[비즈한국] 汽车沿着坡道向上行驶，竟然在天花板上倒着跑。紧接着，它跃入空中，车身在半空旋转，随后平稳落地。这看起来像是电影里的画面，却是特斯拉于10月15日（当地时间）在美国德克萨斯州发布的新一代Roadster实车演示。特斯拉还公开了这款车从静止加速到时速60英里（约97公里）仅需0.81秒的惊人表现。汽车能够实现如此动作的秘诀，不仅仅是因为电动机更强劲。特斯拉在车身内装入了能够吸入空气将车身牢牢固定在地面的风扇，以及像宇宙飞船那样喷射高压气体的推进器。这相当于绕过了汽车百年来依赖的“轮胎与路面摩擦力”这一限制，改用了其他工程技术手段。
特斯拉公开的新一代Roadster主要分为Performance（性能版）、Thrust（推力版）和Rocket（火箭版）。Performance版是供两人乘坐的公路车型，使用主动空气动力学装置和底盘吸附系统。Thrust版在此基础上增加了后部冷气推进器。顶配的Rocket版则将座椅减为一个，并在车身各处部署推进器，从而实现了上下左右移动乃至空中旋转。特斯拉给出的Thrust版0到60英里/小时加速时间低于0.9秒，而未获得普通道路行驶许可的Rocket版则低于0.59秒。其量产目标时间为2028年。
不烧燃料，瞬间释放压缩气体
Roadster在空中悬浮的原理其实很简单。一种名为“冷气推进器（cold-gas thruster）”的装置，通过喷嘴快速喷射高压储存的气体。与通过燃烧燃料和氧化剂产生高温燃烧气体的常规火箭发动机不同，它没有单独的燃烧过程。储存的压缩气体在膨胀过程中喷出喷嘴，其反作用力推动车辆向相反方向运动。这是将牛顿第三运动定律应用在了汽车上。
气体向后喷射，车就向前；向下喷射，车就向上浮起。分别调节车身前后或左右布置的喷嘴喷射量，甚至可以在空中实现转向。这与宇宙飞船在太空中改变方向和姿态时使用的反作用控制系统（RCS）逻辑是一样的。实际上，埃隆·马斯克领导的航天企业SpaceX也参与了Roadster的研发。公开的火箭版本增加了产生垂直推力的下方喷嘴以及控制车身方向的侧向喷嘴。
储存这些气体的装置是COPV（复合材料高压容器）。这是一种用碳纤维等高强度复合材料包裹金属或气密衬层的技术，能承受极高压力同时减轻重量，在航天运载火箭中被广泛应用。《MotorTrend》在现场确认，Thrust版车型的压力容器规模约为200升，使用的是高达1万psi（约69MPa）的压力。连接压力容器与喷嘴的管道也使用了钛和Inconel等航空级材料。由于四个后部喷嘴如果喷射时间不一致会导致车身旋转，因此连管道长度都经过了严密的等长设计。
问题在于压缩气体无法无限使用。简化来说，推力与单位时间内喷出的气体质量及喷射速度的乘积成正比。要让近千公斤重的汽车浮起来，就必须在极短时间内喷出海量的气体。例如，若车辆重1700kg，仅维持在地面悬浮就需要约16.7kN的垂直推力。若要向上快速加速，则需要更大的推力。因此，Roadster的“飞行”与其说是像eVTOL（电动垂直起降飞行器）那样移动几十公里的飞行，不如说是在几秒钟内集中使用压缩气体来实现跃升和姿态调整。
倒着跑的秘诀就在于“吸尘器”原理
Roadster实现空中悬浮的技术固然令人惊叹，但其将车辆向下压在地面的技术同样有趣。车身底部安装了高速风扇。风扇将车身与地面之间的空气抽走，导致底部气压降低，从而与车面上方的大气压产生压差。这种压差作用于整个宽阔的车身底部，将车辆死死压在路面上。
原理即“压力差×面积”。一般跑车的尾翼或扩散器虽然也利用气流产生下压力，但需要较快的速度才能发挥作用。风扇则不同，即使在静止状态下，通过转动电机也能降低车底气压。特斯拉表示，Roadster的吸附系统最大可产生相当于约2G的力。这就是为什么在演示中，Roadster在爬上陡峭的坡道后即便倒挂，也能让轮胎贴着路面行驶。
