Wie der Hyperloop funktioniert

Elon Musk, der milliardenschwere Gründer von PayPal , hat uns schicke, neue Elektroautos mit freundlicher Genehmigung von Tesla Motors und private Raumfahrt durch seine Firma SpaceX geschenkt . Nun will Musk die Reisezeit zwischen Los Angeles und San Francisco auf nur noch 35 Minuten verkürzen. Er hat vorgeschlagen, ein Hochgeschwindigkeitstransportsystem zu bauen, das es Menschen ermöglichen würde, 760 Meilen (1.223 Kilometer) pro Stunde oder Mach 0,91 (bei 68 Grad F/20 Grad C) zu reisen.

Wenn es sich wie etwas aus einem Science-Fiction- Film anhört („Logan’s Run“, irgendjemand?), ist es das auch. Dennoch, wenn es nach Musk geht, wird der futuristische Hyperloop Hochgeschwindigkeitszüge ersetzen und das Transportwesen revolutionieren, so wie es die Lokomotive, das Auto und das Flugzeug getan haben. Das einzige Problem ist, dass niemand wirklich weiß, ob der Hyperloop funktioniert und wie viel er tatsächlich kosten wird.

Das hält Musk nicht davon ab, das Konzept voranzutreiben. Er sagt, der Preis belaufe sich auf lediglich 6 Milliarden Dollar. Viele Menschen sind etwas skeptisch. Einige Experten sagen, dass sie für einen so geringen Betrag keine Brücke von anständiger Größe bauen könnten [Quelle: Bilton ]. Darüber hinaus arbeitet Kalifornien jetzt an einem Plan, ein viel langsameres Schienensystem zwischen den beiden Städten zu einem Preis von 60 Milliarden US-Dollar zu bauen. Es war dieser Vorschlag, der Musk dazu veranlasste, sich den Hyperloop vorzustellen. Der kalifornische Plan, schrieb Musk in einem 57-seitigen Whitepaper, das er im August 2013 auf der SpaceX-Website veröffentlichte, sei teuer für einen Hochgeschwindigkeitszug, der „einer der langsamsten der Welt“ sei. Falls Sie sich fragen, die California High-Speed ​​Rail Authority schätzt, dass der Zug mehr als 200 Meilen (322 Kilometer) pro Stunde fahren kann.

Ungeachtet des Preises und der Schwierigkeit, ein nahezu überschallschnelles Transportsystem zu schaffen, sagt Musk, dass der Hyperloop eine Mischung aus Zug und Flugzeug ist. In vielerlei Hinsicht ist es so, als würde man mit einer Kugel durch einen Schrotflintenlauf reisen, wobei teilweise die Technologie eines Airhockeyspiels verwendet wird. Wie stellt sich Musk also die tatsächliche Funktionsweise des Hyperloop vor? Ich hoffe an Bord, es herauszufinden.

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In der Welt von Elon Musk wird der Hyperloop zu einem „fünften Transportmittel“, das neben Flugzeugen, Zügen, Autos und Booten im Pantheon der mechanisierten Fortbewegung steht. Musk stellt sich Menschen vor, die in Kapseln durch den Hyperloop reisen, die durch Stahlrohre sausen, die auf Pylonen oder Säulen montiert sind, die den Erdbeben in Kalifornien standhalten sollen. Diese Pylonen aus Stahlbeton würden etwa alle 100 Fuß (30 Meter) beabstandet sein und je nach Gelände 20, 50 und 100 Fuß (6, 15 und 30 Meter) hoch sein [Quelle: SpaceX ].

Wie genau plant Musk, diese erstaunliche Aufgabe der Physik zu erfüllen? Nun, er sah sich mehrere Möglichkeiten an. Die meisten, sagte er, scheitern aus einer Vielzahl von Gründen. Zum Beispiel könnte der Hyperloop in der Lage sein, leistungsstarke Ventilatoren zu verwenden, um die Pods zu schieben, ähnlich wie pneumatische Rohre , die Büros verwenden, um Post von einem Gebäude zum anderen zu schieben. Musk sagt, dass es zwar möglich ist, solche gigantischen Ventilatoren zu konstruieren, aber es ist unpraktisch, weil eine 350 Meilen (563 Kilometer) lange Luftsäule, die sich so schnell bewegt, eine enorme Reibung im Inneren des Rohrs erzeugen würde, was die Art von Geschwindigkeit erreicht, die er sich erhofft Unmögliches erreichen [Quelle: SpaceX ].

