Транспорт майбутнього Hyperloop

Вилетіти в трубу

Надзвукова транспортна система Hyperloop ("Гіперпетля") - це спроба створити принципово новий, п'ятий вид транспорту після залізничних поїздів, морських суден, автомобілів і літаків. Його автор – американський винахідник, інвестор та мільярдер Ілон Маск. Він пояснює, що таке гіперпетля, так: вона вийде, якщо схрестити надзвуковий лайнер Concorde, електромагнітну рейкову гармату та стіл для аерохокею. Звичайно, уявити симбіоз всіх цих технічних пристроїв неймовірно важко, але спробувати все-таки можна.

Головна особливість Hyperloop полягає в тому, що для транспортування пасажирів та вантажів передбачається використовувати спеціальні алюмінієві капсули. Вони будуть пересуватися системою надземних трубопроводів, з яких попередньо викачають практично все повітря. Немає повітря – немає й опору. А якщо так, то і саму капсулу можна буде розігнати до швидкості близько 300 метрів за секунду. Це трохи менше швидкості звуку, що у Землі становить близько 1250 км на годину. Така швидкість дозволить подолати відстань від Алмати до Астани (а це близько 1219 км) всього за одну годину замість 1,5 годин на літаку. Тобто майже вдвічі швидше за турбогвинтовий літак і вчетверо швидше за швидкісний поїзд. Якщо це справді станеться, то багато наших міст, по суті, перетворяться на зупинки, кордони між ними зникнуть, буде вирішено проблему перенаселення. Втім, ця справа поки що дуже віддаленого майбутнього.

Як працюватиме гіпертруба?

Але найважливіше питання - як саме будуть рухатися капсули в гіперпетлі - інженери досі так і не вирішили. Сьогодні вони проробляють два принципово різних методи руху - на повітряній подушці і на магнітній. Щоправда, не виключається і третій, комбінований варіант, з одночасним використанням двох цих технологій.

Сама ідея переміщення предметів у трубі з розрядженим повітрям має дуже давню історію. Більше того, вона цілком успішно була реалізована ще у XVIII столітті, коли у Європі місцеві умільці створили пневматичну пошту. Відомо, що перше письмове повідомлення було доставлено трубою в 1792 році в соборі Святого Стефана у Відні. А вже 1916 року загальна довжина труб для пневмопошти становила приблизно тисячу кілометрів. Але використовувати цю технологію можна лише на дуже коротких маршрутах, як правило, не більше як сто метрів. Що ж до справжнього вакуумного поїзда, то ідею його створення у 1835 році запатентував англійський учений Генрі Пінкус. А в 1909 році піонер американської космонавтики Роберт Годдард вперше висловив припущення, що такий поїзд зможе пересуватися в трубі за допомогою магнітної левітації та розганятися до 1000 км на годину. Перші практичні досліди з переміщенням предметів у вакуумній трубі були поставлені в 1911-1913 роках у Томському технологічному інституті російським ученим Борисом Вейнбергом. Саме він вперше розігнав капсулу довжиною 2,5 метра соленоїдом, що виконував роль електромагнітної гармати, і ним же цю капсулу і гальмував. Але до будівництва повноцінного поїзда тоді справа не дійшла. Почалася Перша світова війна, і мідь, з якої була зроблена труба, була потрібна для потреб країни. Установку було вирішено розібрати, а подальші досліди припинити. Але ідея вакуумного поїзда не вмерла. Три роки тому її несподівано для всіх підхопив Ілон Маск, якого чимало здивувала надмірна марнотратність американської влади. Справа в тому, що уряд США пообіцяв виділити на будівництво швидкісної залізничної магістралі між Сан-Франциско та Лос-Анджелесом астрономічну суму – майже 70 млрд. доларів. При цьому передбачалося, що потяги нею їздитимуть зі швидкістю лише близько 300 км на годину. "Ця дорога буде найповільнішою зі всіх швидкісних залізничних магістралей світу, але при цьому і найдорожчою в перерахунку на милю" - заявив Маск. Понад те, він твердо вирішив цю ситуацію змінити, запропонувавши свій варіант дороги – Hyperloop.

