Jak działa Hyperloop

Elon Musk, miliarder założyciel PayPal , dał nam odlotowe, nowe samochody elektryczne dzięki uprzejmości Tesla Motors i prywatnych lotów kosmicznych za pośrednictwem swojej firmy SpaceX . Teraz Musk przewiduje skrócenie czasu podróży między Los Angeles a San Francisco do zaledwie 35 minut. Zaproponował zbudowanie szybkiego systemu transportowego, który umożliwiłby ludziom podróżowanie 760 mil (1223 km) na godzinę, czyli 0,91 Macha (przy założeniu 68 stopni F/20 stopni C).

Jeśli brzmi to jak coś z filmu science-fiction ("Logan's Run", ktoś?), to tak właśnie jest. Mimo to, jeśli Musk postawi na swoim, futurystyczny Hyperloop zastąpi pociągi-pociski i zrewolucjonizuje transport, podobnie jak lokomotywa, samochód i samolot. Jedynym problemem jest to, że nikt tak naprawdę nie wie, czy Hyperloop będzie działał i ile to będzie faktycznie kosztować.

To nie powstrzymuje Muska przed forsowaniem koncepcji. Mówi, że cena to zaledwie 6 miliardów dolarów. Wiele osób jest nieco sceptycznych. Niektórzy eksperci twierdzą, że nie mogliby zbudować przyzwoitego mostu za tak marną kwotę [źródło: Bilton ]. Co więcej, Kalifornia pracuje obecnie nad planem budowy znacznie wolniejszego systemu kolejowego między tymi dwoma miastami, kosztem 60 miliardów dolarów. To właśnie ta propozycja skłoniła Muska do wyobrażenia sobie Hyperloopa. Plan kalifornijski, napisał Musk w 57-stronicowej białej księdze, którą opublikował na stronie SpaceX w sierpniu 2013 roku, był kosztowny dla pociągu-pocisku, który jest „jednym z najwolniejszych na świecie”. Jeśli się zastanawiasz, California High-Speed ​​Rail Authority szacuje, że pociąg będzie w stanie przejechać ponad 200 mil (322 kilometry) na godzinę.

Bez względu na cenę i trudność stworzenia niemal naddźwiękowego systemu transportu, Musk mówi, że Hyperloop to skrzyżowanie pociągu i samolotu. Pod wieloma względami przypomina to podróżowanie kulą przez lufę strzelby, częściowo z wykorzystaniem technologii z meczu cymbergaja. Jak więc Musk wyobraża sobie, że Hyperloop faktycznie działa? Mam nadzieję, że na pokładzie się dowiesz.

1. Pociągi, samoloty, samochody, łodzie i ... Pods
2. Rozwiązanie w stylu Elona Muska
3. Uważaj na swój krok, Pod People

W świecie Elona Muska Hyperloop stanie się „piątym środkiem” transportu, stojąc obok samolotów, pociągów, samochodów i łodzi w panteonie ruchu zmechanizowanego. Musk wyobraża sobie ludzi podróżujących przez Hyperloop w strąkach, które przebijają się przez stalowe rury zamontowane na pylonach lub filarach, zaprojektowane tak, aby wytrzymać trzęsienia ziemi w Kalifornii. Te pylony, wykonane ze zbrojonego betonu, byłyby rozmieszczone co około 100 stóp (30 metrów) i miały wysokość 20, 50 i 100 stóp (6, 15 i 30 metrów), w zależności od terenu [źródło: SpaceX ].

Jak dokładnie Musk planuje wykonać to niesamowite zadanie fizyki? Cóż, przyjrzał się kilku możliwościom. Większość, jak powiedział, nie spełnia oczekiwań z różnych powodów. Na przykład Hyperloop może być w stanie użyć potężnych wentylatorów do przesuwania kapsuł, podobnie jak rurki pneumatyczne, których biura używają do przenoszenia poczty z jednego budynku do drugiego. Musk mówi, że chociaż można skonstruować takie gigantyczne wentylatory, jest to niepraktyczne, ponieważ kolumna powietrza o długości 350 mil (563 kilometry), poruszająca się tak szybko, wytworzyłaby ogromne tarcie wewnątrz rury, dając taką prędkość, jaką ma nadzieję osiągnąć. osiągnąć niemożliwe [źródło: SpaceX ].

