Hyperloop

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Koncept przekroju tunelu i kapsuły Hyperloop

Hyperloop – projekt nowego środka transportu pasażerskiego i towarowego finansowany przez miliardera Elona Muska. Głównym celem projektu jest stworzenie systemu transportowego, który byłby szybki jak transport lotniczy i tani jak drogowy[1]. Według założeń kapsuła zabierająca do 28 osób poruszałaby się w specjalnej rurze z obniżonym ciśnieniem (do 1% ciśnienia atmosferycznego), co zmniejszyłoby opory powietrza i pozwoliłoby osiągnąć prędkość dźwięku (ok. 1200 km/h)[2].

Historia[edytuj]

Choć główna koncepcja podróży pociągami lub innymi środkami transportu w rurach próżniowych sięga przeszło stu lat, to nie osiągnęła ona sukcesu komercyjnego.

W lipcu 2012 roku na imprezie PandoDaily w Santa Monica, w Kalifornii Elon Musk po raz pierwszy wspomniał, że myśli nad stworzeniem „piątego rodzaju transportu”, który nazwał Hyperloop. Ten hipotetyczny środek transportu dużych prędkości ma posiadać następujące cechy: odporność na warunki atmosferyczne, wolny od kolizji, dwukrotnie większa prędkość od samolotu, niskie zużycie energii i magazynowanie jej, aby zapewnić ciągłość działań przez 24 godziny[3]. Musk zakłada, że bardziej zaawansowane wersje będą mogły osiągnąć prędkość hipersoniczną[4]. W maju 2013 roku miliarder porównywał Hyperloop do „skrzyżowania Concorde’a, działa elektromagnetycznego i stołu do cymbergaja[5].

Od końca 2012 roku do lipca 2013 grupa inżynierów z Tesli i SpaceX pracowała nad koncepcyjnym modelem Hyperloop[6]. Wczesny projekt systemu został opublikowany na blogach SpaceX i Tesli[7]. Po publikacji Musk poprosił ludzi o informacje zwrotne, aby „zobaczyć, czy ludzie znajdą sposoby, aby poprawić projekt”. Hyperloop będzie projektem open source[8]. Następnego dnia ogłosił plan demonstracji projektu[6].

W Los Angeles powstał startup nazwany Hyperloop One, dawniej znany jako Hyperloop Technologies, który został przejęty w czerwcu 2014 roku. Od tego czasu jego wartość wzrosła do 160 mln USD, a zespół inżynierów powiększył się do 200 osób, aby stworzyć w pełni autonomiczny system transportowy[9]. Startup posiada studium wykonalności projektu w Dubaju, Finlandii, Rosji, Los Angeles i Szwajcarii. Inżynierowie z Hyperloop One zmodyfikowali kilka kluczowych elementów z oryginalnego projektu Muska, m.in. wyeliminowali sprężarki i wymienili łożyska powietrzne z pasywną lewitacją magnetyczną[10].

W czerwcu 2015 roku SpaceX zapowiedziało budowę milowego toru testowego zlokalizowanego obok zakładu SpaceX w Hawthorne. Tor będzie wykorzystywany do testowania kapsuł zaprojektowanych w konkursie przez osoby trzecie[11][12].

W listopadzie 2015 roku, z kilka przedsiębiorstwami i zespołami studenckimi rozwijającymi technologię Hyperloop, The Wall Street Journal stwierdził, że „Ruch Hyperloop, jak niektórzy jego niezrzeszeni członkowie mówią o sobie, jest oficjalnie większy niż człowiek, od którego to się zaczęło”[13].

15 maja 2016 roku wystartował konkurs Hyperloop One Global Challenge. Jego celem jest wyłonienie 3 miejsc, w których powstaną pierwsze linie Hyperloop. Do półfinału dostało się 36 potencjalnych tras. Ogłoszenie wyników konkursu zostało zaplanowane na 1 marca 2017 roku[14][15].