Der Unternehmer hat auch ausgeschlossen, die Kapseln mit elektromagnetischer Aufhängung durch Vakuumröhren zu bewegen , dieselbe Technologie, die Magnetschwebebahnen verwenden. Musk erklärt, dass es schwierig ist, ein perfektes Vakuum in den Röhren zu erzeugen, insbesondere wenn jeden Tag Tausende von Kapseln ein- und austreten. Darüber hinaus können die Aluminiumrohre reißen oder undicht werden, wodurch die Luft aus dem System entweicht.

„Alles, was es braucht, ist eine undichte Dichtung oder ein kleiner Riss irgendwo in den Hunderten von Kilometern der Röhre und das ganze System funktioniert nicht mehr“, schrieb Musk in seinem ersten Hyperloop-Bericht.

Ein weiteres technisches Problem betrifft die Bewegung des Pods durch ein Luft enthaltendes Rohr. Laut Musk verhält sich die Kapsel wie eine Spritze, wenn die Wände von Röhrchen und Kapsel eng beieinander liegen. Mit anderen Worten, der Pod würde die gesamte Luftsäule in das System drücken, anstatt sie vorbeiströmen zu lassen. Das Ergebnis ist, dass die Kapseln sehr langsam reisen müssten oder Ingenieure eine massive Röhre bauen müssten, um die Reise schneller zu machen. In diesem Fall würden die Fahrer mehrere tausend Meilen pro Stunde zurücklegen und ihre Körper zermalmenden G-Kräften aussetzen, wenn sie um die kleinste Kurve fahren [Quelle: SpaceX ].

Die Liste der Probleme scheint überwältigend. Aber Musk, immer der findige Innovator, hat ein Team von Ingenieuren von Tesla und SpaceX angeworben, um ihm bei der Suche nach einer Lösung zu helfen. Sie schlagen vor, zwei Röhren (eine nach Norden, die andere nach Süden) entlang der Interstate 5 hochzuziehen und den Luftdruck im Inneren zu verringern.

Die Theorie ist einfach: Düsenflugzeuge fliegen in großer Höhe durch Luft, die weniger dicht ist und den Luftwiderstand verringert. Das Musk-Team entschied, dass der Luftdruck im Inneren des Systems ein Sechstel des Drucks der dünnen Atmosphäre auf dem Mars betragen sollte , was den Luftwiderstand auf die rasenden Kapseln erheblich verringert. Darüber hinaus ist die Platzierung des Hyperloops im Median von I-5 größtenteils eine Kostensenkungsentscheidung, da der Entwickler den Kauf von Land von den Anwohnern entlang der Route vermeiden kann [Quellen: Belfiore , SpaceX , Lavrinc ].

Sie machten den Pod auch zum Herzstück des Systems, um die Röhre so technisch wie möglich zu halten. Der Plan ist, eine Kapsel mit Metallskiern zu entwerfen, die auf einem Luftkissen fahren oder schweben, das durch kleine Löcher in den Skiern gepumpt wird. Das Konzept ähnelt einem Air-Hockey-Spiel, außer dass die Luft durch den Hochgeschwindigkeitsdurchgang des Pods durch die Röhre und einen superstarken elektrischen Kompressor an der Vorderseite des Pods erzeugt wird, der Luft nach hinten pumpt. (Sie sind mit elektrischen Kompressoren nicht vertraut? Sie werden oft auf Baustellen für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt, insbesondere wenn Druckluftwerkzeuge verwendet werden.) Magneteauf den Skiern, gepaart mit einem elektromagnetischen Impuls, geben dem Pod den ersten Schub. Dieser Stoß, sagte Musk gegenüber Reportern, würde dem ähneln, was ein Passagier an Bord eines Flugzeugs beim Start erlebt. „Dann, wenn man einmal da ist“, sagt Musk, „gibt es kein Gefühl für Geschwindigkeit“ [Quellen: Belfiore , SpaceX , Lavrinc ].

Lineare Induktionsmotoren , die ihren Saft aus Magneten und Leitern beziehen, würden an verschiedenen Stellen entlang der Röhre platziert und halten die Kapsel schnell und stabil mit geringer Unfallgefahr. Apropos, Notausgänge würden entlang der Röhre gebaut. Der Hyperloop würde seine Energie aus Motoren und Batterien beziehen, die für das Elektroauto Tesla Model S entwickelt wurden, zusammen mit Sonnenkollektoren, die auf dem Dach der Röhren platziert sind [Quellen: Belfiore , SpaceX , Becker , Lavrinc ].

