Гиперлуп что это такое

Какие задачи должен решить Hyperloop – революционный вакуумный поезд от Илона Маска

Впервые об идее вакуумных поездов высказывались в Европе ещё в XIX веке. В России над перемещением объектов по трубе вакуумом работали в начале 1900-х гг., но Первая мировая война помешала довести идею до конца.

Сегодня этот вид транспорта не кажется чем-то нереальным. Всё благодаря инициативности и упорству главного техно-романтика – Илона Маска.

Что такое вакуумный поезд Hyperloop?

Предприниматель пообещал разработать новый транспорт, который должен перемещаться быстрее самолёта в 2 раза. Позднее Маск сообщил, что проект будет в 10 раз дешевле государственного. По его словам, Hyperloop – это что-то среднее между самолётом, электромагнитной пушкой и столом для аэрохоккея.

Внешне вся система напоминает надземный трубопровод на опорах, внутри которого движутся капсулы-вагоны. Но пока проект до сих пор не сделан окончательно, строительство трасс и тоннелей не завершено.

Как работает Hyperloop

Скорее всего, в реальности Hyperloop будет далёк от идеальных представлений. Сейчас разработчики опираются на несколько принципов.

Без трения и встречного сопротивления

В трубе поддерживается не полный вакуум, а форвакуум – предварительный вакуум с предельным остаточным давлением (около 0,1% от атмосферного давления). Вакуумный поезд не сталкивается с трением опор и сопротивлением встречного воздуха. Герметичный тоннель минимизирует аэродинамические потери, поэтому поезд преодолевает звуковой барьер.

Линейный двигатель

Капсулы движет линейный двигатель, который создаёт электромагнитное поле. Статор – алюминиевый рельс на полу трассы. Ротор находится в капсуле. Чтобы получать электроэнергию, хотят поставить солнечные батареи на крыше поезда.

Встречный поток – на пользу движения

В передней части пассажирской капсулы есть вентилятор и компрессор. За ними идёт отсек с людьми, а в хвосте установлены аккумуляторы. Вентилятор создаёт воздушную подушку. В основу её работы положено использование встречного потока воздуха, с которым поезд всё равно сталкивается из-за большой скорости. Этот поток направляют под вагон, чтобы снизить трение и создать эффект парения над рельсами.

Разгерметизация не страшна

Электрический компрессор в капсулах собирает сжатый воздух на борту на случай разгерметизации. При перебоях питания спасут аккумуляторы, которые дадут запас на 45 минут движения – достаточно, чтобы доехать до следующей станции.

Какие задачи должен решить Hyperloop?

Испытания и пробные запуски

11 мая 2016 года компания Hyperloop One впервые провела публичное испытание двигателей в Северном Лас-Вегасе. В пустыне был сделан специальный рельсовый участок трассы. Прототип поезда (вернее, электромагнитная телега) разогнался до 160-180 км/ч почти за секунду, проехал 100 м, а затем начал остановку.

В 2017 году стало известно о закрытых майских испытаниях на трассе DevLoop в Неваде. При скорости 112 км/ч на 30-метровом участке полигона перегрузки составляли 2g.

В июле того же года Hyperloop One организовала ещё одно испытание на той же трассе (уже продлённой до 500 м). В состоянии вакуума получилось разогнать модуль до 310 км/ч. На тестовом полигоне были созданы условия, аналогичные высоте 60 тыс. метров над уровнем моря (верхняя граница земной атмосферы с минимальным трением и сопротивлением воздуху).

В декабре 2017 компания разогнала капсулу до 387 км/ч.

Риск и критика

Перегрузка

Главный объект критики всего проекта – перегрузки. Илон Маск планировал, что ускорение в капсулах не превысит 1g, поэтому пассажиры должны нормально воспринимать передвижение.

В действительности, если во время поездки Hyperloop люди будут ощущать себя так же комфортно, как пассажиры лайнеров, то во время разгона, торможения, поворотах состава могут возникнуть неприятные ощущения. Поэтому разработчики делают выбор в пользу прямых и ровных тоннелей, но прокладывать их такими можно не везде.

Во время перегрузок внутренние органы человека по инерции движутся в обратном направлении, от чего нарушается кровообращение и появляется опасность травм и обострения болезней (от мигреней и разрывов сосудов до инсультов и кислородного голодания).

Без подготовки обычный человек готов выдержать максимум 1,5g, но разработчики Hyperloop утверждают, что в итоговом варианте перегрузки будут не больше 1,3g.