Teoria i działanie[edytuj]

Postęp w rozwoju kolei dużych prędkości w przeszłości był utrudniony tarciem i oporami powietrza, które znacząco utrudniają rozwinięcie dużej prędkości. Kolej próżniowa teoretycznie eliminuje te przeszkody dzięki zastosowaniu magnetycznej lewitacji, przez co pociąg może osiągnąć prędkość rzędu tysięcy km/h. Jednak wysokie koszty kolei maglev oraz trudności w utrzymaniu próżni na dużych odległościach uniemożliwiały powstanie próżniowego systemu transportowego.

Wstępny projekt koncepcyjny[edytuj]

Koncepcja działania Hyperloop opiera się na wysyłaniu specjalnie zaprojektowanych kapsuł, które poruszałyby się w stalowym tunelu częściowo wypełnionym próżnią. W pierwotnym projekcie Musk zakładał, że kapsuła unosiłaby się 0,5–1,3 mm na poduszce powietrznej wytworzonej pod wpływem niewielkiego ciśnienia jak krążki unoszące się na stole do cymbergaja, dzięki czemu nie trzeba by wykorzystywać kół. Technologia Hyperloop One wykorzystuje w tym celu pasywną kolej magnetyczną. Liniowe silniki indukcyjne usytuowane wzdłuż rury będą przyspieszać i zwalniać kapsułę z odpowiednią prędkością dla danego odcinka trasy. Dzięki eliminacji tarcia tocznego i znacznemu zmniejszeniu oporów powietrza kapsuły mogłyby się „ślizgać” na większości długości trasy. W oryginalnym projekcie Muska Hyperloop, elektrycznie napędzane wentylatory i sprężarki powietrza będą umieszczone na dziobie kapsuły, aby „aktywnie przesyłać wysoko sprężone powietrze z przodu do tyłu pojazdu”, co rozwiązuje problem akumulowania się ciśnienia powietrza z przodu kapsuły, które spowolniałaby ją[16]. Dzięki wykorzystaniu „nart”, które unosiłyby pojazd w projekcie Hyperloop One wyeliminowano sprężarki.

W projekcie alfa Muska kapsuły pasażerskie mają mieć 2,23 m średnicy[16]; przewiduje się, że osiągną prędkość 1220 km/h w celu utrzymania wydajności aerodynamicznej[16]. Projekt przewiduje poczucie maksymalnego inercyjnego przyspieszenia 0,5 g około 2-3 razy jak w samolocie podczas startu i lądowania. Przy tych prędkościach nie byłoby gromu dźwiękowego[17].

Mars[edytuj]

Według Elona Muska, Hyperloop byłby przydatny na Marsie, bo nie potrzebowałby rur, gdyż atmosfera Marsa to ok. 1% gęstości atmosfery ziemskiej[4][18][19]. Do działania Hyperloop na Ziemi potrzebne są tunele z niskim ciśnieniem w celu zmniejszenia oporów powietrza. Jednakże gdyby miały być one budowane na Marsie, wystarczyłoby wybudować tor[20].

Krytyka[edytuj]

Niektórzy krytycy Hyperloop skupili się na doświadczeniu – potencjalnie nieprzyjemnym i przerażającym – jazdą w wąskiej i szczelnej kapsule bez okien w tunelu ze stali, która jest poddawana znaczącym siłom przyspieszenia. Hałas powodowany przez powietrze jest kompresowany i rozprowadzany wokół kapsuły przy prędkości dźwięku, co wywołałoby drgania[21]. Nawet jeśli tunel jest początkowo prosty z czasem może się przesunąć z powodu aktywności sejsmicznej. Przy prędkości bliskiej 270 m/s odchylenie o 1 mm na prostej drodze zwiększyłoby drgania i wibracje, nie byłoby miejsca do stania dla pasażerów, nie można by się poruszać w kapsule, korzystać z toalety w czasie podróży i uzyskać pomocy w razie niebezpieczeństwa lub choroby[22].

Istnieje również krytyka technicznego projektowania systemu tuneli. Prof. John Hansman określił również problemy, takie jak, w jaki sposób niewielkie przesunięcia w rurze byłyby kompensowane, a także potencjalna interakcja między poduszkami powietrznymi a powietrzem o niskim ciśnieniu. Miał także wątpliwość co do sytuacji, w której wiele mil od miasta zabrakłoby energii w tunelu. Prof. Richard Muller również wyraził zaniepokojenie, że „nowoczesność i podatność na uszkodzenia rur Hyperloop byłaby kuszącym celem dla terrorystów”, a system mógłby być zakłócony przez codzienne zabrudzenia[23].

