2 從舊理論到科幻到新理論
在梅德赫斯特去世後的一個多世紀裡，真空管道運輸的理論研究逐步走向深入和完善。而且，此種運輸方式在剛剛興起的科幻文學中也大放異彩。那些作品中的設想看似超前，但其實從時間線上看，要滯後於科學家的理論研究，都有各自的理論原型。
1888年，儒勒·凡爾納的兒子米歇爾·凡爾納受大氣鐵路的啟發，發表了超短篇小說《未來快車》。小說中設想了一種鋪設在大西洋海底的鋼鐵管道，長度超過4800公里，直徑約1.5米，重量超過1300萬噸，將歐洲和北美連接起來。管道被三層鐵網包裹，外表面塗滿樹脂，以使其免受海水活動的侵害。在強大的氣流吹動下，管道內列車的時速高達1800公里，從波士頓出發，兩小時四十分鐘內就能抵達利物浦。這種系統的優點顯而易見：管道的內表面經過精細拋光，有抑制乘客緊張不安情緒的作用；根據季節的不同，氣流可以調節、均衡管道內的溫度；拋開重力和損耗等問題，該系統的建造和運營費用低廉，所以票價也難以置信地低。
藝術家A. J. Johnson為《未來快車》繪製的插圖
不過，大氣鐵路需克服空氣阻力，以及車輪與鐵軌間的摩擦力，理論速度天花板較低。另外，即便車輛能夠達到很高的速度，那時的氣動噪聲和氣動振動也會變得很大，能量消耗也隨之大幅提高。因此，隨著科學的發展，理論研究逐漸朝著擺脫摩擦力和空氣阻力的方向前進。
1904年，現代火箭技術之父羅伯特·H.戈達德提出vactrain的設想，這是首個現代意義上的真空管道運輸系統。其時，他還是美國伍斯特理工學院的大一新生。他設想列車在保持真空狀態的管道中滑動，為了通過非磁性手段使列車加速、減速，以及防止摩擦，需要在相對可移動部件，比如車輪與車軌之間施加流體壓力，方法是用噴嘴噴出高壓高溫液體，液體被噴出後立刻就會變成高壓蒸汽，從而使車體懸浮於軌道上。實質上，列車可以看成是在一層高壓液膜上行駛。1906年，戈達德在短篇小說《高速往返》中完善了這一設想。三年後，《科學美國人》以《快速交通的極限》為題發表了該作品的概述。
羅伯特·H.戈達德在相關專利中的示意圖
羅伯特·H.戈達德在相關專利中的示意圖
羅伯特·H.戈達德在相關專利中的示意圖
戈達德的設想可以說是大氣鐵路向超級高鐵的過渡。與大氣鐵路相比，vactrain的管道處於真空狀態，列車不再利用氣壓差提供動力，並且首次考慮到降低空氣阻力，杜絕列車與軌道間產生摩擦。與超級高鐵相比，vactrain的形式已經與之非常接近，只不過在使列車懸浮和行進的手段方面，絕大多數超級高鐵方案均採用磁懸浮技術，vactrain利用的是高壓氣體。
1955年，波蘭科幻大師斯坦尼斯拉夫·萊姆出版了《麥哲倫星雲》。這部小說以32世紀的共產主義烏托邦為背景，人類已經完成整個太陽系的殖民，正在嘗試星際旅行。在小說中，萊姆描寫了一種名為"Organowiec"的洲際真空列車，這種列車在透明的真空管道中能夠以超過1666公里的時速行駛。這顯然受到了vactrain的影響。
1962年，美國科幻作家麥克·雷諾茲發表在《類比》上的短篇《僱傭兵》，更是將真空管道運輸提到至關重要的位置。在小說中，和平已經實現，為防止出現世界毀滅的可能，政府規定戰鬥僅能使用20世紀以前設計的武器，並且，所有的戰鬥都會進行電視轉播以娛樂大眾。各大公司利用僱傭兵部隊解決商業糾紛。在運輸行業，大陸氣墊船公司處於壟斷地位。而新近興起的真空管道運輸公司則能大幅降低運輸成本，並給消費者帶來更好的服務，從而打破壟斷，但首先，它不得不與前者進行戰爭。
《僱傭兵》封面
當然，不僅是武器，就連小說中的交通工具也都是20世紀之前就存在的設想。氣墊船的概念最早可以追溯到1716年，瑞典科學家伊曼紐爾·斯維登伯格在研究交通工具表面效應時提到的"懸浮"一詞。到了19世紀初，有人認識到將壓縮空氣打入船底，可以減少航行阻力，提高航速。真空管道運輸的概念可以追溯到1810年梅德赫斯特的真空郵遞線構想。因此，無論是小說中，還是在真實的歷史上，真空管道運輸的確都比氣墊船更新一些。
如果說以前的研究主要限於理論計算方面，那麼到20世紀70年代，真空管道運輸的擁躉羅伯特·M.薩爾特則開始考慮實際的運營問題。其時，他設想了一種位於地下數百米的堅固岩層中的真空管道系統"Planetran"，貫穿美國東北部的各大都市，並在8個州設立9座車站。
Planetran想象圖
當時，日本新幹線已經運營了近10年，磁懸浮列車的研究也正在世界各國如火如荼地開展，但技術終歸不甚成熟。所以，他並未將磁懸浮技術應用於自己的設想，而是提議使用鋼鐵輪胎。列車利用電磁力加速，減速則依靠擠壓前方稀薄的空氣，以及相鄰管道內列車的加速來實現。它可以看做大氣鐵路與vactrain的融合版本。
該系統最值得稱道的，當屬其驚人的節能能力。作為"高能量守恆系統"，列車在減速時，會將大部分能量返回系統，以供相鄰管道內的車輛加速時使用。此外，普通列車行駛過程中，空氣阻力所佔總阻力的比例超過70%，而真空管道內腔的空氣阻力則會極大地降低，能耗自然隨之降低，使得每位乘客消耗的能源成本還不足1美元，而且整段路程的平均時速能達到4800公里，從美國東海岸到西海岸只需21分鐘。
薩爾特認為，這套系統將有助於減少飛機和地面交通工具對大氣造成的破壞，有巨大的環境和經濟效益。因此，他稱Planetran是美國"合乎邏輯的下一步計劃"。然而其建造成本預計高達1萬億美元，所以該計劃並未被政府採納。
未完待續。接下來將繼續分享 3超級高鐵應時而生，4飛向太空。敬請期待！
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