Hyperloop är ett konceptuellt transportsätt som föreslås av Elon Musk, som skulle se relativt små baljor färdas genom lufttäta rör som delvis har evakuerats på luft. Genom att resa i en miljö med reducerat tryck kan du uppnå och bibehålla hastigheter nära hastigheten på ljud mycket lättare än utomhus, vilket möjliggör energieffektiva och snabba transporter under lång tid avstånd.
Problem med moderna höghastighetstransporter
Moderna höghastighetstransportplattformar, som flygplan och höghastighetståg, begränsas i första hand av luftmotstånd och luftmotstånd. Ju snabbare du reser, desto mer luft kommer du in i under en given tidsram. Att springa in i denna extra luft verkar en motståndskraft som försöker bromsa dig. För att bekämpa det extra motståndet måste mer och mer kraft användas för att ytterligare öka hastigheten, vilket resulterar i ökad förbränning av bränsle och därmed sammanhängande ökning av utsläppen.
Det främsta sättet att minimera luftmotståndet är att designa högt aerodynamiska former som gör att luften smidigt kan flöda över ett föremål. ett jämnt flöde av höghastighetsluft möjliggör minimering av luftmotstånd och drageffekter. Flygplan minimerar ytterligare luftmotståndet de möter, genom att flyga på höjder med reducerat lufttryck, med mindre luft att trycka ur vägen, mindre kraft krävs för att resa med samma hastighet.
Hur hyperloop kommer att fungera
Hyperloop är designad för att fungera i ett förseglat rör som har fått det mesta av luften utsuget. Det föreslagna trycket som ett hyperlooprör skulle arbeta vid är en millibar. En millibar tryck motsvarar ungefär en tusendel av lufttrycket vid havsnivå, eller lufttrycket på en höjd av 48 kilometer.
Notera: Som jämförelse är den högsta standard marschhöjden för en 747 12,5 km, där lufttrycket är 179 millibar.
Efter att ha minskat den primära hastighetsbegränsande faktorn är nästa fråga friktion med marken. De flesta markfordon använder hjul, som producerar friktion och lider av slitage. Huvudalternativet till detta är magnetisk levitation eller maglev, detta fungerar bra i de tågsystem det har implementerats på men kommer med en hög kostnad. Alternativet som Musk föreslår är att använda en uppsättning luftkastarskidor, som innebär att baljan flyter på en luftkudde. Denna metod bör vara betydligt billigare än att använda maglev-teknik samtidigt som den hjälper till att minimera problemet med luftkompression i röret.
Eftersom en kapsel färdas längs röret som bara är lite bredare än vad det är, finns det inte mycket utrymme för luften att gå runt på utsidan. Detta kan leda till att kapseln i princip fungerar som en spruta och komprimerar luften framför den mer och mer. Genom att inkludera en kompressorfläkt på poddens framsida kan den inkommande luften omdirigeras till luftkastarskidorna efter behov och resten skjutas ut från baksidan av poden för att bibehålla hastigheten.
Linjära induktionsmotorer som liknar det som skulle finnas på ett maglevtåg eller i en railgun är den föreslagna accelerations- och retardationsmetoden. Med det minimerade motståndet kan baljorna i princip glida under de flesta av sina resor.
Hela hyperloop-konceptet har skapats med öppen källkod med tanken att uppmuntra ingenjörssamfundet att föreslå alla förbättringar de kan komma med. Detta bör leda till en överlägsen slutprodukt men innebär att det nuvarande konceptet kan komma att ändras innan dess slutliga form.
Problem med hyperloop-konceptet
Huvudproblemet med hyperloop är att det kräver ett helt lufttätt rör från ursprung till destination. Trycket på 1 millibar ses som en realistisk och effektiv mellanväg där ett hårt vakuum bara skulle vara för svårt, men detta förlitar sig fortfarande på att röret förblir lufttätt. Det finns liten förklaring till vad som skulle hända om ett rör skadades i situationer som en terroristattack eller en jordbävning.
Även om lufttrycket i röret är lågt måste hyperloop-pods fortfarande utformas med aerodynamik i åtanke. Detta för att undvika eventuella överljudsluftflöden vid färd med hastigheter som närmar sig ljudets hastighet. Även med ett lufttryck på bara en millibar är ljudets hastighet en viktig hastighetsgräns. För att realistiskt kunna resa med överljudshastigheter skulle röret behöva ställas under vakuum.
Podden måste övergå till en standard tryckmiljö för både ombordstigning och landstigning. Detta ökar systemets komplexitet och den tid som krävs för transport.
Det specifikt designade SCMaglev-tåget i Japan har visat en topphastighet på 603 km/h, ungefär hälften av hyperloopförslaget (1220 km/h). Utan den extra komplexiteten hos de trycksatta rören och med den relativa lätthet som kapaciteten på tågen kan ökas, kan detta vara en mer genomförbar höghastighetsreseteknik än hyperloop.