Транспорт будущего Hyperloop

Вылететь в трубу

Сверхзвуковая транспортная система Hyperloop ("Гиперпетля") – это попытка создать принципиально новый, пятый по счёту вид транспорта после железнодорожных поездов, морских судов, автомобилей и самолётов. Его автор – американский изобретатель, инвестор и миллиардер Илон Маск. Он объясняет, что такое гиперпетля, так: она получится, если скрестить сверхзвуковой лайнер Concorde, электромагнитную рельсовую пушку и стол для аэрохоккея. Конечно, представить себе симбиоз всех этих технических устройств невероятно трудно, но попробовать всё-таки можно.

Главная особенность Hyperloop заключается в том, что для транспортировки пассажиров и грузов предполагается использовать специальные алюминиевые капсулы. Они будут передвигаться по системе надземных трубопроводов, из которых предварительно выкачают практически весь воздух. Нет воздуха – нет и сопротивления. А раз так, то и саму капсулу можно будет разогнать до скорости около 300 метров в секунду. Это чуть меньше скорости звука, которая у Земли составляет порядка 1250 км в час. Такая скорость позволит преодолеть расстояние от Алматы до Астаны (а это около 1219 км) всего за один час, вместо 1,5 часов на самолёте. То есть почти вдвое быстрее турбовинтового самолёта и в четыре раза быстрее скоростного поезда. Если это действительно произойдёт, то многие наши города, по сути, превратятся в остановки, границы между ними исчезнут, будет решена и проблема перенаселения. Впрочем, это дело пока еще весьма отдалённого будущего.

Как будет работать гипертруба?

Но вот самый важный вопрос – как именно будут двигаться капсулы в гиперпетле – инженеры до сих пор так и не решили. Сейчас они прорабатывают два принципиально разных способа движения – на воздушной подушке и на магнитной. Правда, не исключается и третий, комбинированный вариант, с одновременным использованием сразу двух этих технологий.

Сама идея перемещения предметов в трубе с разряженным воздухом вообще-то имеет очень давнюю историю. Более того, она вполне успешно была реализована еще в XVIII веке, когда в Европе местные умельцы создали пневматическую почту. Известно, что первое письменное сообщение было доставлено по трубе в 1792 году в соборе Святого Стефана в Вене. А уже в 1916 году общая протяженность труб для пневмопочты составляла примерно тысячу километров. Но использовать эту технологию можно только на очень коротких маршрутах, как правило, не более ста метров. Что же касается настоящего вакуумного поезда, то идею его создания в 1835 году запатентовал английский ученый Генри Пинкус. А в 1909 году пионер американской космонавтики Роберт Годдард впервые высказал предположение, что такой поезд сможет передвигаться в трубе при помощи магнитной левитации и разгоняться до 1000 км в час. Первые практические опыты с перемещением предметов в вакуумной трубе были поставлены в 1911-1913 годах в Томском технологическим институте российским учёным Борисом Вейнбергом. Именно он впервые разогнал капсулу длиной 2,5 метра соленоидом, выполнявшим роль электромагнитной пушки, и им же эту капсулу и тормозил. Но до строительства полноценного поезда тогда дело не дошло. Началась Первая мировая война, и медь, из которой была сделана труба, потребовалась для нужд страны. Установку решено было разобрать, а дальнейшие опыты прекратить. Но идея вакуумного поезда не умерла. Три года назад её неожиданно для всех подхватил Илон Маск, которого немало удивила чрезмерная расточительность американских властей. Дело в том, что правительство США пообещало выделить на строительство скоростной железнодорожной магистрали между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом астрономическую сумму – почти 70 млрд долларов. При этом предполагалось, что поезда по ней будут ездить со скоростью всего около 300 км в час. "Эта дорога будет самой медленной из всех скоростных железнодорожных магистралей мира, но при этом и самой дорогой в пересчёте на милю" – заявил Маск. Более того, он твёрдо решил эту ситуацию изменить, предложив свой собственный вариант дороги – Hyperloop.

