夢(mèng)想隧道:橫貫大西洋

撰文/超俠

夢(mèng)想隧道:橫貫大西洋

撰文/超俠

如今，每年有600萬乘客，坐車3小時(shí)，通過英法海底隧道，穿梭于巴黎和倫敦之間，幾十年前，大家認(rèn)為這是不可能的。早在1895年，偉大的科幻作家凡爾納就預(yù)言過，由蒸汽驅(qū)動(dòng)巨型風(fēng)扇的火車，以時(shí)速1600千米穿隧道；1972年，科幻小說作家哈里森也構(gòu)想過橫渡大西洋隧道。如果大西洋海底隧道完成，將能大大地改變我們穿梭各地的習(xí)慣，任何人都可以相當(dāng)方便的在大西洋一邊居住，在另外一邊工作。

如果要從東半球到西半球的話，5 1千米的英法海底隧道已經(jīng)不可能滿足我們的需要，因?yàn)橹虚g有超過5 0 0 0千米海洋分隔，科學(xué)家和工程師們已經(jīng)提出了構(gòu)想，假如能建造一條橫貫東西半球的海底隧道的話，未來，我們將能夠乘著時(shí)速高達(dá)8 0 0 0千米的列車，橫穿大西洋兩岸。假如，你早晨剛在紐約吃早餐，不到1個(gè)小時(shí)，就來到巴黎打卡上班了，這并非科幻，1小時(shí)內(nèi)橫渡大西洋看來并非神話。

號(hào)稱“人類最困難”的海底隧道，難在哪里？

大西洋海底隧道，將是人類最偉大的工程之一。不過要建造它，動(dòng)用地球資源的規(guī)模也將是史無前例的。保守估計(jì)的話，得耗用1 0億噸鋼材，也就是全球煉鋼廠一年的生產(chǎn)總量，差不多需要超過5 0 0 0 0根的鋼管，每一根都重達(dá)數(shù)千噸，固定于海床；更驚人的是它的耗資成本，約為1 2兆美元。時(shí)間方面，則需要上百年才能完成，而且施工環(huán)境極度惡劣，這將是人類最困難的工程，大大超過了金字塔、長(zhǎng)城等世界建筑奇跡。

如此昂貴和困難的大工程究竟難在哪里？

首先，是規(guī)劃最可行的路線，由于海底隧道每千米斥資達(dá)6 0億，所以必須減短海底路段。早期建議是取道北部，以加拿大、紐芬蘭省沿岸為起點(diǎn)，在海、陸中穿越格陵蘭島和冰島，然后分開，各自前往蘇格蘭和挪威。跟直接從紐約至英格蘭的海底隧道比較，這條路線可把海底工程減少一半。但此計(jì)劃也有其他問題，格陵蘭島的惡劣氣候?qū)?huì)影響日常施工進(jìn)度，最后可能反而更復(fù)雜。最簡(jiǎn)單的方案是，這5 0 0 0千米的海底隧道，直接由紐約市連接英格蘭沿岸，再通往倫敦和巴黎，不過這個(gè)計(jì)劃的成本最為昂貴。

其次，在大西洋海底建隧道需要極其精確的工程技術(shù)，稍有差池，就滿盤皆毀。1 9 8 7年，工人在法國(guó)和英國(guó)沿岸，將1 5米寬的鉆探機(jī)直接對(duì)準(zhǔn)對(duì)方，開始鉆過去，直到雙方碰頭，工程完成，花了3年時(shí)間，以這個(gè)速度計(jì)算，橫渡大西洋隧道就需要3 0 0年。更令人頭疼的問題是，海峽隧道僅在海底6 0米以下，橫渡大西洋隧道，有些位置需深入海底約8 0 0 0米，那里的水壓幾乎是海面的5 0 0倍，人類根本不能生存。另外，我們知道在大西洋中脊，是海底活火山的山脈，這也是隧道必經(jīng)之路，而這一帶的海底每天平均發(fā)生5次地震，根本不可能在這個(gè)地震活躍區(qū)域開鑿，照這樣來看，在大西洋海床下開鑿是行不通的。

隧道修建：沉管式大西洋海底隧道可行么？

我們是否可以在陸上先建造一些隧道管段，然后沿著海床逐段接駁呢？這種設(shè)計(jì)被稱為“沉管式隧道”，實(shí)際上已被采用了超過1個(gè)世紀(jì)。1 9 7 9年，全球最長(zhǎng)的沉管隧道，在三藩市建成，每天都能運(yùn)載成千上萬的乘客，穿梭5千米往來于三藩市之間，它位于三藩市8 0米深的地底，由5 7個(gè)預(yù)制管段組成，各高1 5米，長(zhǎng)2 0 0米，段段接駁，沉于海底。