Сейсмические риски

Инженерам предстоит решить проблему с сейсмическими рисками. Опоры трассы должны быть устойчивыми перед подземными толчками и компенсировать их.

Скептики проекта подмечают, что весомых доказательств безопасности Hyperloop пока нет. Тем более, не было открытых тестирований в условиях, приближённых к землетрясению.

Есть потенциальные риски с получением прав на землю и протестами жителей отдельных районов против строительства.

Разгерметизация

Если на любом участке трубопровода возникнет брешь, то во всей трубе пройдёт ударная волна, которая будет распространяться со скоростью звука. Все пассажиры, находящиеся внутри транспортной системы, погибнут. По этой причине, скорее всего, Hyperloop сначала будут испытывать как товарный поезд.

Экономическая выгода

Скептики говорят, что экономическая целесообразность проекта не гарантирована. Нужны большие вложения, есть много неопределённостей и нерешённых вопросов. Никто не знает, насколько дорогим окажется весь проект, и сколько лет нужно, чтобы его окупить.

Hyperloop в России: мы тоже умеем?

Проекты быстрого и недорого путевого сообщения есть и в России. В Петербургском университете путей проектируется поезд на магнитной подушке. Без вакуумной трассы, но скорость 400 км/ч запланирована.

Готовится строительство магнитной магистрали от логического центра «Белый Раст» (Подмосковье) до Усть-Луги (Ленобласть).

В 2016 году Hyperloop One на Петербургском экономическом форуме подписала соглашение с ГК «Сумма» о развитии Hyperloop. По замыслу, вакуумные составы должны соединить новую Москву и аэропорты. А Министерство транспорта предлагало построить 70-километровую трассу на Дальнем Востоке для создания логистического коридора с Китаем.

Источник

Справочная: сверхскоростные поезда Hyperloop

Hyperloop — концепция поезда, который преодолевает громадные расстояния по суше со скоростью пассажирского Боинга. При этом концепцию реализуют сразу несколько компаний разными способами. Об этом транспорте ходит много слухов и есть определенные заблуждения. Сейчас мы разберемся в том, что такое этот ваш Hyperloop, при чем тут Маск и зачем это вообще нужно.

Проекты Hyperloop получают инвестиции и постепенно продвигаются вперед. Правда, скорость реализации планов разных компаний невысокая

Автор идеи — Илон Маск?

В той же «Википедии» говорится о том, то Илон Маск, ознакомившись с проектом правительства, назвал его самым дорогим транспортным ж/д решением в пересчете на одну милю. О проекте Hyperloop предприниматель впервые заявил в июле 2012 года. Тогда он сообщил что новое транспортное средство будет примерно в два раза быстрее самолета и в 3–4 раза быстрее любого действующего скоростного поезда. Тот же путь от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско (расстояние 561 км по прямой) у Hyperloop займет около получаса.

Исходя из этого многие СМИ делают вывод, что Маск разработал и предложил собственную идею, то есть он является ее автором. На самом деле это не так. О системе трубопроводов (или тоннелей) с почти полным вакуумом внутри и капсулами специальной конструкции на магнитной подушке внутри писали фантасты середины 20-го века. Первые предложения по созданию транспортной сети такого типа появились в конце 19-го века. Были даже попытки реализовать ее, например, соединить Нью-Йорк и Сан-Франциско специальным тоннелем. Но дальше разговоров дело не пошло, поскольку уровень развития технологий на тот момент не позволял реализовать такой план.

Концепт трубопровода для скоростных поездов (1974 г.)

Вероятнее всего, Маск просто когда-то слышал или читал об этом, и обдумав идею, решил попробовать возродить ее. В пользу этого говорит, например, то, что он представил в самом начале лишь эскизы проекта, наметки без расчетной базы.

Hyperloop, предложенный Маском — это же поезд на магнитной подушке, верно?

Не совсем так. Да, магнитная подушка в качестве элемента системы присутствует в большинстве проектов подобного рода, в том числе, и в НФ произведениях. Но для достижения запланированной скорости в примерно 1000 км/ч нужна не только магнитная подушка, но и почти полный вакуум в тоннеле, по которому перемещается поезд. Как оказалось, обеспечить и то, и другое — дорогое удовольствие.

Маск предложил не гнаться за достижением полного вакуума, а поддерживать форвакуум с давлением в 100 Па (примерно 1/1000 от атмосферного давления). Дальнейшее снижение давления не слишком выгодно, поскольку затраты растут экспоненциально.

