Hyperloop — це концептуальний спосіб транспортування, запропонований Ілоном Маском, за допомогою якого відносно невеликі капсули переміщуються через герметичні трубки, які були частково евакуйовані. Подорожуючи в середовищі зі зниженим тиском, ви можете досягати та підтримувати швидкість, близьку до швидкості звучать набагато легше, ніж на відкритому повітрі, що забезпечує енергоефективне та швидке транспортування протягом тривалого часу відстані.
Проблеми з сучасним швидкісним транспортом
Сучасні високошвидкісні транспортні платформи, такі як літаки та високошвидкісні залізниці, в першу чергу мають швидкість, обмежену опором повітря та опором. Чим швидше ви подорожуєте, тим більше повітря наткнеться на певний проміжок часу. Наштовхування на це зайве повітря діє як сила опору, яка намагається уповільнити вас. Для боротьби з додатковим опором необхідно використовувати все більше і більше потужності для подальшого збільшення швидкості, що призводить до збільшення спалювання палива і пов’язаного з цим збільшення викидів.
Основним способом мінімізації опору повітря є створення високоаеродинамічних форм, які дозволяють повітрю плавно протікати над об’єктом. плавний потік високошвидкісного повітря дозволяє звести до мінімуму опір повітря і ефект опору. Літаки ще більше мінімізують опір повітря, з яким вони стикаються, літаючи на висоті зі зниженим тиском повітря, з меншою кількістю повітря, що виштовхується зі шляху, менше сили потрібно для подорожі з тією ж швидкістю.
Як працюватиме hyperloop
Hyperloop призначений для роботи в герметичній трубці, з якої висмокталася більша частина повітря. Запропонований тиск, при якому буде працювати гіперпетлева трубка, становить один мілібар. Один мілібар тиску приблизно еквівалентний одній тисячній тиску повітря на рівні моря або тиску повітря на висоті 48 кілометрів.
Примітка: для порівняння, найвища стандартна крейсерська висота для 747 становить 12,5 км, де тиск повітря становить 179 мілібар.
Зменшивши основний коефіцієнт обмеження швидкості, наступна проблема — це тертя об землю. У більшості наземних транспортних засобів використовуються колеса, які викликають тертя і зношуються. Основною альтернативою цьому є магнітна левітація або маглев, це добре працює в системах поїздів, на яких було реалізовано, але має високу вартість. Альтернативою, запропонованою Маском, є використання набору лиж з пневматичними заклинаннями, в яких стручок плаває на повітряній подушці. Цей метод має бути значно дешевшим, ніж використання технологій Maglev, а також допомагає мінімізувати проблему стиснення повітря в трубці.
Оскільки капсула рухається по трубі, яка лише трохи ширша, ніж вона є, повітря не має багато місця для проходження зовні. Це може призвести до того, що капсула по суті діятиме як шприц, стискаючи повітря перед собою все більше і більше. Увімкнувши вентилятор компресора на передній частині капсули, повітря, що надходить, може бути перенаправлено на лижі з пневматичними колесами за потреби, а решта виштовхується із задньої частини капсули, щоб підтримувати швидкість.
Лінійні асинхронні двигуни, подібні до того, що можна знайти на поїзді на маглеві або в рейлгарні, є запропонованим методом прискорення та уповільнення. Завдяки мінімізованому опору стручки можуть практично ковзати протягом більшості своїх подорожей.
Вся концепція hyperloop була з відкритим кодом, ідея полягає в тому, щоб заохочувати інженерну спільноту пропонувати будь-які вдосконалення, які вони можуть придумати. Це повинно привести до кращого кінцевого продукту, але означає, що поточна концепція може бути змінена до її остаточної форми.
Проблеми з концепцією гіперцикла
Основна проблема з hyperloop полягає в тому, що для нього потрібна повністю герметична трубка від початку до пункту призначення. Тиск в 1 мілібар розглядається як реалістична та ефективна золота середина, де жорсткий вакуум був би надто складним, однак це все ще залежить від того, що трубка залишається герметичною. Існує мало пояснень того, що станеться, якщо трубка буде пошкоджена в таких ситуаціях, як теракт або землетрус.
Незважаючи на те, що тиск повітря в трубці низький, корпуси гіперпетлі все одно повинні бути розроблені з урахуванням аеродинаміки. Це робиться для того, щоб уникнути будь-яких потенційних надзвукових потоків повітря під час подорожі зі швидкістю, що наближається до швидкості звуку. Навіть при тиску повітря всього в один мілібар швидкість звуку є ключовим обмеженням швидкості. Щоб реалістично рухатися на надзвуковій швидкості, трубку потрібно було б помістити під вакуум.
Корпус повинен перейти в стандартне середовище під тиском як для посадки, так і для висадки. Це додає складності системи та часу, необхідного для транспортування.
Спеціально розроблений поїзд SCMaglev в Японії продемонстрував максимальну швидкість 603 км/год, що приблизно вдвічі менше, ніж у пропозиції Hyperloop (1220 км/год). Без додаткової складності герметизованих трубок і з відносною легкістю, з якою пропускна здатність поїздів може бути збільшена, це може бути більш прийнятною технологією високошвидкісного пересування, ніж гіперпетля.