“超級鐵路”構想經歷百年興衰：實質好看不中用
由現實版「鋼鐵俠」馬斯克提議的「超級高鐵」最近成功進行了第一次戶外測試,引爆全球對未來交通的暢想。這種彙集了磁懸浮、真空管道等高科技的「超級高鐵」號稱時速可達1230公里,聽上去充滿科幻色彩。不過美國《國家地理》雜誌網站認為,將發明「超級高鐵」的桂冠贈與馬斯克可能有些言過其實。若追根溯源,類似「超級高鐵」的構想早在兩百年前就已出現,甚至還曾投入真正運營,只是由於經費和技術等原因最終黯然收場。
天才發明家的靈光閃現
「超級高鐵」的核心設計是列車在封閉的真空管道中運行,以減少阻力的方式提高速度。然而如果把時間倒撥回兩百年前,英國機械工程師喬治·麥都思早在1812年就已提出過類似的設計。
鐘錶匠出身的天才發明家麥都思一直對壓縮空氣興趣濃厚,曾搞出很多超前發明。例如他在1800年發明了以壓縮空氣為動力的「氣動馬車」,後來又在此基礎上發展出「愛奧尼亞氣動公交車」,在每個車站都設有氣泵補充壓縮空氣——與現在的電動公交車充電模式如出一轍。1810年,喬治·麥都思提交利用壓縮空氣在管道中傳遞信件和貨物的專利後,突然靈機一動——既然可以用壓縮空氣在管道中運送貨物,為何不能運人呢?他的「管道鐵路」構想是在直徑30英尺的巨大封閉管道中設置兩條鐵軌,讓車廂在壓縮空氣泵的推動下沿著鐵軌「高速」運行。不過他此時設想的「高速」是相對於當時的「普速交通工具」——馬車而言,時速為60英里。
「管道鐵路」對世人傳統觀念的衝擊是顛覆性的。要知道,世界公認的第一條真正蒸汽鐵路——英國利茲-米德爾頓鐵路此時也才剛交付使用。因此新出現的「管道鐵路」收穫的是滿滿的質疑,除了造價高、工程量大等,人們普遍擔心僅依靠壓縮空氣泵能否推動笨重的列車高速前進?儘管麥都思極力讓人相信「真空狀態下平滑表面的物體加速度理論上可以很高」,但也無濟於事。1825年他又提出修正方案,主張使用同樣是新生事物的電力代替壓縮空氣作為列車動力,但最終仍不了了之。
各種奇思妙想層出不窮
儘管麥都思的設想沒能成為現實,但「管道鐵路」這種超前設計還是吸引了眾多發明家前仆後繼。1824年,一名叫做瓦蘭斯的發明家首先用示範模型將「管道鐵路」從紙面設計變成現實:這是一條很短的、6英尺直徑的鑄鐵管,管中焊上兩條鐵軌,整個鑄鐵管呈封閉的環形,列車模型就在這個封閉環形中沿著鐵軌運行。這個「環形管狀鐵路」成功獲得專利,並且證明「管道鐵路」是可以造出來並能讓車廂在其中運行。
受此鼓勵,「管道鐵路」迎來黃金發展期。1835年,發明家亨利·平克斯修建了一條真正的「管道鐵路」。他認為麥都思和瓦蘭斯的失敗在於高密封管成本太高,且動力系統不靠譜。因此他除了使用蒸汽機-活塞動力外,還增加了繩索拉動的方法來維持環形線路列車的運行。平克斯在肯辛頓運河邊修了一條示範線路,通過刊登廣告吸引了不少投資人的興趣。但他精心設計的混合動力系統故障連連,最終遭遇失敗。
1838年,英國工程師薩木達兄弟和空氣動力學工程師、麥都思的狂熱崇拜者克萊格在西倫敦修建了半英里長的試驗管道。與麥都思構想不同的是,這條試驗線路採用頂部開槽的焊接鑄鐵管,通過壓縮空氣泵和活塞提供動力,管道直徑9英吋,輸出功率16馬力。這條試驗線路並非環形而是一條直管,因此被戲稱為「有來無回線」。從公關角度而言,他們的試驗非常成功,並在當時的發明圈內激起「管道鐵路狂熱」。但時人記載稱,試驗線路上的模型車「跑得比馬車還慢」,即便是在理想的實驗室環境下,也只能跑到30英里的時速。
愛爾蘭都柏林-金斯頓區間的「管道鐵路」是第一條投入實際運營且能載人的此類鐵路。這條「超級鐵路」採用15英吋管道,使用飛輪-活塞系統提供動力,列車在管道上方而非管道中間行駛。自1843年3月18日至1844年3月,共運行了35次列車,最高峰時一周試乘旅客多達4500人。但這種列車速度慢、運行條件苛刻,更糟糕的是由於加速不均勻,乘客體驗極不舒適,新鮮感一過就無人問津了。
世博會成就「管道鐵路」巔峰
由於「騎在管道上的列車」實施雖易,但效果不理想,後來的發明家們還是把注意力集中在「管道內跑火車」上。「超級鐵路」很快迎來了最輝煌的時代。1864年英國舉辦的世博會上興建了許多富有挑戰性的尖端市政工程,其中就包括全長550米的「水晶宮氣動鐵路」。這條鐵路的設計師是拉梅爾,他在世博會主會場「水晶宮」附近設立一條直徑達9英尺、內設鐵軌的「准密封管」,以蒸汽機為動力的巨大風扇向管道內吹入或吸出空氣,驅動車廂往返移動。這輛新奇的「超級列車」在1864年的世博會期間大出風頭,英國政府還乘興推出連接滑鐵盧車站至首相府的「超級鐵路」方案。只可惜這屆世博會閉幕後,非但滑鐵盧-白廳線沒了下文,就連水晶宮線也因運營費用高、遊客日漸稀少而匆匆停運拆毀,以至於長期以來人們只能通過猜測來推想這條鐵路的大概位置,直到1992年在水晶宮舊址發現管道殘跡才算有了個大概眉目。
而在大洋彼岸,美國人比奇也在1870年2月26日嘗試將「超級鐵路」用於紐約城市軌道交通體系,開通試驗性質的「紐約海灘線」。它位於紐約百老匯街沿線,全長僅95米,試運行期間票價25美分。設計者希望將線路延長至紐約中央公園,建成長8公里的運營線路。但當時紐約政治家都不支持該項目,延長線項目拖到1873年才獲批,這時民眾對「海灘線」也失去了興趣,隨後因股災爆發,「海灘線」無疾而終。
此後歐美人似乎對「管道超級鐵路」喪失了興趣,儘管火箭先驅戈達德在20世紀初提出過被認為「迄今最接近實際」的「真空管道超級鐵路」構想,卻因一戰爆發而沒了下文。一戰後美國人在長途客運方面「移情別戀」,轉而熱衷於發展民航和高速公路客運,「管道超級鐵路」方案難以吸引太多投資者和關注——許多人堅信,這一障礙同樣會影響今天的「超級高鐵」方案。