Hyperloop este un mod conceptual de transport propus de Elon Musk, care ar vedea păstăile relativ mici călătorind prin tuburi etanșe care au fost parțial evacuate de aer. Călătorind într-un mediu cu presiune redusă, puteți atinge și menține viteze apropiate de viteza de sună mult mai ușor decât în aer liber, permițând un transport rapid și eficient din punct de vedere energetic pe o perioadă lungă de timp distante.
Probleme cu transportul modern de mare viteză
Platformele moderne de transport de mare viteză, cum ar fi avioanele și calea ferată de mare viteză, sunt în primul rând limitate de viteză de rezistența aerului și rezistența la rezistență. Cu cât călătoriți mai repede, cu atât veți întâlni mai mult aer într-un interval de timp dat. Alergarea în acest aer suplimentar acționează o forță rezistentă care încearcă să vă încetinească. Pentru a combate rezistența suplimentară, trebuie folosită din ce în ce mai multă putere pentru a crește și mai mult viteza, ceea ce are ca rezultat arderea crescută a combustibilului și creșterea asociată a emisiilor.
Principala modalitate de a minimiza rezistența aerului este de a proiecta forme extrem de aerodinamice care permit aerului să curgă lin peste un obiect. un flux fluid de aer de mare viteză permite reducerea la minimum a rezistenței aerului și a efectelor de rezistență la rezistență. Avioanele reduc și mai mult rezistența aerului cu care se confruntă, zburând la altitudini cu presiunea aerului redusă, cu mai puțin aer de împins din drum, este necesară mai puțină forță pentru a călători la aceeași viteză.
Cum va funcționa hyperloop
Hyperloop este proiectat să funcționeze într-un tub etanș care a fost aspirat cea mai mare parte a aerului. Presiunea propusă la care ar funcționa un tub hyperloop este de un milibar. Un milibar de presiune este aproximativ echivalent cu o miime din presiunea aerului la nivelul mării sau presiunea aerului la o altitudine de 48 de kilometri.
Notă: Pentru comparație, cea mai mare altitudine standard de croazieră pentru un 747 este de 12,5 km, unde presiunea aerului este de 179 milibari.
După reducerea factorului primar de limitare a vitezei, următoarea problemă este frecarea cu solul. Majoritatea vehiculelor terestre folosesc roți, care produc frecare și suferă de uzură. Principala alternativă la aceasta este levitația magnetică sau maglev, aceasta funcționează bine în sistemele de tren pe care a fost implementat, dar are un cost ridicat. Alternativa propusă de Musk este folosirea unui set de schiuri cu roți cu aer, care implică podul care plutește pe o pernă de aer. Această metodă ar trebui să fie semnificativ mai ieftină decât utilizarea tehnologiilor maglev, contribuind totodată la minimizarea problemei compresiei aerului în tub.
Pe măsură ce o păstăi călătorește de-a lungul tubului care este doar puțin mai lat decât este, nu există mult spațiu pentru ca aerul să circule în exterior. Acest lucru poate duce la ca podul să acționeze ca o seringă, comprimând din ce în ce mai mult aerul din fața ei. Prin includerea unui ventilator compresor pe partea din față a podului, aerul care intra poate fi redirecționat către schiurile cu rotile cu aer, după cum este necesar, iar restul împins din spatele podului pentru a ajuta la menținerea vitezei.
Motoarele de inducție liniare similare cu cele care s-ar găsi pe un tren maglev sau într-un pistol cu șină sunt metoda propusă de accelerare și decelerare. Cu rezistența redusă, păstăile pot aluneca pentru majoritatea călătoriilor.
Întregul concept de hyperloop a fost open-source, cu ideea de a încuraja comunitatea de ingineri să propună toate îmbunătățirile pe care le pot aduce. Acest lucru ar trebui să conducă la un produs final superior, dar înseamnă că conceptul actual poate fi schimbat înainte de forma sa finală.
Probleme cu conceptul de hyperloop
Principala problemă cu hyperloop este că necesită un tub complet etanș de la origine la destinație. Presiunea de 1 milibar este văzută ca o cale de mijloc realistă și eficientă, unde un vid dur ar fi prea dificil, cu toate acestea, aceasta se bazează în continuare pe tubul care rămâne etanș. Există puține explicații pentru ceea ce s-ar întâmpla dacă un tub ar fi deteriorat în situații precum un atac terorist sau un cutremur.
Chiar dacă presiunea aerului din tub este scăzută, podurile hyperloop trebuie totuși proiectate ținând cont de aerodinamică. Acest lucru este pentru a evita orice potențiale fluxuri de aer supersonice atunci când călătoriți la viteze care se apropie de viteza sunetului. Chiar și cu o presiune a aerului de doar un milibar, viteza sunetului este o limită cheie de viteză. Pentru a călători în mod realist la viteze supersonice, tubul ar trebui să fie pus sub vid.
Podul trebuie să treacă într-un mediu de presiune standard atât pentru îmbarcare, cât și pentru debarcare. Acest lucru se adaugă la complexitatea sistemului și la timpul necesar transportului.
Trenul SCMaglev special conceput în Japonia a demonstrat o viteză maximă de 603 km/h, aproximativ jumătate din cea a propunerii de hyperloop (1220 km/h). Fără complexitatea adăugată a tuburilor sub presiune și cu relativa ușurință cu care capacitatea trenurilor poate fi crescută, aceasta poate fi o tehnologie de călătorie de mare viteză mai fezabilă decât hiperbuclă.