劉安立
個人噴氣背包
個人噴氣背包無疑是當代最能激發(fā)大眾想象力的東西之一。過去幾十年來,這類對交通和地心引力的終極挑戰(zhàn)工具不僅出現(xiàn)在漫畫書和科幻小說里,而且現(xiàn)身于好萊塢大片及馬戲團的穿插表演中。
50多年前的一個4月的早晨,在尼亞加拉大瀑布機場,美國的噴氣背包先驅(qū)哈羅德·格拉曼身穿一副63.5千克重的“火箭帶”飛行了34米的距離,飛行高度只有10厘米左右。這是首次完全可控的個人式火箭帶自由飛翔。這個夢想一直傳承到了今天,例如圖中的飛行者綁縛著來自“國際噴氣背包”公司的噴氣背包,飛翔在美國科羅拉多州丹佛市上空。該公司一共制造了三種型號的噴氣背包,每種的重量都是81.6千克。其中一種只賣給受過特殊訓練的飛行員,能飛行9分鐘,飛行距離為18千米,最大飛行高度為76米。其余兩種只用于展示,用過氧化氫作為燃料。過氧化氫是一種輕微的防腐劑,但在高濃度時可用作火箭推進劑。過氧化氫不燃燒,但在有催化劑的情況下,其分解過程會釋放大量能量。不過,過氧化氫作為能源是有劣勢的,因為生產(chǎn)過氧化氫本身就要消耗能源。你也不要對用于展示的噴氣背包期望過高——它們的最長飛行時間不超過1分鐘。
真正的自駕車
請注意,這里所說的“自駕車”不是指你自己駕車前往目的地,而是指完全自動駕駛、從而讓交通變得很智能、很順暢的真正意義上的全自動汽車。盡管說無需駕駛員的汽車迄今仍只是一種理念,但它贏得科學家越來越多的關注。
目前已有的無駕駛員汽車,從外表看都不過是經(jīng)過改良的常規(guī)汽車。這不奇怪,用于自動駕駛的電腦很容易就能裝進汽車行李箱中。不過,科學家已經(jīng)設計出了一些更具未來色彩的全自動汽車架構,例如圖中展示的由洛杉磯工業(yè)設計公司設計的7座全自動概念車。這種取消了方向盤、腳剎車和駕駛座的汽車使用太陽能和電力驅(qū)動,有望在2040年上市。而部分替代駕駛員功能的半自動汽車在2010年之前就已公開銷售。
蛛網(wǎng)信天翁
如果有一雙強力翅膀,噴氣燃料還有什么用呢?科學家和健壯的駕駛員把陸??战煌ǚ矫娴娜肆Πl(fā)揮到了極致。圖為蛛網(wǎng)信天翁——在1979年成為首架跨越英吉利海峽的人力飛行器。這架飛行器的原材料包括碳纖維管、輕質(zhì)木材、聚酯薄膜、凱夫拉爾(一種合成纖維)、電線和泡沫。蛛網(wǎng)信天翁第一次飛了36.2千米,飛行時間不到3小時,但比預計時間長了大約1小時。飛行員是長途自行車手布里安·艾倫,他后來說,他使出渾身解數(shù)才完成了這趟令他精疲力盡的飛行。
空浮單車
19世紀晚期,美國新澤西州南部曾進行過短命的空中自行車交通實驗。所謂空中自行車,也叫單軌腳踏車,就是人坐在掛于懸空軌道(那次實驗所采用的軌道長度是2.9千米)上的自行車里踏車而行,從而減少地面交通壓力,讓交通更順暢快捷。最近,新西蘭西韋伯公司把這種理念發(fā)揚光大。和幾百年前的新澤西單軌腳踏車一樣,西韋伯公司的空中自行車(下圖)也旨在減少滾動阻力,但理念更先進,就是讓騎自行車者坐在子彈形吊艙里,像坐在躺臥式自行車上那樣雙腳向前,以此降低風的阻力。吊艙掛在20厘米寬、離地5.8米以上的軌道上。
不用擔心追尾,因為追尾能讓空中自行車跑得更快。單個吊艙擁有前面的高壓頂風區(qū)和后面的低壓真空區(qū)。當后面的吊艙撞上前面的吊艙時,前面吊艙的真空被打破,而后面吊艙的高壓區(qū)被抵消,其效果就是阻力減半。西韋伯公司希望空中自行車在2012年投入實際交通,但目前看來是不大可能的。
手動潛艇
在美國獨立戰(zhàn)爭時期,曾出現(xiàn)過一種人力潛艇。這種1775年由一名耶魯大學學生設計的“美國烏龜”,其實是美國第一代作戰(zhàn)潛艇。它由橡木和鐵建造,高2.3米,中央部分寬1.8米,單人轉(zhuǎn)動曲柄發(fā)動雙引擎,同時用手掌舵。發(fā)動攻擊時,駕駛者首先要把一顆螺絲釘鉆進敵方船體并點燃定時信管,信管則連接在一包彈藥上。然后,他必須拼命轉(zhuǎn)動曲柄以逃離現(xiàn)場。令使用者始料不及的是,“美國烏龜”的首個目標——英國戰(zhàn)船的船體包裹著銅,“烏龜”的三次出手均告失敗?!懊绹鵀觚敗焙芸毂阃顺鰵v史舞臺,更不消說用于民用了。在今天的道路上,并不鮮見最初屬于軍用的民用技術,吉普車就是一個典型的例子。