Musk verspricht, dass die Pods bequem und sicher sind. Die Pods fuhren einzeln durch den Hyperloop und verließen ihn zur Hauptverkehrszeit alle 30 Sekunden und im Durchschnitt 37 Kilometer voneinander entfernt. Passagiere können die Röhre an jedem Ende und über Abzweigungen entlang der Schleife betreten und verlassen (siehe Musks Whitepaper für vorgeschlagene Streckendetails). Jede Passagierkabine ist für 28 Personen ausgelegt, die in 14 Zweierreihen sitzen, zusammen mit einem Gepäckraum an einem Ende, und größere Kabinen können ein Auto aufnehmen. Passagiere würden 20 Dollar für ein One-Way-Ticket bezahlen [Quellen: Belfiore , SpaceX , Lavrinc ].

Einmal auf und ohne Gepäck, konnten sich die Passagiere auf ihren Sitzen niederlassen, ihre Sicherheitsgurte anlegen und ihre persönlichen Unterhaltungsdisplays für die 35-minütige Fahrt einschalten. Nur nicht aufstehen, um auf die Toilette zu gehen. Denn von einem ist keine Rede. Noch. Und mit einer maximalen Gehäusehöhe von 6,11 Fuß (1,10 Meter) und einer Breite von 4,43 Fuß (1,35 Meter) könnte es für Klaustrophobiker etwas zu gemütlich sein [Quellen: SpaceX ].

Wird der Hyperloop funktionieren? Wer weiß? Musk scheint das zu glauben, und viele Leute sagen, dass es möglich ist. Dem Hochgeschwindigkeits-Hyperloop am nächsten kommt der Magnetschwebebahn-Hochgeschwindigkeitszug , der eine Höchstgeschwindigkeit von 361 Meilen (581 Kilometer) pro Stunde erreichen kann. Jim Powell, der bei der Erfindung des Zuges mitgewirkt hat, sagte gegenüber The Verge, dass Musk an etwas dran ist, indem er das System in eine Röhre einschließt. Er sagte, dass ein System im Freien zu viel Luftwiderstand erzeugt. Powell fügte hinzu, dass der Luftwiderstand selbst innerhalb des hermetisch versiegelten Hyperloops immer noch ein Problem sein könnte und es schwierig sein könnte, eine Geschwindigkeit von beispielsweise 600 Meilen (966 Kilometer) pro Stunde aufrechtzuerhalten [Quelle: Brandom ].

Außerdem würde der Hyperloop am besten funktionieren, wenn die Röhren in einer geraden Linie gebaut würden, was aufgrund der Landschaft zwischen Los Angeles und San Francisco nicht sein kann. Powell sagte, Fahrer könnten krank werden, wenn sich die Schoten zu stark drehen [Quelle: Brandom ].

Während sich viele einig sind, dass die durch den Hyperloop verursachten technischen Probleme wahrscheinlich gelöst werden könnten, fragen sich viele, zu welchem ​​​​Preis. Sie sagen, dass der Preis von 6 Milliarden US-Dollar für ein Hochgeschwindigkeitsprojekt dieser Größenordnung übermäßig niedrig ist . Verdammt, die Renovierungsarbeiten an der San Francisco Bay Bridge beliefen sich auf insgesamt 6,4 Milliarden US-Dollar [Quelle: Thanawala ]. Musk seinerseits möchte kein eigenes Geld ausgeben und hofft, dass andere, vielleicht sogar Sie, liebe Leser, über Crowdfunding -Sites wie JumpStartFund vortreten. Wenn nicht, dann wird der Mann, der die erste private Rakete ins All beförderte, der Welt vielleicht auch den Hyperloop schenken.

Anmerkung des Autors: Wie der Hyperloop funktioniert

Innovation ist beängstigend. Wenn jemand ein revolutionäres Konzept vorschlägt, ist unsere erste Reaktion, es abzulehnen und zu sagen, dass es nicht machbar ist. Fragen Sie die Gebrüder Wright oder die Astronauten, die den Mond betraten. Das eigentliche Dilemma liegt möglicherweise nicht in der Geschwindigkeit, mit der sich Wissenschaft und Technologie entwickeln, oder in den Produkten, die sie hervorbringen, sondern in unserer Unfähigkeit, mit den Auswirkungen neuer Entdeckungen und Technologien auf durchdachte Weise umzugehen. Ob aus reiner Gier (sprich: die Eisenbahnbarone des späten 19. Jahrhunderts) oder aus Gründen des öffentlichen Wohls motiviert, die Geschichte hat gezeigt, dass die Innovatoren der Gesellschaft, ihre Träumer, den Ball immer nach vorne bewegt haben und den Rest von uns folgen ließen.

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