Hyperloop on Elon Muskin ehdottama käsitteellinen kuljetustapa, joka näkisi suhteellisen pienten koteloiden kulkevan ilmatiiviiden putkien läpi, joista on osittain poistettu ilma. Matkustamalla alennetussa paineessa voit saavuttaa ja ylläpitää nopeuden lähellä nopeutta kuulostaa paljon helpommin kuin ulkoilmassa, mikä mahdollistaa energiatehokkaan ja nopean kuljetuksen pitkällä aikavälillä etäisyydet.
Ongelmat nykyaikaisessa nopeassa liikenteessä
Nykyaikaisia nopeita kuljetusalustoja, kuten lentokoneita ja suurnopeusjunia, rajoittavat ensisijaisesti ilmanvastus ja vastus. Mitä nopeammin matkustat, sitä enemmän ilmaa törmäät tietyllä aikavälillä. Juokseminen tähän ylimääräiseen ilmaan toimii vastustavan voiman, joka yrittää hidastaa sinua. Ylimääräisen vastuksen torjumiseksi on käytettävä yhä enemmän tehoa nopeuden lisäämiseen, mikä johtaa polttoaineen lisääntyneeseen palamiseen ja siihen liittyvään päästöjen nousuun.
Pääasiallinen tapa minimoida ilmanvastus on suunnitella erittäin aerodynaamisia muotoja, jotka sallivat ilman virtaamisen tasaisesti kohteen yli. tasainen nopean ilman virtaus mahdollistaa minimoidun ilmanvastuksen ja vastusvaikutukset. Lentokoneet minimoivat entisestään kohtaamiaan ilmanvastusta lentämällä korkeudessa alhaisemmalla ilmanpaineella, jolloin vähemmän ilmaa työntyy pois tieltä, ja samalla nopeudella matkustamiseen tarvitaan vähemmän voimaa.
Kuinka hyperloop toimii
Hyperloop on suunniteltu toimimaan suljetussa putkessa, josta suurin osa ilmasta on imetty pois. Ehdotettu paine, jolla hyperloop-putki toimisi, on yksi millibar. Yksi millibaarin paine vastaa suunnilleen tuhannesosaa ilmanpaineesta merenpinnalla tai ilmanpainetta 48 kilometrin korkeudessa.
Huomautus: Vertailun vuoksi 747:n korkein vakioristeilykorkeus on 12,5 km, jossa ilmanpaine on 179 millibaria.
Ensisijaisen nopeudenrajoitustekijän pienentämisen jälkeen seuraava ongelma on kitka maan kanssa. Useimmat maa-ajoneuvot käyttävät pyöriä, jotka aiheuttavat kitkaa ja kärsivät kulumisesta. Päävaihtoehto tälle on magneettinen levitaatio tai maglev, joka toimii hyvin junajärjestelmissä, joissa se on toteutettu, mutta se on korkea hinta. Muskin ehdottama vaihtoehto on käyttää ilmapyöräsuksia, joissa pod kelluu ilmatyynyllä. Tämän menetelmän pitäisi olla huomattavasti halvempi kuin maglev-teknologioiden käyttäminen ja samalla se auttaa minimoimaan putken ilman puristusongelman.
Kun pod kulkee putkea pitkin, joka on vain hieman leveämpi kuin se on, ilmalla ei ole paljon tilaa kiertää sen ulkopuolella. Tämä voi johtaa siihen, että kotelo toimii pohjimmiltaan ruiskuna ja puristaa ilmaa eteensä yhä enemmän. Sisällyttämällä kompressorituulettimen podin etuosaan, tuleva ilma voidaan ohjata tarvittaessa ilmapyöräsuksille ja loput työntää ulos podin takaosasta nopeuden ylläpitämiseksi.
Ehdotettu kiihdytys- ja hidastusmenetelmä ovat lineaariset oikosulkumoottorit, jotka ovat samanlaisia kuin maglev-junassa tai kiskotykissä. Minimoidun vastuksen ansiosta kotelot voivat liukua suurimman osan matkoistaan.
Koko hyperloop-konsepti on avoimen lähdekoodin lähde, jonka ideana on rohkaista insinööriyhteisöä ehdottamaan mitä tahansa parannuksia, joita he voivat keksiä. Tämän pitäisi johtaa ylivoimaiseen lopputuotteeseen, mutta tarkoittaa, että nykyistä konseptia voidaan muuttaa ennen sen lopullista muotoa.
Hyperloop-konseptin ongelmat
Hyperloopin pääongelma on, että se vaatii täysin ilmatiiviin putken lähtöpaikasta määränpäähän. 1 millibaarin paine nähdään realistisena ja tehokkaana välikeinona, jossa kova tyhjiö olisi vain liian vaikeaa, mutta tämä edellyttää kuitenkin, että putki pysyy ilmatiiviinä. On vain vähän selitystä sille, mitä tapahtuisi, jos putki vaurioituisi tilanteissa, kuten terrori-iskussa tai maanjäristyksessä.
Vaikka ilmanpaine putkessa on alhainen, hyperloop-tyynyt on silti suunniteltava aerodynamiikkaa silmällä pitäen. Tällä vältetään mahdolliset yliäänennopeudet ajettaessa äänen nopeutta lähestyvillä nopeuksilla. Jopa yhden millibaarin ilmanpaineella äänen nopeus on keskeinen nopeusrajoitus. Yliäänenopeuksilla todellisuudessa kulkemiseksi putki olisi asetettava tyhjiöön.
Kotelon on siirryttävä normaalipaineiseen ympäristöön sekä alukseen nousemista että poistumista varten. Tämä lisää järjestelmän monimutkaisuutta ja kuljetukseen tarvittavaa aikaa.
Erityisesti suunniteltu SCMaglev-juna Japanissa on osoittanut huippunopeudeksi 603 km/h, mikä on noin puolet hyperloop-ehdotuksesta (1220 km/h). Ilman paineistettujen putkien monimutkaisuutta ja suhteellisen helposti junien kapasiteettia voidaan lisätä, tämä voi olla toteuttamiskelpoisempi suurnopeusmatkustustekniikka kuin hypersilmukka.