Поезд в вакууме

Правда, лично этим проектом эксцентричный миллиардер заниматься пока что не торопится. Зато между его партнёрами уже развернулась настоящая гонка за право первыми построить полноценную гиперпетлю. Сейчас этой работой занимаются сразу две компании с очень похожими названиями – Hyperloop Transportation Technologies (HTT) и Hyperloop Technologies . Но если первая из них сосредоточилась на разработке пассажирских капсул, рассчитанных на 28 человек, то вторая – разрабатывает грузовые капсулы, вмещающие один двадцатифутовый контейнер. Но проблема в том, что и в первом, и во втором случаях инженеры не смогли создать в трубе полный вакуум. Конечно, теоретически это можно сделать, но тогда затраты на необходимую инфраструктуру в разы превысят изначальный расчёт, и строительство Hyperloop потеряет экономический смысл. Поэтому воздух в трубе всё-таки будет, хоть и очень сильно разряженный – в тысячу раз меньше атмосферного давления на земле. Это состояние называется форвакуумом. Для его поддержания достаточно нескольких насосов невысокой мощности и обычных стальных труб. Но даже такой мизерный объём воздуха на высоких скоростях неизбежно будет создавать трение и мешать свободному движению капсул.

Именно поэтому инженеры HTT намерены оснастить носовые части пассажирских капсул специальными вентиляторами, которые будут перегонять воздушные массы через сопла под днище поездов, создавая тем самым воздушную подушку. Таким образом, вроде бы отсутствует необходимость использовать более дорогую в реализации технологию магнитной левитации. Капсула будет приводиться в движение электродвигателем, для подпитки которого достаточно простого алюминиевого рельса длиной 15 метров, размещённого в нижней части трубы. Причём он нужен не на всём её протяжении, а лишь каждые 110 километро, то есть, между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско таких рельсов будет всего пять. А на случай перебоев с электроэнергией в задней части капсулы предполагается разместить аккумуляторы, вес которых будет достигать полторы тонны – их заряда хватит, чтобы добраться до ближайшей станции. Но это всё в теории. На самом деле, компьютерное моделирование уже показало, что воздушная подушка в ряде случаев может создать определённые проблемы с управляемостью капсул. В частности, есть опасность их неконтролируемого вращения. Для перевозки грузовых контейнеров никаких проблем это не создаст, а вот пассажиры вполне могут испытать на себе чрезмерные перегрузки. Так что, HTT, скорее всего, всё-таки придётся сделать главную ставку не на воздушную подушку, а на магнитную левитацию в полном вакууме.

Летом 2015 года планировалось начать строительство испытательного трека для Hyperloop в Долине Квэя в Центральной Калифорнии. Первоначальной задумкой было сооружение только одного участка трубы длиной всего восемь километров. Именно на нём испытателям предстояло протестировать движение первых капсул, а также проверить работоспособность системы в целом. К 2020 году инициаторы проекта обещали построить первую полноценную закольцованную линию Hyperloop, которая связала бы два главных города Калифорнии. Её стоимость, как ожидается - порядка 6,5 млрд долларов. Это почти в 10 раз дешевле прокладки высокоскоростной железнодорожной магистрали. Такая экономия достигается за счёт использования солнечных батарей шириной более 4 метров, которыми будет покрыта вся трасса Hyperloop. Эти батареи смогут вырабатывать в солнечные дни до 60 МВт электроэнергии, тогда как для самой транспортной системы требуется лишь немногим более 21 МВт. Излишки энергии американцы планируют продавать местным энергетическим компаниям и, таким образом, окупить весь проект не более чем за 20 лет. Но спустя год стало известно, что Hyperloop Transportation Technologies (HTT) приостановила строительство трека для сверхскоростного поезда. Как выяснилось, компания не провела экологическую экспертизу, без которой невозможно получить разрешение на строительство.

В 2016 году компания SpaceX, также принадлежащая Илону Маску, провела конкурс Hyperloop Pod Design Competition среди студентов и инженеров. 23 команды-победителя были отобраны для представления своих проектов - строительства прототипа трубы в 1 милю (1,6 км) с 99,8% вакуума для тестирования на испытательном треке.

В этом году Space также планирует провести новые испытания кабин для сверхскоростного поезда Hyperloop. Конкурс Hyperloop Pod Competition II пройдет 25 — 27 августа 2017 года на принадлежащем компании полигоне в городе Хоторн в Калифорнии. В рамках конкурса участникам вновь предложат создать оптимальную по дизайну и эффективности капсулу Hyperloop. Основная цель для разработчиков кабин - достижение максимальной скорости.

Если Hyperloop Transportation Technologies сдержит обещание и построит пассажирскую кабину Hyperloop в начале 2018 года, то тогда путешественников действительно ждёт настоящая революция. Не исключено, что уже в этом веке они смогут объездить на вакуумном поезде почти всю Америку, а может быть, и весь мир.