達芬奇的直升機
圖為在一家博物館中展出的達芬奇“空中螺旋”模型,它讓今天的人們得以一瞥這位偉大藝術家兼發(fā)明家的最著名的飛行機器設想??罩新菪O計于1493年,它包含一個螺旋形的旋轉(zhuǎn)表面(由鐵絲、亞麻制成,用淀粉密封),由單人驅(qū)動??罩新菪步小翱罩谢剞D(zhuǎn)儀”,它被譽為旋翼飛機的雛形設計,但它實際上最多是一只不能飛的“大鳥”而已??茖W家說,肌肉的力量永遠也不足以支撐直升機的成功運轉(zhuǎn)。
戴米克辛車
一間房屋、一幅地圖、一個浴室及一輛車——美國發(fā)明家巴克明斯特·富勒設計的“戴米克辛車”(意為“最大動力張力汽車”)把這些東西全攪和在了一起。首輛戴米克辛車能搭載11名乘客,最高速度為每小時約145千米,每升汽油可跑差不多12千米。與之比較,被美國環(huán)境部評為2012最節(jié)能車型的小型貨車,每升油也只能跑10千米多一點。
這是首輛戴米克辛車在1933年芝加哥國際博覽會上展出時的情景,它有一副鋼車架,白蠟木車身包著鋁,車頂是彩繪的帆布??蓯旱氖?,旁邊一輛車的司機一邊開車一邊東張西望,結果撞上了戴米克辛車,造成戴米克辛車駕駛員身亡,嚇跑了戴米克辛車的潛在投資者,致使這種汽車從未大量生產(chǎn)。不過,讓汽車減重一直是汽車設計的重要目標之一。
哈利波特“騎士車”
在電影《哈利波特的世界》中,陷入困境的小怪才只需戳一下空中的魔杖就能召來“騎士巴士”:一旦有公共交通需求,這種三層公共汽車就能提供顛來簸去的運輸。它能“縮骨”穿越狹窄之處,乘客在車上還能買到巧克力和牙刷。交通專家說,“騎士巴士”的引人之處就在于它是介于汽車與火車之間的一種交通工具。運用與之相似的理念,美國一家公司正在研究推出填補公交車與出租車之間空隙的、能滿足實時交通需求的靈活性運輸服務。這種運輸尤其適合于農(nóng)村地區(qū),能依據(jù)個體需要提供服務。
在全球不少大城市,小巴和拼車正在彌補公共交通的不足。一些市民利用手機應用程序來尋找拼車者。顯然,拼車不僅方便,而且節(jié)省費用,還因把多人各開一輛車改為同坐一輛車而降低了污染??梢哉f,“騎士巴士”是一種載客更多、服務更完善的拼車。
天帆風箏
總部位于德國漢堡的“天帆”公司,已經(jīng)開發(fā)出利用高飛的巨型風箏提供推進力的技術。這種自動牽引系統(tǒng)包括從船上發(fā)射、回收和導向等子系統(tǒng),外加繩索、控制板和風箏等。風箏在船的前方高飛或俯沖,由此產(chǎn)生推進力。迄今為止,只有不到10艘船安裝了天帆風箏。風力哪怕只替代貨船運輸所需的一部分化石能源,也能減少全球二氧化碳排放量的大約3.3%。據(jù)估計,盡管2007年國際船運產(chǎn)生的二氧化碳排放量只占人為造成的二氧化碳總排放量的2.7%,但這個數(shù)字到2050年有可能增加一兩倍。
磁懸浮列車
高速磁懸浮列車的理念在20世紀早期就已形成。所謂磁懸浮,是運用磁場把列車懸浮于鐵軌或稱導軌之上。由于車輪與導軌之間沒有接觸,意味著更小的摩擦。從理論上說,磁懸浮列車的維護成本比常規(guī)的子彈頭列車更低。2004年,在經(jīng)過兩年的測試后,中國上海率先用磁懸浮線路把機場和市區(qū)連接起來,上海磁懸浮列車的速度高達每小時431千米。由于磁懸浮列車的前期投入很高,2008年,德國廢棄了一項建設40千米磁懸浮路線的計劃。但磁懸浮技術的開發(fā)與應用并未止步。2011年春季,日本政府批準了建設東京與大阪之間磁懸浮路線的計劃,這條長達515千米、耗資達1114億美元的磁懸浮導軌大部分將位于地下,一旦于2045年如期建成,從東京到大阪只需坐40分鐘的磁懸浮列車。