可是橫渡大西洋海底，需要建造超過它1 0 0 0倍的沉管隧道，到底能否建成呢？

試想一下，將一段隧道分切成幾段，然后去建造分切出來的管段。沉管隧道需要先把大量的混凝土注入巨型預(yù)設(shè)模板地臺(tái)，每百米長(zhǎng)的隧道管段需要耗用3萬噸鋼材和混凝土。倘若混凝土太快變干，就容易破碎，所以工人得連續(xù)2 8天在混凝土上開動(dòng)大型機(jī)器制造蒸汽，待這些工程完成后，各管段長(zhǎng)約兩架7 4 7客機(jī)。照這樣的情況計(jì)算，橫渡大西洋隧道需要5 4 0 0 0條預(yù)設(shè)管段，這就意味著2 2 5家工廠用2 0年時(shí)間，夜以繼日生產(chǎn)才能完成，可是制造管段只是第一步。

若用這種方式來興建橫渡大西洋隧道，運(yùn)輸?shù)穆吠緯?huì)非常長(zhǎng)，最遠(yuǎn)的長(zhǎng)達(dá)2 5 0 0千米。即使前面的困難都可以被克服，但工程的最后階段卻是最困難、最危險(xiǎn)的。施工人員將把各管段拖到海底最終位置的上面，在它局部注入海水，使其下沉，由大型機(jī)械絞車控制下降過程。此時(shí)潛水員只能在漆黑的環(huán)境中工作，借助全球定位系統(tǒng)，引導(dǎo)管段安裝到正確的位置。這項(xiàng)工作非常危險(xiǎn)，若安裝的地點(diǎn)及時(shí)間稍有不對(duì)，潛水員會(huì)立即被壓碎，或者輸氣喉被管段夾住，導(dǎo)致窒息溺斃。到了最后的關(guān)鍵時(shí)刻，安裝接口位必須精確無比，兩邊同時(shí)接榫，巨型橡膠密封墊會(huì)完全密封接口，沉管隧道務(wù)求被置入預(yù)先挖好的坑槽，與海底緊密接合。此時(shí)，管段安裝妥當(dāng)了，便可撤走隔板，完全放水，隧道也大功告成。這種方法看似可行，可是，大西洋太深了，普通隧道管段會(huì)受壓而粉碎，壓力相當(dāng)于隧道每平方尺停放著一架7 4 7客機(jī)，除非有更新的高抗壓材料才行。

建造大西洋海底隧道的另一種構(gòu)想：水中懸浮隧道

現(xiàn)在還有另外一種構(gòu)想，能不能不將隧道建造在海床上呢？

那就是——水中懸浮隧道。

水中懸浮隧道和沉管隧道非常類似，不同的是，沉管隧道架在海底坑槽里，而水中懸浮隧道則懸浮于水中。隧道內(nèi)，空氣和填充物維持平衡，確保隧道在精確的水深處中懸浮，其實(shí)這種技術(shù)已在全球潛艇上應(yīng)用，壓載艙與潛艇內(nèi)其他部分隔絕，可以交替注入水或空氣，改變潛艇的重量和浮力，水中懸浮隧道原理相同。為了確保隧道不會(huì)浮出水面，必須用多組拴纜把隧道固定在海底。

大西洋隧道可以采用這種方法嗎？隧道能否在紐約和英國(guó)之間5 0 0 0千米長(zhǎng)的海底懸浮起來呢？若海底隧道由倫敦伸展至紐約，那景象將會(huì)非常震撼，關(guān)鍵問題是如何固定它的位置，怎樣防止那么長(zhǎng)的隧道飄走？有些地點(diǎn)或許能夠建造巨大型柱，但大西洋卻不可能，因?yàn)槟切枰獢?shù)以萬計(jì)的柱墩，而且大多數(shù)都要幾千米高，比任何一處的橋墩還高幾百倍，這個(gè)工程比隧道本身還要龐大。

另一個(gè)選擇是由巨型浮筒來支撐隧道，巨型浮筒可在水面固定隧道位置，但是，浮筒會(huì)受惡劣天氣的摧殘，當(dāng)強(qiáng)勁的墨西哥灣流斜穿大西洋時(shí)，巨型浮筒恐怕抵擋不住。不過工程師們想出了新的設(shè)計(jì)，這種方法已在石油平臺(tái)上使用過，那就是利用鋼管連接浮筒，深入至幾百米深的海床，鋼管的末端是大型吸力錨，吸力錨深入海床，抽走海水，產(chǎn)生水力密封作用，強(qiáng)力足以固定3 3萬噸重的平臺(tái)，釋放吸力錨的壓力后，平臺(tái)很容易移到新位置。整個(gè)系統(tǒng)有點(diǎn)像倒轉(zhuǎn)的擺鐘，當(dāng)海流來到，會(huì)把它壓進(jìn)海里，可浮力卻能把它推上來。如果融合潛艇技術(shù)、混凝土技術(shù)和倒轉(zhuǎn)擺鐘原理等等，來建造懸浮隧道，應(yīng)該是有可能的。

