中国高铁再提速,美国媒体宣称的“全世界最快的列车”来了。
它没有轮子,车身完全悬浮在空气中,时速却可以高达1000公里每小时,堪比民航客机的速度,“贴地飞行”不是梦想。一经亮相,世界瞩目。
它就是我们今天要说的高温超导体磁悬浮列车。
高温超导体磁悬浮是怎样诞生的呢?它有什么样的科技含量呢?它有什么优点呢?它什么时候可以投入使用呢?
2021年1月13日,中国首台高温超导高速磁浮列车在西安正式亮相,“中国速度”又上一层楼。
在活动现场,这台12.5吨重的“新生儿”静静地悬浮在轨道上。因为该列车整个车身与轨道完全是悬空的,所以你只要用手轻轻一推,整个列车就能动起来,是不是不可思议?
它全身采用碳纤维,车型呈流线型,车头宛如一颗子弹,极具威慑力。它是通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。
这辆列车的设计时速为620公里,已经是和谐号的2倍,有望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。
不仅如此,高温超导磁悬浮技术非常适合未来的真空管道交通运输,理论预计速度可高于1000公里/小时。这个速度已经超过了一般民航900公里每小时的速度,所以称它为“贴地飞行”一点都不夸张。
这台高温超导体磁悬浮列车并不是诞生于北京,上海等一线城市,而是出自西南交通大学的动力牵引实验室。
西南交大诞生于1896年,是中国近代建校最早的大学之一。这次研发高温超导高速磁浮列车的西南交大牵引动力实验室,更是国家级的重点实验室。
光院士级别的研究员就有三名,还有五个人是中国铁道学科举足轻重的前沿人物,所以高温超导体磁悬浮列车诞生在这里并不奇怪。
超导体磁悬浮列车是我国自主研发,自主设计的,标志着我国在高温超导体磁悬浮工程研究实现了从无到有的突破。
作为现代化高科技轨道交通工具,高温超导体磁悬浮列车到底厉害在哪呢?
我们先从它名字中的“高温”和“超导体”来解读。
“超导”这个概念最初是由荷兰科学家翁纳斯在1911年测量汞的电阻率时发现的。当汞的温度降到零下二百六十九度时,汞的电阻居然神奇地消失了,这是人类发现的第一个超导体。
发热的材料不仅限制了使用领域,也限制了设备的性能。如果使用热点极低甚至是不发热的材料,且在极低温度下电阻会消失的材料就是超导体。
超导体能够让电流在内部无限循环,从而产生磁场和抗磁性。
那么,磁场和抗磁性有什么作用呢?当你在锡盘中放入一个体积很小的磁铁,然后把它置于零下二百六十九度的环境下,这种情况下锡的电阻会完全消失,变成了具备抗磁性的超导体。
在变成超导体的锡盘中,磁铁最开始被排斥,进而就会适应,然后就慢慢地飘起来了,悬浮在吸盘之上,好像被施了法术一样。磁悬浮主要是由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。在目前的设计中,这三大部分的功能全部是由磁力来完成的。
我们再来说一下“高温”。这个“高温”并不是说温度真的有多高,反而是很低。上文我们说到,一些金属的温度降低到零下二百六十九度时,电阻就会消失。
后来科学家们发现,比如铜氧化物等材料,只要身处零下一百九十六度的环境中,也会出现超导现象,这其中的温差就是“高温”了。
虽然都是零下上百度,但是你不能小瞧这个温度被提高了。零下二百六十九度的超导体,需要使用到昂贵的液态氦。
而零下一百九十六度的超导体,用便宜又高效的液氮就能得到。举个例子,就是比矿泉水还便宜。
那它有什么优点呢?
一、节能。因为高温超导体磁悬浮列车,它无须使用油气等自然资源,更不用充电,只需要使用液氮作为动力。而百公里只消耗一点点液态氮,可以说是真正的既节能又环保。
二、安全。可能有人会质疑,速度那么快,是不是很容易发生事故?其他它比任何交通工具都安全。磁力轨道和高温超导体的抗磁力让列车能够悬浮,在这其中,还有一个叫“钉扎力”的东西。
它能让列车不会出轨发生事故,无论怎么偏离轨道,这种“钉扎力”都会自动将列车拉回轨道上。可以说,高温超导体磁悬浮列车比你走路都安全。
三、省钱。有人总是觉得,越是高科技的东西就越贵,其实这个观点恰好是相反。越是高科技的东西,它的理想就是能省钱,节约成本。
前面说过,液态氮成本非常便宜,再加上列出主要是磁悬浮,不和轨道有接触,所以没有什么损耗,成本自然就下降了,当然车价也就便宜了。
最后一个就是我们最关心的问题了,我们什么时候可以坐上高温超导体磁悬浮列车呢?
这次西南交大展示的仅仅是高温超导体磁悬浮列车的样车,但重要的是它不是概念车或者仅是构想。接下来只需要进行大量的试验来填补数据,那么样品车就可以成为投入使用的正式车辆了。
如果把高温超导体磁悬浮列车问世之路分为十步,那么我国已经做到了第七步。剩下的两步,只需要数据补充即可。
我们科学家真正的目的是研发“超级高铁”,即“真空管道加磁悬浮列车”。它的时速可以达到1000公里每小时,或许在未来十年内,我们就能看到比飞机还快的高铁。