Powiązane projekty[edytuj]

Historyczne[edytuj]

Koncepcja przewożenia pasażerów w pneumatycznym rurach nie jest czymś nowym. Pierwszy patent na przewożenie towarów w tunelach próżniowych został zgłoszony przez brytyjskiego inżyniera mechanika i wynalazcę George’a Medhurst’a. W 1812 roku Medhurst napisał książkę, w której szczegółowo opisał działanie swojego systemu transportowego wykorzystującego powietrze do rozpędzania kapsuł[24].

Na początku XIX wieku istniało kilka innych podobnych projektów i eksperymentów, które były powszechnie znane jako kolej atmosferyczna.

Pneumatyczna kolej w Kryształowym Pałacu w Londynie działała eksperymentalnie w 1864 roku i została zamknięta kilka miesięcy później. Wykorzystywała wentylatory o średnicy 6,7 m napędzanych silnikiem parowym do rozpędzania kapsuł. Obecnie tunele są zniszczone.

W 1910 roku pociągi próżniowe zostały po raz pierwszy opisane przez Roberta Goddarda, pioniera techniki rakietowej[25].

Fizyk Gerard K. O’Neill w swojej książce 2081: A Hopeful View of the Human Future napisał o międzykontynentalnych pociągach wykorzystujących napęd magnetyczny. Choć jego książka była fikcją, była próbą przewidzenia przyszłych technologii wykorzystywanych w życiu codziennym. Przewidywał, że te pociągi, które poruszałyby się dzięki magnetycznej lewitacji w podziemnych tunelach, które wyrzucałyby nadmiar powietrza, zwiększając prędkość pociągu i zmniejszając siłę tarcia.

Swissmetro było propozycją używania pociągów maglev w tunelach o obniżonym ciśnieniu. Koncesje zostały przyznane na początku 2000 roku do połączenia szwajcarskich miejscowości: St. Gallen, Zurych, Bazylea i Genewa. Studium komercyjnego wykorzystania przyniosło odmienne od oczekiwanych wnioski i projekt nigdy nie został zrealizowany[26].

W sierpniu 2010 roku Chiny poinformowały, że wybudują kolej próżniową wykorzystującą pociągi maglev zgodnie z projektem laboratorium w Jiaotong University. Szacowano, że budowa będzie kosztować 10–20 mln CNY (juanów chińskich) więcej za kilometr w porównaniu ze zwykłą koleją dużych prędkości[27].

Aktualne[edytuj]

ET3 Global Alliance (ET3) został założony przez Daryla Ostera w 1997 roku z zamiarem stworzenia globalnego systemu transportowego z wykorzystaniem kapsuł pasażerskich poruszających się w tunelach próżniowych. Oster i jego zespół spotkał się 18 września 2013 roku spotkali się z Elonem Muskiem w celu przedyskutowania technologii[28], w wyniku czego Musk obiecał zainwestować w 5-kilometrowy prototyp tunelu ET3[29].

Kultura popularna[edytuj]

Istnieje wiele przykładów systemów hermetycznych rur służących do transportu w literaturze i innych mediach sięgających XIX wieku. Harry Harrison w 1972 roku wydał książkę Tunel transatlantycki, nareszcie!, w której dokładnie opisał, w jaki sposób tunel działałby na lądzie i w morzu – w tym z wykorzystaniem podwodnych mostów, które unosiłyby rurę poza szelfem kontynentalnym. Gene Roddenberry pod wpływem serii Star Trek napisał scenariusz do filmu telewizyjnego, Gensis II, wykorzystał bardzo podobną do Hyperloop sieć tuneli do szybkiego poruszania się postaci z miejsca na miejsce, zwanego subshuttle.

