附录
埃隆·马斯克和他的“第五种方式”
超级高铁，埃隆·马斯克称之为“第五种交通方式”。在埃隆·马斯克的设想中，在旧金山和洛杉矶之间旅行的乘客将会坐在被称为“胶囊”（capsule）或是“客舱”（pod）的旅行工具中，在一个封闭的管道中，以接近音速的速度旅行，半小时就可以在两个城市间穿行，票价只要20美元。
如果论起创业的难度和所需资金，无论是航天器还是电动汽车，可能都不及埃隆·马斯克最新提出的项目——超级高铁，埃隆·马斯克称之为“第五种交通方式”。2013年8月12日，他正式公布了超级高铁项目，并在网站上公布了一份长达57页的项目计划书。同时他也声明，这是一份“开源设计”，他欢迎任何人在这个最初设计的基础上提出疑问或修改意见。
超级高铁项目所规划的，是在美国加州的旧金山和洛杉矶两座大城市间修建一段超级客运路线，超过当前客机的速度。
超级高铁项目计划书中描述的客舱(埃隆·马斯克把“胶囊”和“客舱”两个词混用，描述同一样东西)要小于火车车厢，乘客在其中保持一种半躺半坐的姿势，这是为了缩小客舱的横截面积，在运行中尽量减小空气阻力。计划中每个客舱可乘坐28个乘客，两分钟一班，每两个运行中相邻的客舱之间距离37公里。按照超级高铁每天运行12个小时计算，这种交通工具每年单向可以运送740万人，而票价只要20美元。
在这个项目计划书的开头，埃隆·马斯克就在背景介绍中提到了刚获得批准的“加州高速铁路”项目，并且有意与之对比。他显然认为超级高铁项目在任何方面都远远优越于加州高速铁路项目。埃隆·马斯克认为，计划耗资684亿美元的加州高速铁路将是“世界上每公里造价最高，并且是世界上最慢的子弹头列车之一”。这段高速铁路建成后，将以每小时260公里的速度运行，行程大约为2.5小时。在超级高铁项目计划书中，他还把目前在旧金山和洛杉矶之间的其他交通方式做了对比：如果搭乘飞机，飞行时间约为1小时15分钟，要花费158美元；开汽车则需要用5个半小时，大约要花费115美元。如此看来，计划仅耗资60亿美元的超级高铁项目，让旅客可以只花费20美元，仅用半小时就可以在两个城市间穿行，优越性实在太过明显。人们目前更多关注的，是这个项目的可行性。
以接近音速的速度运行，传统车辆使用的车轮因为与地面的摩擦力太大，肯定不适用于超级高铁。在这种速度条件下，客舱需要尽量减少与周围环境可能造成的一切摩擦。磁悬浮技术可以使客舱通过悬浮在空中，不直接与地面接触而减少摩擦，但是磁悬浮技术的造价太过昂贵，不适合用于超级高铁(上海的磁悬浮路线长约30公里，最高运行速度大约为每小时430公里)。超级高铁项目计划利用高压“气垫”，使运行中的客舱离开地面0.5毫米～1.3毫米，以这种方式尽量减少与地面的摩擦，达到接近音速的效果。
实际上，让列车在一个充气的“管道”中高速运行，并不是一个新奇的想法，至少这个概念在150年前就已经存在了。在20世纪70年代，美国兰德公司的研究人员就曾经详细设计了列车在管道中运行的计划。到了20世纪90年代，麻省理工学院的研究者们也曾提出一个设想，让列车在真空管道中运行，往返于纽约和波士顿之间，他们预计这样的旅行只要45分钟(这个只存在于计划中的项目预计将耗资68亿美元，与超级高铁的计划造价相仿)。