Поїзд у вакуумі

Щоправда, особисто цим проектом ексцентричний мільярдер займатись поки що не поспішає. Натомість між його партнерами вже розгорнулася справжня гонка за право першими збудувати повноцінну гіперпетлю. Зараз цією роботою займаються одразу дві компанії з дуже схожими назвами – Hyperloop Transportation Technologies (HTT)і Hyperloop Technologies. Але якщо перша з них зосередилася на розробці пасажирських капсул, розрахованих на 28 осіб, то друга – розробляє вантажні капсули, що вміщують один двадцятифутовий контейнер. Але проблема в тому, що і в першому, і в другому випадках інженери не змогли створити у трубі повний вакуум. Звичайно, теоретично це можна зробити, але тоді витрати на необхідну інфраструктуру в рази перевищать початковий розрахунок і будівництво Hyperloop втратить економічний сенс. Тому повітря в трубі все-таки буде, хоч і дуже розряджене - у тисячу разів менше атмосферного тиску на землі. Цей стан називається форвакуумом. Для його підтримки достатньо кількох насосів невисокої потужності та звичайних сталевих труб. Але навіть такий мізерний об'єм повітря на високих швидкостях неминуче створюватиме тертя і заважатиме вільному руху капсул.

Саме тому інженери HTT мають намір оснастити носові частини пасажирських капсул спеціальними вентиляторами, які переганятимуть повітряні маси через сопла під днище поїздів, створюючи тим самим повітряну подушку. Таким чином, начебто відсутня необхідність використовувати дорожчу у реалізації технологію магнітної левітації. Капсула буде рухатися електродвигуном, для підживлення якого досить простої алюмінієвої рейки довжиною 15 метрів, розташованої в нижній частині труби. Причому він потрібен не на всьому її протязі, а лише кожні 110 кілометрів, тобто між Лос-Анджелесом і Сан-Франциско таких рейок буде всього п'ять. А на випадок перебоїв з електроенергією в задній частині капсули передбачається розмістити акумулятори, вага яких досягатиме півтори тонни – їхнього заряду вистачить, щоб дістатися найближчої станції. Але це все теоретично. Насправді комп'ютерне моделювання вже показало, що повітряна подушка в ряді випадків може створити певні проблеми з керованістю капсул. Зокрема, є небезпека їхнього неконтрольованого обертання. Для перевезення вантажних контейнерів жодних проблем це не створить, а от пасажири можуть випробувати на собі надмірні навантаження. Отже, HTT, швидше за все, доведеться зробити головну ставку не на повітряну подушку, а на магнітну левітацію в повному вакуумі.

Влітку 2015 року планувалося розпочати будівництво випробувального треку для Hyperloop у Долині Квею у Центральній Каліфорнії. Початковим задумом було спорудження лише однієї ділянки труби завдовжки лише вісім кілометрів. Саме на ньому випробувачі мали протестувати рух перших капсул, а також перевірити працездатність системи в цілому. До 2020 року ініціатори проекту обіцяли побудувати першу повноцінну закільцьовану лінію Hyperloop, яка б зв'язала два головні міста Каліфорнії. Її вартість, як очікується, - близько 6,5 млрд доларів. Це майже в 10 разів дешевше за прокладку високошвидкісної залізничної магістралі. Така економія досягається за рахунок використання сонячних батарей завширшки понад 4 метри, якими буде покрита вся траса Hyperloop. Ці батареї зможуть виробляти в сонячні дні до 60 МВт електроенергії, тоді як для самої транспортної системи потрібно трохи більше 21 МВт. Надлишки енергії американці планують продавати місцевим енергетичним компаніям і таким чином окупити весь проект не більше ніж за 20 років. Але через рік стало відомо, що Hyperloop Transportation Technologies (HTT) призупинила будівництво треку надшвидкісного поїзда. Як з'ясувалося, компанія не провела екологічну експертизу, без якої неможливо отримати дозвіл на будівництво.

У 2016 році компанія SpaceX, яка також належить Ілону Маску, провела конкурс Hyperloop Pod Design Competition серед студентів та інженерів. 23 команди-переможці були відібрані для представлення своїх проектів – будівництва прототипу труби в 1 милю (1,6 км) з 99,8% вакууму для тестування на випробувальному треку.

Цього року Space також планує провести нові тести кабін для надшвидкісного поїзда Hyperloop. Конкурс Hyperloop Pod Competition II пройде 25 - 27 серпня 2017 року на полігоні, що належить компанії, в місті Хоторн в Каліфорнії. У рамках конкурсу учасникам знову запропонують створити оптимальну по дизайну та ефективності капсулу Hyperloop. Основна мета для розробників кабін – досягнення максимальної швидкості.

Якщо Hyperloop Transportation Technologies дотримається обіцянки та побудує пасажирську кабіну Hyperloop на початку 2018 року, то тоді мандрівників справді чекає справжня революція. Не виключено, що вже в цьому столітті вони зможуть об'їздити вакуумним поїздом майже всю Америку, а може, і весь світ.