Przypisy

  1. Hyperloop One, Hyperloop One [dostęp 2017-01-11].
  2. Hyperloop – kolej na przyszłość [dostęp 2017-01-11].
  3. PandoMonthly Presents: A Fireside Chat with Elon Musk, Pando, 13 lipca 2012 [dostęp 2017-01-13].
  4. a b Elon Musk speaks at the Hyperloop Pod Award Ceremony (2016.1.30). Every Elon Musk Video 2016-01-31.
  5. Tesla CEO and SpaceX Founder Elon Musk: The Full D11 Interview (Video), „AllThingsD” [dostęp 2017-01-13] (ang.).
  6. a b Musk announces plans to build Hyperloop demonstrator, www.gizmag.com [dostęp 2017-01-13].
  7. Hyperloop, www.teslamotors.com [dostęp 2017-01-13].
  8. Elon Musk’s vision for transportation: Tubes - The Globe and Mail, 13 sierpnia 2013 [dostęp 2017-01-13] [zarchiwizowane z adresu 2013-08-13].
  9. Hyperloop One’s new autonomous transportation system: ‘We’re not just a train in a tube company anymore’, VentureBeat [dostęp 2017-01-13].
  10. Hyperloop One, Hyperloop One [dostęp 2017-01-13].
  11. Jackie Wattles, SpaceX to hold Hyperloop competition, CNNMoney, 15 czerwca 2015 [dostęp 2017-01-13].
  12. Build your own hyperloop! SpaceX announces pod competition, „SFGate” [dostęp 2017-01-13].
  13. Alexander Chee | Photographs by Spencer Lowell for The Wall Street Journal, The Race to Create Elon Musk’s Hyperloop Heats Up, „Wall Street Journal”, 30 listopada 2015, ISSN 0099-9660 [dostęp 2017-01-13].
  14. Hyperloop One Global Challenge, Hyperloop One [dostęp 2017-01-14].
  15. Z Warszawy do Wrocławia w 20 minut? Polska w półfinale walki o Hyperloop. Jesteśmy w prestiżowym gronie, „nextgazetapl” [dostęp 2017-01-14] (pol.).
  16. a b c Musk Elon, Hyperloop Alpha, SpaceX, 2013.
  17. Revealed: Elon Musk Explains the Hyperloop, the Solar-Powered High-Speed Future of Inter-City Transportation, „Bloomberg.com”, 12 sierpnia 2013 [dostęp 2017-01-14].
  18. Leon Vanstone, Elon Musk’s high-speed Hyperloop train makes more sense for Mars than California, „The Conversation” [dostęp 2017-01-14].
  19. Elon Musk explains how a Hyperloop would work on Mars, „Business Insider” [dostęp 2017-01-14].
  20. Musk Says Hyperloop Could Work On Mars... Maybe Even Better! - Universe Today, „Universe Today”, 12 lutego 2016 [dostęp 2017-01-14] (ang.).
  21. Transport Blogger Ridicules The Hyperloop -- Says It Will Cost A Fortune And Be A Terrifying ‘Barf Ride’, „Business Insider” [dostęp 2017-01-13].
  22. Russell Brandom, Speed bumps and vomit are the Hyperloop’s biggest challenges, The Verge, 16 sierpnia 2013 [dostęp 2017-01-13].
  23. Wolverton: Elon Musk’s Hyperloop hype ignores practical problems – The Mercury News [dostęp 2017-01-13].
  24. If Elon Musk’s Hyperloop Sounds Like Something Out Of Science Fiction, That’s Because It Is, „Business Insider” [dostęp 2017-01-13].
  25. No loopy idea, „The Economist”, 17 sierpnia 2013, ISSN 0013-0613 [dostęp 2017-01-13].
  26. Swiss Metro: With up to 600 km/h via Vacuum-Subway through the underground of the alps – could be invented by the Swiss..., www.articlesextra.com [dostęp 2017-01-13].
  27. China’s maglev trains to hit 1,000 km/h in three years, Doc Brown to finally get 1985 squared away, Engadget [dostęp 2017-01-13].
  28. Competing for the World’s Largest Infrastructure Project: Over 100 Million Jobs at Stake, DaVinci Institute – Futurist Speaker [dostęp 2017-01-13].
  29. Longmont entrepreneur has tubular vision on future of transportation – The Denver Post [dostęp 2017-01-13].