Те воздушные массы, с которыми сталкивается поезд в процессе движения, решили перенаправлять — прямо под днище капсул для создания воздушной подушки. Давление в условиях сильной разреженности нужно небольшое — около 9,4 кПа, это требует подачи примерно 200 г воздуха в секунду. Так что и магнитная подушка не нужна.

Примерно такую концепцию и реализуют компании, которые занимаются созданием Hyperloop в том либо ином виде.

Ну хорошо, но сколько это стоит? Вероятно, система просто жутко дорогая

Строить тоннели планируют, в основном, над землей. Линии предлагается пустить по маршруту уже существующих автобанов. Аренда земли должна быть минимальной именно в силу того, что трубопровод не идет прямо по земле, а «висит» над ней. Плюс ко всему, работать Hyperloop будет в любое время года и при любой погоде — внешние условия для тоннельного транспорта не слишком важный фактор.

Hyperloop реализует Илон Маск?

И да, и нет. Дело в том, что изначально бизнесмен лишь просто рассказал о своем видении этой системы — как она должна выглядеть, работать и какие принципы лежат в ее основе. После этого Маск заявил, что заниматься реализацией проекта не собирается.

Ну а поскольку «свято место пусто не бывает», появилось сразу несколько желающих вдохнуть в идею жизнь. Позже добавилось еще несколько. Наверное, первой компанией, которая решилась взяться за проект, стала Hyperloop Transportation Technologies Inc (HTT). Дело в том, что спустя всего месяц после рассказа Маска группа специалистов Ansys во главе с Сандипом Совани провела компьютерное моделирование экономической модели, показавшей реальность идеи. Средства собирались при помощи краудсорсинговой платформы JumpStartFund. В итоге ее сооснователь Дирк Алборн и президент SpaceX Гвинн Шотвелл стали руководить процессом.

Чуть позже еще одна команда была сформирована Шервином Пишеваром, это первый инвестор Uber и основатель венчурного фондад Sherpa Ventures. Спустя всего несколько месяцев после публикации идеи Пишевар добился аудиенции у Барака Обамы. После живописания всех преимуществ проекта экс-президент поручил Бюро по научно-технической политике своей администрации изучить идею.

Еще через некоторое время Пишевар создал собственную компанию, которую назвал Hyperloop Technologies Inc.

Есть и еще Hyperloop-ы. В частности, нидерландская Hardt Hyperloop. Эта компания расположена в Нидерландах, ее поддерживает правительство.

Илон Маск, вернее, его компания SpaceX тоже принимает участие в реализации идеи. В 2015 году Маск заявил, что собирается проложить тестовый участок трассы и испытать его. Компания объявила конкурс на дизайн капсулы транспортного средства. Кроме того, теперь ежегодно проводятся соревнования Hyperloop pod competition, которые позволяют испытывать различные конструкции капсул.

Не так давно компания Маска смогла получить официальное разрешение на создание полноценной трассы Hyperloop. Это будет очередной тестовый участок протяженностью около 17 км. Связывать он будет Балтимор и Ганновер. Возможно, в дальнейшем трассу удлинят и соединят с ее помощью Вашингтон с Нью-Йорком. Правда, тоннели будут проложены не только над землей, но и под — для этого у Маска есть еще одна компания — The Boring Company.

Сколько будет стоить билет?

Virgin Hyperloop One, которая строит скоростную трассу в Индии озвучила цену в 150 долларов США. Правда, сама трасса будет готова не ранее 2025 года. Это позволит сократить время, проведенное в пути, с 3,5 часов до 25 минут. Возможно, стоимость проезда в капсуле будет даже ниже, чем стоимость билета на самолет.

Когда можно будет покататься?

Нескоро. Несмотря на то, что технической реализацией проекта занимается сразу несколько компаний, о чем говорилось выше, планы очень долгосрочные. Скорее всего, ранее 2025 года пассажирских рейсов не будет, или будут, но на очень ограниченных участках трассы.

Сейчас уже 2018 год, а решить технические (не говоря уже о правовых и финансовых) проблемы пока не представляется возможным. Так, если раньше говорилось о том, что Hyperloop будет передвигаться со скоростью, превышающей скорость самолета, то сейчас непонятно, как этого можно добиться. Максимальный рекорд, поставленный Virgin Hyperloop One в 2017 составляет 387 км/ч.

Существуют железнодорожные проекты, в рамках которых разрабатываются сверхскоростные поезда, способные побить любой современный рекорд для железной дороги. И никаких тоннелей, разреженного воздуха и тому подобных вещей.

С другой стороны, вполне можно допустить, что кто-то из Hyperloop-ов все же сможет совершить прорыв, договориться с властями и запустить коммерческие рейсы уже в ближайшее время.