如果列车在真空中运行，就可以完全避免列车与空气之间巨大的摩擦力，但是，制造一条接近真空的长达上百公里的管道，在工程技术上将是一个巨大难题，这种管道的造价也将是一个天价。万一管道在某一个地方发生泄漏，则所有列车都必须停运，因此管道的维护费用也将非常昂贵。另外，在真空管道的两端，必须利用气泵不停地向外抽取空气，这也必将消耗极高的能量。正因为如此，埃隆·马斯克在超级高铁项目的最初设计中，选择了一个折中的方案，让“胶囊”在低压条件下运行，计划在管道中的气压约为100帕斯卡，仅为火星气压的1/6(地球的标准大气压为101325帕斯卡，火星基准面气压大约为600帕斯卡)。这样，一方面对于管道设计的要求和造价都不会太高，另一方面，“胶囊”在管道中运行的空气阻力也会大大降低。尽管如此，这种气压条件对于管道的要求仍然非常高，而且管道两端的抽气泵仍将消耗大量的能量。
超级高铁计划种种特殊的设计，都是为了超高速的旅行考虑。因为列车在空气中行驶时，它所受到的空气阻力与速度的平方成正比，而它所需要的能量则与它速度的立方成正比。也就是说，一列火车要想将速度提高到原来的两倍，那么它受到的空气阻力将会是此前的4倍，而它所需要的能量则将是此前的8倍。如此算来，速度远超普通火车，甚至是子弹头火车，将以接近音速运行的超级高铁中的客舱，它所受的空气阻力和所需要的动力都将远远超过普通火车，所以无论是在减少阻力还是能量的来源方面，都需要更加特殊的考量和设计。
超级高铁项目还有一个特殊设计，就是在每个客舱的头部，都会有一个装置用来吸收客舱前方的空气，进一步减少空气阻力，然后再把吸收的空气排到客舱的两侧和底部，形成高压气垫。即使在极低的气压下，空气阻力仍然会是一个很大的问题，如果不能处理客舱前方的空气，那么在管道中运行的客舱将类似于一个注射器，不得不推动管道内的空气。为了避免这种情况发生，一方面客舱需要不停抽取前方的空气，排放到下面形成高压气垫；另一方面，管道的横截面积也需要远大于客舱的横截面积。这样的设计形式同样也需要耗费大量的能量。按照构想，这些能量将来自于安装在客舱尾部的电池，这种电池与目前特斯拉Model S电动车所使用的电池组相同。
在超级高铁项目的计划中，在管道内运行的客舱，虽然速度极快，毕竟还没有产生“相对论效应”，可以应用牛顿力学进行一些基本计算。在这种速度条件下，它的运行路线将不可能有太多太急的转弯。在正常行驶时，客舱的转弯半径将达到大约64公里，这就意味着旧金山和洛杉矶之间的旅行路线必须尽量保持为一条直线。为了摆脱地形的限制，同时也让管道在地震发生时不至于严重受损，计划中的管道将建在高架塔上，在这条路线中，每隔30米将架设一个支撑管道的高架塔。
对于超级高铁项目来说，最重要的一个问题在于它所需要的能量从何而来。对此，埃隆·马斯克给出的答案是，将完全依靠太阳能。在管道内部，每隔100公里，将通过设置的磁性线性加速器来加速客舱，而线性加速器所需要的能量将完全由安装在管道上方的太阳能板提供，只有在天气情况不好，无法收集到足够太阳能的时候才需要使用电池。
埃隆·马斯克解释说，在1500公里以内，像是旧金山和洛杉矶这样距离的两个城市之间，最适合使用超级高铁这一交通方式，而对于距离更远的两座城市，超音速飞机可能是更好的选择。在这份项目计划书中，他把超级高铁的设计又分为两种情况，一种是只运送旅客，另一种是同时运送旅客和货物。但是，很多人也注意到，埃隆·马斯克从来没有大规模运输的设计和制造经验，而且对于这个迅速吸引了全世界关注的超级计划，也还没有哪怕是1公里的模型建造出来，还处于真正的“纸上谈兵”阶段。对于这份57页的“开源设计”计划书，从计算和得出的数字看，并没有太大的问题。在理论上这样的一种超高速的交通工具确实有可能实现，但人们更关注的则是项目的实际造价和实际操作的可能性，还有其潜在的安全问题。