Przedsiębiorca wykluczył również przenoszenie gondoli przez rury próżniowe za pomocą zawieszenia elektromagnetycznego, tej samej technologii, której używają pociągi maglev . Musk wyjaśnia, że ​​trudno jest stworzyć idealną próżnię w tubach, zwłaszcza że każdego dnia tysiące strąków wchodzi i wychodzi. Co więcej, aluminiowe rurki mogą pęknąć lub przeciekać, wypuszczając powietrze z układu.

„Wystarczy tylko jedna nieszczelna uszczelka lub małe pęknięcie gdzieś w setkach mil rury, a cały system przestaje działać” – napisał Musk w swoim wstępnym raporcie Hyperloop.

Inny problem techniczny dotyczy kapsuły poruszającej się w rurce zawierającej powietrze. Musk mówi, że jeśli ścianki tuby i kapsuły są blisko siebie, „kapsułka będzie zachowywać się jak strzykawka”. Innymi słowy, kapsuła przepchnęłaby całą kolumnę powietrza w systemie, zamiast przepuszczać ją. W rezultacie kapsuły musiałyby poruszać się bardzo wolno lub inżynierowie musieliby zbudować masywną tubę, aby podróż była szybsza. W takim przypadku jeźdźcy pokonywaliby kilka tysięcy mil na godzinę, poddając swoje ciała miażdżącemu przeciążeniu podczas pokonywania najmniejszego zakrętu [źródło: SpaceX ].

Lista problemów wydaje się przytłaczająca. Ale Musk, zawsze pomysłowy innowator, zatrudnił zespół inżynierów z Tesli i SpaceX, aby pomogli mu znaleźć rozwiązanie. Proponują podniesienie dwóch rur (jednej biegnącej na północ, drugiej na południe) wzdłuż autostrady międzystanowej 5 i zmniejszenie ciśnienia powietrza w środku.

Teoria jest prosta: samoloty odrzutowe latają na dużych wysokościach w powietrzu o mniejszej gęstości i mniejszym oporze. Zespół Musk zdecydował, że ciśnienie powietrza wewnątrz systemu powinno wynosić jedną szóstą ciśnienia cienkiej atmosfery na Marsie , co znacznie zmniejsza opór pędzących kapsuł. Ponadto umieszczenie Hyperloopa w medianie I-5 w większości jest decyzją ograniczającą koszty, ponieważ pozwala deweloperowi uniknąć kupowania ziemi od osób mieszkających wzdłuż trasy [źródła: Belfiore , SpaceX , Lavrinc ].

Uczynili również kapsułę sercem systemu, starając się, aby tuba była jak najmniej technologiczna. Plan polega na zaprojektowaniu kapsuły z metalowymi nartami, które jeżdżą lub lewitują na poduszce powietrznej pompowanej przez małe otwory w nartach. Koncepcja jest podobna do gry w cymbergaj, z wyjątkiem tego, że powietrze jest generowane przez szybki przepływ kapsuły przez rurę i super mocny elektryczny kompresor z przodu kapsuły, który pompuje powietrze do tyłu. (Nie znasz sprężarek elektrycznych? Często można je znaleźć na placach budowy do różnych zadań, zwłaszcza tam, gdzie używane są narzędzia pneumatyczne.) Magnesyna nartach, w połączeniu z impulsem elektromagnetycznym, dają pierwsze pchnięcie kapsuły. To uderzenie, powiedział dziennikarzom Musk, będzie podobne do tego, czego pasażer doświadcza na pokładzie samolotu podczas startu. „Wtedy kiedy już tam jesteś”, mówi Musk, „nie ma poczucia prędkości” [źródła: Belfiore , SpaceX , Lavrinc ].

Silniki indukcyjne liniowe , które czerpią sok z magnesów i przewodników, byłyby umieszczone w różnych punktach wzdłuż rury i utrzymywały szybki i stabilny ruch kapsuły z małą szansą wypadku. Skoro już o tym mowa, wzdłuż rury zbudowane zostałyby wyjścia awaryjne. Hyperloop czerpałby energię z silników i akumulatorów opracowanych dla samochodu elektrycznego Tesla Model S, a także z paneli słonecznych umieszczonych na dachu rur [źródła: Belfiore , SpaceX , Becker , Lavrinc ].