Та же Virgin Hyperloop One уже договорилась с правительством Индии о строительстве тестовой трассы в штате Махараштра, между городами Пуна и Мумбаи. Но сроки все равно не радуют. Тестовая трасса будет построена в течение 2-3 лет, в течение еще последующих 5-7 лет будет создана полноценная дорога. В мае компания объявила о создании компании, которая будет использовать технологии Hyperloop, но заниматься грузоперевозками, а не пассажирами.

В общем и целом, планов — громадье, но их реализация несколько задерживается. Сейчас, к сожалению, вокруг проектов Hyperloop больше шумихи, чем реальных дел.

Источник

Вакуумный поезд Hyperloop: что это такое и как он работает

Hyperloop: от Альфреда Бича до Илона Маска

История Hyperloop началась в 2013 году, когда руководитель компании Tesla Илон Маск предложил футуристическую транспортную систему, которая, по мнению предпринимателя, станет заменой устаревшей идеи о скоростных поездах.

Проект Hyperloop Илона Маска — это сверхскоростная транспортная система, которая представляет из себя «парящие» капсулы на магнитной тяге. Соединенные между собой, капсулы на огромной скорости перемещаются в вакуумной трубе, что позволяет преодолевать расстояние в 1 200 км всего за один час.

Впрочем, еще за несколько веков до Маска что-то похожее уже пытались сделать инженеры и изобретатели. К концепции, которая лежит в основе Hyperloop, ученые-физики приблизились в конце XVII века, создав первый искусственный вакуум, позже ставший основой для идеи подземных систем скоростного транспорта, вроде метро — Beach Pneumatic Transit (названа в честь изобретателя Альфреда Бича). Ее суть заключалась в том, чтобы поместить пассажиров в вагоны, которые бы перемещались по тоннелю-трубе за счет потока воздуха, создаваемого гигантскими вентиляторами. Другой ученый — Роберт Годдард — в начале XX века задумался о вакуумных поездах.

Рассуждал о новых способах передвижения и британский инженер Изамбард Брюнель. Именно он стал ближе всех к будущей сверхскоростной транспортной системе Илона Маска. В 1845 году Брюнель предложил построить на юго-западе Англии трубу, которая бы помогала разгонять поезда до фантастической тогда скорости в 110 км/ч. Однако реализовать проект в то время оказалось невозможным из-за отсутствия необходимых материалов.

В опубликованной Маском альфа-концепции Hyperloop движение капсул по трубе осуществляется благодаря линейному магнитному ускорению. Проще говоря, сравнить предложенную предпринимателем систему можно с поездами, управляемыми силой электромагнитного поля — маглев (сокращение от «магнитной левитации»). Первый коммерческий маглев появился в 1984 году в британском Бирмингеме. Он соединял международный аэропорт Бирмингема с одной из станций города.

Поиски инженеров и ученых прошлого послужили базой для разработки футуристической модели нового средства передвижения, которое могло бы за считанные минуты преодолевать большие расстояния, опережая все известные виды транспорта. Так появилась концепция Hyperloop.

Идеальная современная транспортная модель, по мнению Илона Маска, не только обеспечивает высокую скорость передвижения и безопасность, но также является экологичной и недорогой альтернативой уже существующим способам передвижения (машинам, самолетам, кораблям) и не мешает другому транспорту на этом же маршруте.

Hyperloop и волонтеры: кто реализует технологии

После публикации своей идеи Илон Маск решил не патентовать проект, а предоставить возможность участвовать в разработке Hyperloop любому желающему. Так появились компании Virgin Hyperloop и Hyperloop Transportation Technologies.

Virgin Hyperloop — американская технологическая компания, ставящая своей целью превращение идеи Маска в успешный коммерческий продукт. Компания занимается привлечением инвесторов для строительства магнитных транспортных путей и уже провела успешные испытания прототипа поезда будущего.

До 2017 года и ребрендинга (совместно с инвестиционным конгломератом Ричарда Брэнсона Virgin Group) компания называлась Hyperloop One. В совет директоров Virgin Hyperloop входят люди, работавшие вместе с Маском над проектами SpaceX, Tesla и PayPal.

Hyperloop Transportation Technologies — компания, объединяющая более 800 разработчиков с пяти континентов. Для всех энтузиастов, которые согласились воплотить идею Илона Маска в реальность, работа с Hyperloop Transportation Technologies — это неоплачиваемый фриланс с перспективой в будущем получить долю от прибыли компании.

