Hyperloop er en konceptuel transportform foreslået af Elon Musk, der ville se relativt små bælg rejse gennem lufttætte rør, der er blevet delvist evakueret for luft. Ved at rejse i et miljø med reduceret tryk kan du opnå og opretholde hastigheder tæt på hastigheden lyd meget lettere end i fri luft, hvilket giver mulighed for energieffektiv og hurtig transport over lang tid afstande.
Problemer med moderne højhastighedstransport
Moderne højhastighedstransportplatforme, såsom fly og højhastighedstog, er primært hastighedsbegrænset af luftmodstand og luftmodstand. Jo hurtigere du rejser, jo mere luft løber du ind i i en given tidsramme. At løbe ind i denne ekstra luft virker en modstandskraft, der forsøger at bremse dig. For at bekæmpe den ekstra modstand skal der bruges mere og mere kraft på at øge hastigheden yderligere, hvilket resulterer i øget brændstofforbrænding og den tilhørende stigning i emissionerne.
Den vigtigste måde at minimere luftmodstanden på er at designe meget aerodynamiske former, der tillader luft at flyde jævnt over et objekt. en jævn strøm af højhastighedsluft muliggør minimeret luftmodstand og luftmodstandseffekter. Fly minimerer yderligere luftmodstanden, de møder, ved at flyve i højder med reduceret lufttryk, med mindre luft at skubbe af vejen, mindre kraft er påkrævet for at rejse med samme hastighed.
Hvordan hyperloop vil fungere
Hyperloop er designet til at fungere i et forseglet rør, der har fået det meste af luften suget ud af det. Det foreslåede tryk, som et hyperloop-rør ville fungere ved, er en millibar. En millibar tryk svarer nogenlunde til en tusindedel af lufttrykket ved havoverfladen eller lufttrykket i en højde af 48 kilometer.
Bemærk: Til sammenligning er den højeste standardmarchhøjde for en 747 12,5 km, hvor lufttrykket er 179 millibar.
Efter at have reduceret den primære hastighedsbegrænsende faktor, er det næste problem friktion med jorden. De fleste landkøretøjer bruger hjul, som producerer friktion og lider under slitage. Hovedalternativet til dette er magnetisk levitation eller maglev, dette fungerer godt i de togsystemer, det er blevet implementeret på, men kommer med en høj pris. Alternativet foreslået af Musk er at bruge et sæt luftkasterski, der involverer poden, der flyder på en luftpude. Denne metode skulle være væsentligt billigere end at bruge maglev-teknologier og samtidig være med til at minimere problemet med luftkompression i røret.
Da en pod bevæger sig langs røret, der kun er lidt bredere, end det er, er der ikke meget plads til, at luften kan gå rundt udenfor. Dette kan føre til, at poden i det væsentlige fungerer som en sprøjte, og komprimerer luften foran den mere og mere. Ved at inkludere en kompressorventilator på forsiden af poden, kan den indkommende luft omdirigeres til air caster-skiene efter behov, og resten skubbes ud af bagsiden af poden for at hjælpe med at holde hastigheden.
Lineære induktionsmotorer svarende til, hvad der ville blive fundet på et maglev-tog eller i en railgun er den foreslåede accelerations- og decelerationsmetode. Med den minimerede modstand kan bælgerne stort set glide under størstedelen af deres ture.
Hele hyperloop-konceptet er blevet open source med ideen om at opmuntre ingeniørsamfundet til at foreslå enhver forbedring, de kan komme med. Dette skulle føre til et overlegent slutprodukt, men betyder, at det nuværende koncept kan blive ændret før dets endelige form.
Problemer med hyperloop-konceptet
Hovedproblemet med hyperloop er, at det kræver et fuldt lufttæt rør fra oprindelse til destination. Trykket på 1 millibar ses som en realistisk og effektiv mellemvej, hvor et hårdt vakuum bare ville være for svært, men dette er stadig afhængig af, at røret forbliver lufttæt. Der er ringe forklaring på, hvad der ville ske, hvis et rør blev beskadiget i situationer som et terrorangreb eller et jordskælv.
Selvom lufttrykket i røret er lavt, skal hyperloop pods stadig designes med aerodynamik for øje. Dette er for at undgå potentielle supersoniske luftstrømme, når du rejser med hastigheder, der nærmer sig lydens hastighed. Selv med et lufttryk på kun en millibar er lydens hastighed en vigtig hastighedsgrænse. For realistisk at rejse med supersoniske hastigheder skal røret sættes under et vakuum.
Poden skal overgå til et standard trykmiljø for både ind- og udskibning. Dette øger systemets kompleksitet og den tid, der kræves til transport.
Det specifikt designede SCMaglev-tog i Japan har demonstreret en tophastighed på 603 km/t, omtrent halvdelen af hyperloop-forslaget (1220 km/t). Uden den ekstra kompleksitet af de tryksatte rør og med den relative lethed, hvormed togenes kapacitet kan øges, kan dette være en mere gennemførlig højhastighedsrejseteknologi end hyperloop.