未来列车

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所属分类:科学故事
摘要

生活在史蒂芬逊时代的人们,恐怕不可能想象到今天的安全、舒适、安静的高速列车。同样,生活在今天的人们,要想很准确地说出未来的列车是什么样子,也不太可能。但我们可以设想:按已有的科学原理,我们可以通过努力造出什么样的列车来。总的看来,列车的发展无非是改进牵引和改善列车的运行条件。前者包括能源形式和牵引功率的提高。比如:从蒸汽机车到正在发展的磁悬浮列车,能源从煤变成了电,动力装置从简单的蒸汽机变成了线性电动机。轨道从本身的制造到铺设技术都有了很大的提高。其目的是提高运行的速度和安全性。那么未来的列车在

  生活在史蒂芬逊时代的人们,恐怕不可能想象到今天的安全、舒适、安静的高速列车。同样,生活在今天的人们,要想很准确地说出未来的列车是什么样子,也不太可能。但我们可以设想:按已有的科学原理,我们可以通过努力造出什么样的列车来。

  总的看来,列车的发展无非是改进牵引和改善列车的运行条件。前者包括能源形式和牵引功率的提高。比如:从蒸汽机车到正在发展的磁悬浮列车,能源从煤变成了电,动力装置从简单的蒸汽机变成了线性电动机。轨道从本身的制造到铺设技术都有了很大的提高。其目的是提高运行的速度和安全性。那么未来的列车在这些方面会有什么提高呢?

  自奥托·哈恩发现核裂变以来,核能的利用已广为人知。是否能将原子能用于列车的牵引呢?科学家们正做这种设想。目前,轻元素的聚变还无法人工控制,核能的利用通常是指利用重元素的裂变释放出来的能量。常用的重元素如铀235等。一克铀235裂变释放的能量相当于两吨半优质煤完全燃烧所产生的能量。利用原子能机车来拉3000吨重的负载,只需50克铀235即可从北京到上海再到广州。如果用内燃机牵引,则要带上30吨的油作为燃料,若用蒸汽机车就要带上100多吨煤。差别不能说不大。

  原子能机车的动力部分除了原子反应堆外,还要有蒸汽锅炉、汽轮机、发电机、配电设备和电动机,总的结构非常复杂,简直就是带着一个小的核电厂在运行。它的原理是将核裂变的热能经蒸汽锅炉、汽轮机、发电机变成电能供电动机来牵引机车。这种车的结构虽然复杂,但我们可以设想:其控制全由计算机自动完成,包括发出减速和停车的指令等。这种车预计时速可达到300千米以上。

  除了改进能源,富于想象力的美国人还设想了一种未来的列车。美国科学家设想在纽约与洛杉矶之间横贯美国大陆修一条地下铁路(这恐怕不是一件轻易而举的事),用闸门将轨道分成若干段,每段叫闸室。每个闸室的大气压力略有差异。设想的运行情况是这样的:当列车进入第一闸室时,这里的气压只有大气压力的1/4,其后每个闸室递减1/4,整个线路的气压相当于距地球50千米处的气压。由于气压低,几乎没有空气阻力,所以可以高速行驶。但是,由于气压低,列车得密封。这种列车可以在很短的时间内将速度提高到惊人的程度。但是加速度不能过大,这是很显然的。应把加速度控制在0.6g以下。为了减轻加速度给乘客造成的不适,科学家们还设计了一种特殊的座椅,它可随着加速度的变化改变倾斜度。

  美国人还设想了一种风动列车。它不需要发动机。其行驶原理是这样的,在两座城市的地下建一密封管道,管道一端气压远高于另一端。靠气压差产生强大的推力。但是,必须还要考虑如何使车停下来。当然,这种没有发动机的车并不是不消耗能量,因为形成气压差是要消耗能量的。很显然,这种设想不如前面的一种,但比较一下,最现实的还是磁悬浮列车。估计在不久的将来即可进入实用。

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