科學(xué)家們認(rèn)為水中懸浮隧道理想深度應(yīng)為1 0 0米，既可避開船只，又可盡量減輕壓力問題。整個(gè)隧道由5 4 0 0 0個(gè)預(yù)制管段組成，各個(gè)管段有不銹鋼外層，緊接鋼材的是一層超浮力泡沫材料，下面是另一個(gè)鋼殼，里面就是隧道的混凝土內(nèi)籠。內(nèi)籠有東西線路軌，還有中間的緊急備用路軌，因?yàn)榇笪餮笫堑卣鸹钴S帶，整條隧道和1 0萬條栓纜，將由龐大的全球定位系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測(cè)，海床有任何移動(dòng)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)拴纜的拉力。整個(gè)工程需要數(shù)以千計(jì)的工人，在地球最惡劣的環(huán)境工作幾十年，專家要下海連接和固定5 4 0 0 0個(gè)巨大管段。首批管段可能在紐約港下面連接，然后擴(kuò)展到大西洋，工人在浮動(dòng)平臺(tái)上生活，平臺(tái)會(huì)繼續(xù)拖出海。潛水員會(huì)在放置管段時(shí)從旁協(xié)助，深潛器負(fù)責(zé)連接拴纜和海床，因?yàn)闈撍畣T不能在深海壓力下生存，隧道耗用的鋼材，需要全球鋼廠不停生產(chǎn)1年以上。

未來大西洋海底隧道內(nèi)的最大寵兒——磁懸浮列車，讓隧道旅行成為可能

假設(shè)修建隧道的問題都憑借高新技術(shù)逐步解決了，那么接下來的問題就是讓隧道旅行成為可能?，F(xiàn)今最快的火車，來往日本的東京和廣島，叫做子彈火車，最高時(shí)速達(dá)4 0 0千米，這速度的確很快，但要橫越大西洋卻顯得不夠快，能在1小時(shí)內(nèi)橫穿大西洋，那就是磁懸浮列車。如今車速可達(dá)5 0 0千米每小時(shí)，它沒有車輪和路軌，利用磁力提引，當(dāng)磁懸浮系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，強(qiáng)大的電磁場(chǎng)托起火車，車身與路軌的距離約為2厘米，路軌的發(fā)生器開始制造磁力，推動(dòng)火車前進(jìn)，車軌之間沒有摩擦消耗，因而節(jié)省能量，車速極高。理論上，磁懸浮系統(tǒng)的速度是無限的，但顯然有空氣阻力的限制，如果能排除空氣阻力，將火車置于真空中，它的速度顯然可以大幅提升。

要抽光橫渡大西洋隧道的空氣，制造高速所需的真空狀態(tài)，需要用數(shù)個(gè)月時(shí)間，以時(shí)速數(shù)百萬立方尺的泵抽空，需要1 0 0架珍寶客機(jī)引擎的力量，連續(xù)全速開動(dòng)約2個(gè)星期。但假設(shè)能夠解決磁懸浮系統(tǒng)和真空技術(shù)問題，那么，還要克服的就是人的問題。當(dāng)速度過快，重力過大的時(shí)候，人類將會(huì)難以適應(yīng)，甚至?xí)蛑亓μ?，?dǎo)致休克。

為了確保乘客們不會(huì)因?yàn)榧铀龠^快而遭遇這種問題，磁懸浮列車將由東面的紐約市出發(fā)，在最初的1 0 0 0千米內(nèi)逐漸加速，1 8分鐘后將達(dá)到最高時(shí)速8 0 0 0千米。這時(shí)為了進(jìn)一步減低重力，乘客的座位可以繞軸旋轉(zhuǎn)。由于列車懸浮在磁場(chǎng)上，乘客不會(huì)感到顛簸搖晃，每個(gè)車廂相當(dāng)于密封太空艙，還有增壓的再循環(huán)空氣。磁懸浮列車以最高速行駛時(shí)，比射出的子彈更快，在接著的1 8分鐘前進(jìn)2 5 0 0千米，最后階段會(huì)是1 8分鐘的減速，火車駛進(jìn)倫敦車站時(shí)，剛好距出發(fā)時(shí)間5 4分鐘，這比在繁忙時(shí)段前往機(jī)場(chǎng)所需時(shí)間還少。那時(shí)候，我們就真的可以在紐約吃早餐，到巴黎上班了。