中国新闻周刊：1小时横跨大西洋将不是痴人说梦

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　　-本刊记者/方玄昌 黄步红

　　它是一种水面上看不见的桥梁，无论水面如何波涛汹涌，它都平静地悬浮在水体之中

　　早晨从美国纽约“家门口”出发，1个小时之内越过大西洋直达英国伦敦上班，晚上再乘坐“班车”返回纽约吃晚饭。

　　这是痴人说梦吗？不是的。这是一伙雄心勃勃的美国科学家的未来计划。他们说，几百年或者更短时间之内，工程师们将在大西洋海水中间建成一条隧道，人们可以乘坐磁悬浮列车以8000公里以上的时速穿越大西洋，从而将欧洲和北美之间的旅程缩短在1小时之内。

　　比较早的时候，就有人提出建造一条跨越大西洋的线路将欧洲和北美连接起来的设想。然而，如果采用传统的桥梁，就势必要在数千米深的海水中打下成千上万个巨型桥墩，这简直不可想象：且不说建造几千米高的桥墩的工程难度，单是寻找能够承受这么高桥墩的自身重力的合适材料就够科学家伤透脑筋。在海面上建造浮桥也行不通：海啸、台风等因素使之无法稳定。第三种方案是打一条海底隧道，但这种方案带来同样难以解决的问题：这条隧道几乎不可避免地要经过一些地震带，并且要经过海底火山。

　　现在有人提出了第四种方案：建造一条悬浮隧道，从海水的中间通过大西洋。这就是被称为“阿基米德桥”的一种新型水中跨越形式。

　　一个世纪前的构思

　　“阿基米德桥”是一种水面下悬浮隧道，它依靠水的浮力支撑，又通过固定的绳索、锚等固定在水里或某种支撑物上，达到浮力和支撑力的平衡。隧道中可以行驶车辆，包括汽车和火车。

　　浮力原理最早由2000多年前的意大利物理学家阿基米德发现，所以这种依靠浮力支撑的隧道被叫做阿基米德桥。

　　根据中国科学院力学研究所所长洪友士博士的介绍，阿基米德桥作为一种交通隧道的概念，是在上世纪初被人提出的。20世纪中期，阿基米德桥的构想被英国人申请了专利。但直到现在，真正的阿基米德桥还没有产生，甚至还没有哪一个地方的阿基米德桥建造计划被正式立项。

　　究其原因，虽然它的基本原理是清楚的，但是一些技术上的问题并没有得到完全的解决。包括结构问题，如隧道节与节彼此之间、和岸之间的连接等。还有环境对桥的影响，包括波、流、水位落差所造成的影响，都需要有针对性的研究。

　　洪友士说，在建造实际应用的阿基米德桥之前，科学界现在正在进行很重要两个步骤，第一步是实验室研究，以1-2米量级的模型来对隧道进行模拟计算和分析，为更大尺寸的工作提供基础。第二步是研究中等尺寸的模型，即几十米或十几米量级的模型。中等尺寸模型的检验能为实际阿基米德桥的建造提供一些参照，包括验证其可靠性、安全性等。

　　第三种选择

　　在阿基米德桥的概念提出之前，跨越水域的方式已经有多种，包括摆渡、传统的大桥、浮桥、水下隧道以及海底隧道等等。那么，人们还有必要去发展这种技术还不成熟的阿基米德桥吗？

　　“阿基米德桥是一种可供选择的方案。在此之前，从水面和水底通过的方式已经实现了，就是水中还没有。当这种方案技术上成熟之后，人们遇到问题就会想，是用A还是B，或者是C？现在C还没有，我们的当务之急就是把C这个方案变成可供使用的一种选择，并且这种选择是可行的、安全的、可靠的。”洪友士说。

　　阿基米德桥当然有它独特的优点。在一些情况下，比如在一些很深而宽度不是太大的湖泊中，要做一个水底隧道，连接两岸的部分就会比较陡，而阿基米德桥就可以提供一个坡度不大的交通隧道。另外，它能够免除掉环境上的若干问题，包括交通工具的噪音、废气污染、对风景的分割破坏等，有保护生态环境的优势。

　　阿基米德桥还有一个巨大的优点。有专家经过分析，随着桥的长度增加，阿基米德桥单位长度的造价基本是持平的。而其它类型的桥，随着长度的增加，单位长度的造价会成倍增加。所以当长度相对大的时候，阿基米德桥有经济上的优势。

　　当然，阿基米德桥也有它的局限性，比如它不能建造在水太浅的地方，一般必须在30米或者更深的水里才可以建造。

　　大西洋隧道的结构组成

　　美国已经有科学家对构想中的大西洋隧道进行了详细的规划。这是人类有史以来规划过的最为宏大的工程，按照现在的技术水平和发展速度，专家预计它的工期将超过100年。

　　在主隧道之外，大西洋隧道还有一系列辅助部件。正如洪友士博士所认为的，“大西洋隧道是一个很有创意的科学幻想，从科学的角度来看，目前是不可能实现的。但科学幻想有时候也能给人们一种很新颖的思路，促使科学工作者来攻克一些技术难关。”被构思进去的大西洋隧道“附件”，也成为了一般阿基米德桥所需要“附件”的典范。

　　海锚：每段隧道都必须用锚固定在海床上，如此算来，这项工程至少需要10万个巨型海锚。隧道必须位于海平面以下45.7米深处，以避开来往的船只，这样隧道才不会晃动很厉害。

　　磁悬浮列车：为了让隧道旅行成为可能，搭载乘客的列车速度必须20倍于如今最快的火车的速度。这意味着磁悬浮技术将取代传统的车轮和车轨，以提升、操控和驱动列车。

　　维修点：维修管道位于隧道主体上下方，作为电力、通信和维修之用。

　　真空泵：要想达到每小时8000公里以上的速度，列车不能遭遇任何空气阻力，整个系统必须完全真空，因此庞大的真空泵必不可少。

　　导轨：隧道内设有一根向东行驶(从纽约至伦敦)的单轨，一根向西行驶(伦敦至纽约)的单轨，以及一根紧急辅助单轨。行驶的列车实际上并不落在轨道上，而是依靠磁力悬浮在轨道上方约2.54厘米处。

　　公用管道：隧道内的供电线路长近5000公里。这些电线都铺设在公用管道中。

　　垫圈：从纽约直达伦敦的隧道由5.4万个预制管件组成，中间用防水真空密闭的垫圈相连。每个管件的外表均由不锈钢所制，外包浮力十足的厚泡沫层。

　　窗口：供乘客浏览深海美景。

　　千岛湖将首吃螃蟹？

　　目前，意大利、挪威、巴西和日本等国家都在考虑建造阿基米德桥。中国从2000年开始，准备选定舟山的金塘海峡建造阿基米德桥，但后来考虑到国际上还没有真正的阿基米德桥被立项和建设，如果一开始就在自然环境比较复杂的水域中建设，遇到的问题可能会比较多。最终，相对风平浪静的千岛湖后来居上，被考虑作为建造第一座阿基米德桥的地方。

　　目前中科院力学拟选定的地方是在千岛湖五龙岛湖区，初步考察结果是：在三个岛屿之间建立阿基米德桥，长度为100米+200米(分别连接三个岛屿)。

　　“如果抢在其它国家之前在千岛湖建成的话，它的意义比桥本身的用途更为重要：这将是世界上第一座阿基米德桥。”洪友士说。

　　来源：中国新闻周刊总第200期