先不去考虑建造管道的技术性问题，即使是在天气好的情况下，仅来自太阳能的电量是否够用？60亿美元的资金是否够用？根据专家分析，这两者可能都不够用。虽然根据计算，在理想状态下运行中的客舱受到的空气阻力可能只是在海平面标准大气压下受到阻力的1/1000，当它以每小时1130公里的速度行驶时只需要100千瓦的能量，客舱的总质量3100千克，所需要的牵引力只有320牛顿(类似于提起一个大旅行箱)。但是这样的运输方式所需要的能量可能仍然不能由太阳能完全满足，在管道两端负责抽气的气泵就需要大量的能量。
资金方面的问题同样显著，超级高铁项目计划花费60亿美元，虽然只有加州高速铁路计划预计资金的1/10，但也已经超过了埃隆·马斯克此前所有项目花费的总和，而且人们预计它的实际花销可能远不止这个数字。在超级高铁计划中，最昂贵之处并不在于客舱和站台的建设，而是高封闭的运行管道的建设费用。还有一个重要问题在于，根据规划，超级高铁项目的管道将穿过大量的公共用地和私人用地，虽然这个线路全部都在加州境内，可以省去很多法律问题，但这仍是一个大难题，而且在项目计划的60亿美元中，并没有任何用于买地的预算。
埃隆·马斯克在项目计划书中提出作为第五种交通方式的超级高铁计划，相比于其他几种交通方式，应该“更安全、更快、更便宜、更舒服、不受天气影响，可以自己提供能量，并且可抗地震”。但实际上，很多人对于超级高铁计划的安全性也提出了质疑。对于一个计划中可以抵抗地震的运行线路高出地面的设计(可以抵抗地震在地震频繁发生的加州非常重要)，管道在高架塔上可能不会采取完全固定的方式安装，那么对于这段几百公里长的高出地面几米到几十米高的管道来说，风力将是一个很大的威胁，有可能威胁到管道的封闭性。另外，以超过每小时1000公里的速度运行的客舱，在刹车时，尤其是紧急刹车时将会产生极高的热量。为了消除这些热量带来的潜在威胁，每一个客舱很有可能都需要携带大量的制冷剂(或是在管道中布置大量的制冷剂)。还有一个必须要考虑的问题就是发生紧急事故，或是人为事故的情况，埃隆·马斯克构想超级高铁将会有类似于机场安检的程序(尽管这有可能降低交通效率)，但仍然需要考虑在发生紧急事故，甚至是人为事故时的应对措施。如果客舱在管道内发生意外，必须紧急刹车的话，考虑到管道内部极低的气压，客舱可能也需要携带大量的氧气以应对紧急情况。
在几周时间内，人们对于埃隆·马斯克计划的“第五种交通方式”就提出了各种各样的质疑，这可能正是埃隆·马斯克事前预想到的，也是他此时最需要的信息。毕竟这是一份并不算详尽的初步“开源设计”计划书，来自各方面的批评都会促进这个项目的研究者进行更谨慎的思考。而且，尽管人们对于超级高铁项目提出了如此多的质疑，但并没有太多人把它仅当作一个不可能实现的白日梦，这显然和埃隆·马斯克的个人形象有关。太空探索技术公司项目和特斯拉电动车项目的成功让人们愿意相信这个硅谷的超级明星有本领实现那些目前看上去还遥不可及的梦想。从这个角度说，埃隆·马斯克才是超级高铁计划能否成功的关键。埃隆·马斯克承认，在过去的十几个月里，他只是大概提出了这个构想，然后交给几个员工进行设计。他本人因为投入到特斯拉电动车的项目，完全没有时间用于超级高铁项目。他明确表示，今后将投入更多的时间和精力研究超级高铁项目。那么，人们也就完全有理由关注关于超级高铁项目的任何进展，期待在地球上早日出现“第五种交通方式”。
作者：苗千
2013年发表自《三联生活周刊》