未来的空中悬浮交通网

   空中悬浮交通网（Airborne Transportation Network），又称“天空高速公路网（Sky Highway Network）”，简单讲，就是利用交通工具的悬浮技术在空中形成的立体交通网络。在科幻电影《第五元素》、《银翼杀手》、《未来战警》、《全面回忆》、《星球大战》、《人类之子》等很多情节中，我们都可以看到这样的空中交通网。

 

空中悬浮交通网的建立，依赖与两个方面：一是空中悬浮交通工具（Airborne car），二是空中交通网定位系统（Transportation Network Positioning System，TNPS）。前者似乎更重要。但与地面、地下、水面、水下的交通工具最大的不同，就是交通工具的“反重力系统（Antigravity system）”，也称“反引力系统（Counterattraction system）”。

 

最先应用的悬浮交通工具，当属磁悬浮列车（Magnetically Levitated Train）。磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此其阻力只有空气的阻力。磁悬浮列车的最高时速可以达每小时550公里以上，比较轮轨高速列车的最高时速400多公里快速。

 

磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。

 

而美国和前苏联则分别在1970年代、1980年代放弃了这项研究计划，目前只有德国、日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。

 

世界上首条商业运营的磁悬浮列车线路是英国伯明翰磁悬浮。上海磁悬浮示范运营线是世界上第一条商业运营的高速（通常指时速大于250公里）磁悬浮列车线路、第三条商业磁悬浮列车线路，以及目前处于运营中的两条商业磁悬浮列车线路之一，另一条是日本爱知县的东部丘陵线。同时上海磁悬浮也是世界上速度最快的商业运营列车线路，设计最高运行时速为431公里。上海磁悬浮列车西起上海地铁2号线龙阳路站，东到浦东国际机场，线路全长30公里，单线运行时间仅为7分20秒。

 

 

 

上海浦东国际机场的磁悬浮列车

 

更高一级的磁悬浮技术，就是研究中的“量子悬浮（Quantum levitation）技术”了。目前的超导磁悬浮技术，是利用超导体的抗磁性可以实现磁悬浮。而利用量子技术研制的“反重力飞行器”，很可能在未来20年内推广，并成为未来主要的空中悬浮交通工具之一。

 

超导体的特征之一是排斥磁场，即其“体内”不会穿过磁场线，于是将超导体置于磁场中时，超导体会受到一种被磁场排斥的力，也就是超导体会受到磁体施加给它的远离磁体的力。磁悬浮就是靠上述的超导体抗磁的性质，将超导体放在磁体的上方，使斥力重力平衡而实现的。

 

超导体本身受到地球的引力（也就是重力）会向下向磁体靠近，然而超导体越是靠近磁体，其受到的磁体排斥的力量也就越大，当超导体靠近磁体到它们俩之间的排斥力等于地球对超导体的重力时，超导体就在磁体上方悬浮了，但此时的超导体的悬浮是会飘的，也可以说是不稳定的，当你向下压一下超导体然后松开，它会在磁体上方上下做“简谐振动”，也就是说普通的磁悬浮，是有一个悬浮的“平衡点”的。

 

而量子磁悬浮，它不同于普通磁悬浮的最大特点是，它没有所谓的平衡点，而是磁体（严格的说应该是磁场）和超导体之间有一种“维持现状”的特点，也就是说，你施加外力将一个“量子超导体”放在磁场中，然后撤去所有外力，它会在磁场中保持原有位置不变（如果磁场足够强，能够改变“量子超导体”的特性使其适应这部分磁场）。而这种在磁场中“保持现状”的能力也取决于磁场的结构，如果磁场是不均匀的，那么当外力给这个“量子超导体”一个初速度时它会受到在磁场中“维持现状”的阻力而最终停止，而如果磁场是均匀的，那么当外力给这个“量子超导体”一个初速度的时候，它将在均匀磁场中一直按这个速度运动下去。

 

另一个可能实现的空中悬浮交通工具，抛弃了磁场（magnetic field）的思维，是利用离子场（Ionic field）实现的反重力系统，全新设计的悬浮交通工具。很难讲未来是否将出现利用光场（light field）实现的反重力系统。

 

未来空中悬浮交通工具还可能是多用途、多功能的交通工具，也就是可以在空中、地面、水面、水下运行或飞行的交通车。

 

 

 

“星战”中悬浮车的模型，由帝国突击队驾驶

 

 

 

Terrafugia研制出全球第一款实用飞车

 

 

 

美国加利福尼亚州公司Aerofex研制的悬浮车

 

 

 

既能地面行驶又能空中飞行的“飞车”

 

 

 

 

 

 

未来的鲨鱼飞行器

 

 

 

城市低空交通

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

现在来设计一下“空中交通网定位系统（TNPS）”。

 

    TNPS有一个指挥中心、两个定位系统。一个是卫星导航系统（全新的GPS系统），另一个就是激光定位系统（Laser Positioning System），类似于现在运用于医疗或商品生产中的LAP Dorado。

 

    TNPS的建立，完全抛弃了当今地面采用的“红绿蓝信号灯系统”，也就是交通信号灯（traffic light，traffic signals）。一方面是因为空中交通比地面交通最大的优势就是可以分更多的层次，10层、30层、50层等等，比地面的立交桥更有优势，完全解决了交通拥堵现象；在卫星导航和车控电脑的指挥下，可以随意转换飞行层次。另一方面，卫星导航的精度更高、更有效，车控电脑更加全面，交通和车辆的一切状况达到最优化。第三点就是建立的车辆防撞系统（anti-collision system），车辆可以避开碰撞，改线改层运行。立体化操作，360度无死角。

 

未来一个城市的空中悬浮交通网，将可同时容纳100-1000万辆飞行车，将使上班族上班更加方便和安全；贩物车（小贩车）可以穿行于公寓大楼之间轻松地提供服务；急救车、消防车以及各种专业车辆，不会妨碍其它车辆的正常运行。

 

这个系统好不好？

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 预测：该系统将于2080年正式投入运行。