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未來的空中懸浮交通網

作者:kylelong  於 2014-3-15 11:12 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:科普知識|通用分類:政經軍事|已有4評論

關鍵詞:交通網


未來的空中懸浮交通網

 

 

    空中懸浮交通網(Airborne Transportation Network),又稱天空高速公路網(Sky Highway Network,簡單講,就是利用交通工具的懸浮技術在空中形成的立體交通網路。在科幻電影《第五元素》、《銀翼殺手》、《未來戰警》、《全面回憶》、《星球大戰》、《人類之子》等很多情節中,我們都可以看到這樣的空中交通網。

 

空中懸浮交通網的建立,依賴與兩個方面:一是空中懸浮交通工具(Airborne car),二是空中交通網定位系統(Transportation Network Positioning SystemTNPS)。前者似乎更重要。但與地面、地下、水面、水下的交通工具最大的不同,就是交通工具的反重力系統(Antigravity system,也稱反引力系統(Counterattraction system

 

最先應用的懸浮交通工具,當屬磁懸浮列車(Magnetically Levitated Train)。磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力(即磁的吸力和排斥力)來推動的列車。由於其軌道的磁力使之懸浮在空中,行走時不需接觸地面,因此其阻力只有空氣的阻力。磁懸浮列車的最高時速可以達每小時550公里以上,比較輪軌高速列車的最高時速400多公里快速。

 

磁懸浮技術的研究源於德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,並於1934年申請了磁懸浮列車的專利。1970年代以後,隨著世界工業化國家經濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展的需要,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發達國家相繼開始籌劃進行磁懸浮運輸系統的開發。

 

而美國和前蘇聯則分別在1970年代、1980年代放棄了這項研究計劃,目前只有德國、日本仍在繼續進行磁懸浮系統的研究,並均取得了令世人矚目的進展。

 

世界上首條商業運營的磁懸浮列車線路是英國伯明翰磁懸浮。上海磁懸浮示範運營線是世界上第一條商業運營的高速(通常指時速大於250公里)磁懸浮列車線路、第三條商業磁懸浮列車線路,以及目前處於運營中的兩條商業磁懸浮列車線路之一,另一條是日本愛知縣的東部丘陵線。同時上海磁懸浮也是世界上速度最快的商業運營列車線路,設計最高運行時速為431公里。上海磁懸浮列車西起上海地鐵2號線龍陽路站,東到浦東國際機場,線路全長30公里,單線運行時間僅為720秒。

 

上海浦東國際機場的磁懸浮列車

 

更高一級的磁懸浮技術,就是研究中的量子懸浮(Quantum levitation)技術了。目前的超導磁懸浮技術,是利用超導體的抗磁性可以實現磁懸浮。而利用量子技術研製的「反重力飛行器」,很可能在未來20年內推廣,並成為未來主要的空中懸浮交通工具之一。

 

超導體的特徵之一是排斥磁場,即其「體內」不會穿過磁場線,於是將超導體置於磁場中時,超導體會受到一種被磁場排斥的力,也就是超導體會受到磁體施加給它的遠離磁體的力。磁懸浮就是靠上述的超導體抗磁的性質,將超導體放在磁體的上方,使斥力重力平衡而實現的。

 

超導體本身受到地球的引力(也就是重力)會向下向磁體靠近,然而超導體越是靠近磁體,其受到的磁體排斥的力量也就越大,當超導體靠近磁體到它們倆之間的排斥力等於地球對超導體的重力時,超導體就在磁體上方懸浮了,但此時的超導體的懸浮是會飄的,也可以說是不穩定的,當你向下壓一下超導體然後鬆開,它會在磁體上方上下做「簡諧振動」,也就是說普通的磁懸浮,是有一個懸浮的「平衡點」的。

 

而量子磁懸浮,它不同於普通磁懸浮的最大特點是,它沒有所謂的平衡點,而是磁體(嚴格的說應該是磁場)和超導體之間有一種「維持現狀」的特點,也就是說,你施加外力將一個「量子超導體」放在磁場中,然後撤去所有外力,它會在磁場中保持原有位置不變(如果磁場足夠強,能夠改變「量子超導體」的特性使其適應這部分磁場)。而這種在磁場中「保持現狀」的能力也取決於磁場的結構,如果磁場是不均勻的,那麼當外力給這個「量子超導體」一個初速度時它會受到在磁場中「維持現狀」的阻力而最終停止,而如果磁場是均勻的,那麼當外力給這個「量子超導體」一個初速度的時候,它將在均勻磁場中一直按這個速度運動下去。

 

另一個可能實現的空中懸浮交通工具,拋棄了磁場(magnetic field)的思維,是利用離子場(Ionic field)實現的反重力系統,全新設計的懸浮交通工具。很難講未來是否將出現利用光場(light field)實現的反重力系統。

 

未來空中懸浮交通工具還可能是多用途、多功能的交通工具,也就是可以在空中、地面、水面、水下運行或飛行的交通車。

 

「星戰」中懸浮車的模型,由帝國突擊隊駕駛

 

Terrafugia研製出全球第一款實用飛車

 

美國加利福尼亞州公司Aerofex研製的懸浮車

 

既能地面行駛又能空中飛行的「飛車」

 

 

未來的鯊魚飛行器

 

城市低空交通

 

 

 

 

 

 

 

 

現在來設計一下「空中交通網定位系統(TNPS)」。

 

    TNPS有一個指揮中心、兩個定位系統。一個是衛星導航系統(全新的GPS系統),另一個就是激光定位系統(Laser Positioning System),類似於現在運用於醫療或商品生產中的LAP Dorado

 

    TNPS的建立,完全拋棄了當今地面採用的紅綠藍信號燈系統,也就是交通信號燈(traffic lighttraffic signals)。一方面是因為空中交通比地面交通最大的優勢就是可以分更多的層次,10層、30層、50層等等,比地面的立交橋更有優勢,完全解決了交通擁堵現象;在衛星導航和車控電腦的指揮下,可以隨意轉換飛行層次。另一方面,衛星導航的精度更高、更有效,車控電腦更加全面,交通和車輛的一切狀況達到最優化。第三點就是建立的車輛防撞系統(anti-collision system),車輛可以避開碰撞,改線改層運行。立體化操作,360度無死角。

 

未來一個城市的空中懸浮交通網,將可同時容納100-1000萬輛飛行車,將使上班族上班更加方便和安全;販物車(小販車)可以穿行於公寓大樓之間輕鬆地提供服務;急救車、消防車以及各種專業車輛,不會妨礙其它車輛的正常運行。

 

這個系統好不好?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 預測:該系統將於2080年正式投入運行。

 


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發表評論 評論 (4 個評論)

回復 小雨點0514 2014-3-15 11:53
其實,有一天火車或者是磁懸浮能快過飛機就好了!
因為 馬航的事兒,老媽都擔心了!暑假都不想讓我回去了!
回復 kylelong 2014-3-15 12:01
小雨點0514: 其實,有一天火車或者是磁懸浮能快過飛機就好了!
因為 馬航的事兒,老媽都擔心了!暑假都不想讓我回去了!
如果按照統計學來計算,飛機失事還是概率最小的事件。

要相信科技的發展,越往以後,飛行器會越來越先進、安全。
回復 飛鳴鏑 2014-3-15 19:38
UFO
回復 kylelong 2014-3-16 10:49
飛鳴鏑: UFO
  

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