Musk obiecuje, że kapsuły będą wygodne i bezpieczne. Kapsuły podróżowały przez Hyperloop pojedynczo, wyjeżdżając co około 30 sekund w godzinach szczytu i średnio w odstępie 23 mil (37 kilometrów). Pasażerowie mogą wchodzić i wychodzić z rury na każdym końcu i przez odgałęzienia wzdłuż pętli (patrz biała księga Muska, aby uzyskać informacje na temat proponowanej trasy). Każda kapsuła pasażerska jest zaprojektowana tak, aby pomieścić 28 osób siedzących w 14 rzędach po dwa, wraz z przedziałem bagażowym na jednym końcu, a większe kapsuły mogą pomieścić samochód. Pasażerowie płacili 20 dolarów za bilet w jedną stronę [źródła: Belfiore , SpaceX , Lavrinc ].

Po włożeniu i pozbyciu się bagażu pasażerowie mogli usiąść na swoich miejscach, zapiąć pasy i włączyć swoje osobiste ekrany rozrywkowe na 35-minutową jazdę. Tylko nie wstawaj, żeby skorzystać z łazienki. Bo o jednym nie ma wzmianki. Jeszcze. A przy maksymalnej wysokości kapsuły wynoszącej 6,11 stopy (1,10 metra) i szerokości 4,43 stopy (1,35 metra), może być trochę zbyt przytulnie dla osób skłonnych do klaustrofobii [źródła: SpaceX ].

Czy Hyperloop zadziała? Kto wie? Wydaje się, że Musk tak myśli, a wiele osób twierdzi, że to możliwe. Najbliższym szybkim Hyperloopem jest pociąg pociskowy maglev , który może osiągać prędkość 361 mil (581 kilometrów) na godzinę. Jim Powell, który pomagał w wynalezieniu pociągu, powiedział The Verge, że Musk jest na dobrej drodze, zamykając system w rurze. Powiedział, że system na otwartej przestrzeni powoduje zbyt duży opór. Powell dodał, że opór może nadal stanowić problem nawet wewnątrz hermetycznie zamkniętego Hyperloopa, a utrzymanie prędkości, powiedzmy, 600 mil (966 kilometrów) na godzinę może być trudne [źródło: Brandom ].

Co więcej, Hyperloop działałby najlepiej, gdyby rury były zbudowane w linii prostej, co nie może być spowodowane krajobrazem między Los Angeles a San Francisco. Powell powiedział, że jeźdźcy mogą zachorować, jeśli strąki skręcą zbyt ostro [źródło: Brandom ].

Chociaż wiele osób zgadza się, że problemy techniczne stworzone przez Hyperloop można prawdopodobnie rozwiązać, wiele osób zastanawia się, za jaką cenę. Mówią, że cena 6 miliardów dolarów jest zbyt niska jak na tak szybki projekt . Heck, renowacja mostu San Francisco Bay Bridge wyniosła 6,4 miliarda dolarów [źródło: Thanawala ]. Ze swojej strony Musk nie chce wydawać własnych pieniędzy i ma nadzieję, że inni, być może nawet wy, drodzy czytelnicy, za pośrednictwem portali crowdfundingowych , takich jak JumpStartFund, wystąpią do przodu . Jeśli nie, to być może człowiek, który wystrzelił w kosmos pierwszą prywatną rakietę, również da światu Hyperloop.

Uwaga autora: Jak działa Hyperloop

Innowacja jest przerażająca. Kiedy ktoś proponuje rewolucyjną koncepcję, naszą pierwszą reakcją jest odrzucenie go, powiedzenie, że nie da się tego zrobić. Zapytaj braci Wright lub astronautów, którzy chodzili po Księżycu. Prawdziwy dylemat może nie leżeć w szybkości, z jaką porusza się nauka i technologia lub w produktach, które tworzą, ale w naszej niezdolności do radzenia sobie z konsekwencjami nowych odkryć i technologii w przemyślany sposób. Historia pokazała, że ​​czy to motywowani nieskażoną chciwością (czytaj: baronowie kolejowi z końca XIX wieku), czy też dla dobra publicznego, historia pokazała, że ​​innowatorzy społeczeństwa, jego marzyciele, zawsze posuwali piłkę do przodu, pozostawiając resztę z nas do naśladowania.

Powiązane artykuły