例如，如果车身能以2G的力向路面吸附，那么当汽车完全倒挂时，减去1G的重力，理论上仍有相当于1G的力将轮胎压在路面上。不过，一旦汽车离开地面，风扇效率会急剧下降，因为车底与路面之间需要空间来维持压差。归根结底，这是一种在地面时由风扇抓住车身，离开地面后由冷气推进器接力工作的结构。
电动车速度的瓶颈不是电机，而是轮胎
特斯拉制造这些复杂装置的原因，与高性能电动车目前面临的难题有关。电动机的输出功率已经足够强劲，问题在于轮胎能否将这些动力传递到路面上。轮胎能传递给路面的最大力，简化来说就是摩擦系数（μ）与轮胎对路面的压力（N）的乘积“μN”。无论电机功率再怎么提高，只要轮胎打滑，就无法再快速加速。
Roadster的风扇正是人为增加了N值，通过将车辆强力向下压，增加了轮胎所能传递的力。而冷气推进器则更为激进——它直接跳过轮胎，直接推动车身前进。即便轮胎抓地力达到极限，推进器也能提供额外的加速度。传统汽车是通过更好的轮胎、四驱系统、扭矩矢量控制和空气动力学装置来推高摩擦力的极限，而特斯拉则选择从不依赖路面的装置中获取部分推进力。
特斯拉在演示中提到的0到60英里/小时0.81秒，简单计算就能发现这种差异有多么巨大。时速60英里约为每秒26.8米，要在0.81秒内达到该速度，平均加速度约为33.1m/s²，即重力加速度的约3.37倍。《MotorTrend》假设车重约3750磅（1700kg），分析认为在后轮电机利用风扇下压力产生约32.3kN推进力，再加上推进器额外提供约19.8kN的情况下，0.8秒水平的加速是可以实现的。当然，0.81秒只是特斯拉演示中给出的数值，尚未经过独立机构的官方测定。
压缩气体使用后可以重新填充。与需要外部注入特殊推进剂的化学火箭不同，它只需利用电动压缩机重新压缩空气即可。最终，能源的起点是Roadster的电池。通过电池的电能驱动压缩机，以高压气体形式储存，再在关键时刻瞬间释放。如果只计算能量效率，这比直接将电能输送给电动机要差。但它并非为了高效使用能源，而是为了作为一种“气动助推器”，在几秒钟内制造出极高的输出功率。
应将其理解为“技术展示”，而非量产车
特斯拉在发布的同时开启了Roadster的预售。然而，接受预订与真正成功量产是两码事。因为需要解决的问题太多了：首先，必须确保69MPa左右的超高压容器在碰撞事故中绝对安全；当气体喷射方向有行人或其他车辆时的安全隐患也必须解决。此外，超高压气体从喷嘴喷出时产生的噪音、冲击，以及压力容器反复充放电带来的耐用性问题都需要验证。会飞的“火箭版”不仅涉及汽车安全法规，还可能触及航空监管领域。特斯拉也表示，火箭版本是不被允许在公路上行驶的特邀车型。
从经济性角度看，Roadster不太可能成为特斯拉的主力车型。马斯克此前也评价过Roadster是对特斯拉业绩影响不大的项目。业界普遍将Roadster视为象征制造商品牌技术实力的所谓“光环车型（Halo Car）”。实际上，特斯拉最近正将业务版图扩大到自动驾驶、机器人出租车和人形机器人等领域。在这种情况下，很难单纯以销量来衡量投入10年时间研发一款限量销售的超高性能跑车的意义。
相反，Roadster的意义在于它改变了汽车性能竞争的规则。在燃油车时代，提高发动机功率、优化变速箱，再通过轮胎、悬架和空气动力学将力量传导到路面，是开发高性能汽车的基本公式。进入电动车时代，电动机能轻易在短时间内产生巨大扭矩，瓶颈从动力源转移到了轮胎。特斯拉为了解决这一限制，从汽车工业之外寻找答案——利用赛车演变而来的吸附风扇将轮胎强行压在地上，而动力不足的部分，则直接使用宇宙飞船常用的冷气推进器来补足。
严格来说，Roadster并不是我们想象中那种“能飞到目的地”的汽车。它没有机翼、没有螺旋桨，也不是为了维持飞行而设计的最高效推进系统。但特斯拉打破了“汽车必须通过四个轮胎来加速和转向”这一前提。在地面时它吸入空气锁住车身，在空中时它喷出压缩空气驱动车辆。Roadster所展现出的最有趣的科技，也许并非飞行本身，而是它为了追求更快速度，已经完全超越了传统汽车工程的边界。