Многие из тех, кто развивает концепцию Маска, параллельно работают в крупных корпорациях, вроде Boeing, Yahoo! и даже NASA. Процесс разработки технологии проходит в маленьких группах, куда участников распределяют по их интересам и навыкам. Общение во время работы происходит преимущественно по электронной почте, но раз в неделю команды встречаются на онлайн-обсуждениях.

Hyperloop: как он работает?

Hyperloop представляет собой цепочку капсул, напоминающих герметичные контейнеры. Капсулы перемещаются по трубе в почти полном вакууме — давление в ней равняется одной тысячной нормального атмосферного давления. Эта труба обеспечивает снижение уровня сопротивления воздуха, что позволяет Hyperloop достигать высоких скоростей.

Процесс движения Hyperloop можно разделить на три этапа:

Чтобы снизить стоимость и количество потребляемой энергии, разработчики пытались уйти от магнитной левитации и придумали иной способ передвижения кабин — за счет воздушной подушки. Чтобы упростить понимание того, как работает система, ученые сравнили перемещение капсул с движением шайбы по столу для аэрохоккея. Единственное отличие заключалось в том, что капсулы бы не плавали по воздушной поверхности, а перемещались по ней за счет электромагнитных импульсов на солнечной энергии. Но от этой идеи пришлось отказаться из-за потенциальных рисков потери управления, и разработчики вернулись к использованию магнитной левитации.

Hyperloop: что с ним не так?

Некоторые исследователи, в частности бывший химик Корнельского университета Фил Мейсон, который снимает образовательные видео о науке, рассказывали про недостатки концепции Илона Маска. В одном из роликов на YouTube Мейсон образно объяснил, как система Hyperloop может в случае незначительной поломки превратиться в «путешествие в стволе пистолета со скоростью пули» и привести к смерти всех пассажиров. Для того, чтобы наглядно продемонстрировать эту угрозу, ученый создал модель транспорта из стеклянной трубочки с выкаченным из нее воздухом и металлического шара. Эксперимент Мейсона показал, что даже небольшое разрушение отдельной капсулы может привести к разгерметизации, которая катастрофически изменит давление во всем поезде, сделав его неуправляемой пулей: Hyperloop достигнет такой скорости, что в случае аварии у пассажиров не будет шанса выжить.

С технической точки зрения некоторые исследователи оспаривают и потенциальную скорость Hyperloop. Эксперты считают, что скорость в 1 220 км/час может вызвать у пассажиров неприятные и пугающие ощущения. Тем не менее, первый пассажирский тест прототипа Hyperloop показал, что система безопасна.

На самом деле нельзя точно сказать, во сколько обойдется создание системы Hyperloop: цена будет разная для разных маршрутов из-за особенностей местности.

Hyperloop и пассажиры

До того как пригласить первых пассажиров в путешествие на поезде будущего, компания Hyperloop One провела около 400 тестов в пустыне Невада, недалеко от Лас-Вегаса. Люди на борту футуристического транспорта совершили поездку только в ноябре 2020 года, спустя семь лет после того, как Илон Маск рассказал миру о своей идее.

Первыми пассажирами прототипа Hyperloop — капсулы «Пегас» — стали сооснователь Virgin Hyperloop Джош Гигель и директор по качеству обслуживания пассажиров Сара Лучьян. Капсула с пассажирами за 15 секунд преодолела расстояние в 500 м на скорости 160 км/ч.

Тест с пассажирами вызвал много критики в интернете. Люди начали рассуждать об инновационности Hyperloop и магнитной левитации (маглев), которая позволяет транспорту перемещаться в тоннеле. Один из пользователей даже назвал систему Маска «самой ужасной высокоскоростной железной дорогой в мире», сравнив развитие Hyperloop с запуском в Англии парового локомотива Mallard, еще в 1938 году достигшего скорости 203 км/ч. Некоторые вспомнили мировой рекорд японского маглев, который в 2016 году разогнался до скорости в 603 км/ч. А первые поезда, работающие по этой системе, могли перевозить сотни пассажиров на скорости 482 км/ч уже в 1970-е. То есть, как говорят критики концепции Маска, Hyperloop — это вовсе не инновация.

Тем не менее, по мнению разработчиков, Hyperloop не стоит сравнивать ни с поездом, ни самолетом, ни с лодкой, потому что это в принципе новый вид транспорта, отличный от других средств передвижения, к которым привыкли люди. Конечно, нельзя построить что-то новое, не опираясь на изобретения прошлого. Важно только учесть все недостатки уже существующей системы и попытаться их преодолеть.

Источник