進行推進系統戶外測試的“Hyperloop One”便是其中一家重要公司,另外一家競爭激烈的公司叫做“Hyperloop Transportation Technologies” (HTT)

超迴路列車使用甚麼高科技把行車速度催到這麼高?說穿了其實也還好,提高陸上行車速率秘訣無他,降低摩擦阻力就是了!摩擦阻力主要來自兩個方面,一是車輪的摩擦力,二是空氣阻力。

您有玩過一種遊戲(桌上曲棍球?),遊戲檯兩方各拿一個手把,嘗試把一個白色圓盤打入對方球門?白色圓盤是被遊戲檯上的氣流微微浮在遊戲檯上,被手把打擊時移動速度非常快。

如果只是磁浮列車加上低風阻空力車頭設計,那就太不符合Elon Musk的風格了。Elon Musk傳奇式創新,是把乘客放在膠囊狀的車廂,在一個空氣抽掉成為部分真空的管子裡行駛,抽真空的過程中引導在乘客膠囊下方形成0.5~1.3mm薄薄的一層高壓氣流,把乘客膠囊微微浮在空中,在部分真空的管子裡「滑翔」。沒有空氣阻力之後,車速可以提得很高,加速所需要的能量也相對降低許多,採用線性感應馬達推動,甚至空氣壓縮機導引車頭前方氣留至車後,也將成為推進動力。在實際實現過程中,Hyperloop OneHTT也都融入了比較成熟的磁浮技術。

Elon Musk的初始設計中,部分真空的管子直徑2.23公尺,最大加速度0.5g,以免造成乘客不適;每個乘客膠囊只能載運幾個乘客,但是「班次」可以非常密集。在Elon Musk的計畫書中,興建連接洛杉磯到舊金山的超迴路列車只需要60億美金,是加州政府規畫十幾年的加州高鐵造價十分之一,這個經費數字倒是讓許多人覺得難以置信。

511日這次測試真的只是一個超迴路列車從概念到實現的一小步,但是至少對公司找到新的資金投資,可以進續向前開發有很大幫助。目前Hyperloop One 正在建造一個完整的系統,包括乘客膠囊、部分真空的管子、以及相關的電腦控制,希望在今年年底就可以完整測試,且發下豪語屆時要把車速催到每小時700英里(1,120公里)以上。競爭對手HTT也在加州中部建造一個5公里長的測試道。除了美國加州之外,兩家公司也分別和歐洲幾個國家協商,討論把超迴路列車搬到歐洲的可能性。

讀了幾個關於超迴路列車的新聞報導都非常樂觀,預計2019年前超迴路列車將能運輸貨物,2021年前能運載乘客等等。但是公共建設除了技術可行性外,還有太多其他的因素介入。這項人類的運輸革命會不會真的發生,且讓我們拭目以待。