Hyperloop – środek transportu na miarę przyszłości?

Czy Hyperloop będzie rozwiązaniem dla problemów transportu i komunikacji? Szybki przewóz osób i towarów jest ważny i dla ludzi, i dla firm. Obecne środki transportu mają jednak wiele ograniczeń. Z tego względu na całym świecie opracowuje się projekty transportu przyszłości, a jednym z nich jest Hyperloop. Co to takiego?

Co to jest Hyperloop?

Hyperloop to kolej magnetyczna wysokich prędkości. Jest to jeden z wielu pomysłów Elona Muska, właściciela firm takich jak Tesla, SpaceX i SolarCity. Idea stworzenia nowego środka transportu została przez niego ogłoszona w 2012 roku. Stojącym za nią zamysłem jest stworzenie pojazdów i infrastruktury łączącej w sobie szybkość podróżowania samolotem z ekonomicznością przejazdu koleją.

Pomysł podróżowania kolejami magnetycznymi nie jest nowy. Już w 1812 roku taką koncepcję zaprezentował brytyjski inżynier George Medhurst. Kilkadziesiąt lat później ideę w czyn przekuł Thomas Rammel, doprowadzając do budowy linii testowej w londyńskim Crystal Palace. Składająca się z jednego wagonu kolejka była jednak jedynie atrakcją turystyczną, która nie przetrwała próby czasu. Została rozebrana po dwóch miesiącach.

W kolejnych dekadach kolej magnetyczna była głównie przedmiotem wyobrażeń pisarzy science fiction. Realizacja takiego projektu byłaby jednak korzystna zarówno dla pasażerów, jak i przedsiębiorstw. Obecnie istniejące środki transportu mają bowiem ograniczenia, których nie da się wyeliminować.

W przypadku transportu naziemnego niemożliwymi do obejścia trudnościami są opór powietrza i siła tarcia kół o podłoże. To z jego powodu tradycyjne pociągi są w stanie rozwijać prędkość nie wyższą, niż ok. 600 km/h. Przeszkody te udało się wprawdzie pokonać, czego przykładem jest np. naddźwiękowy samochód Thrust SSC, ale wadą tego typu konstrukcji jest ogromny hałas generowany przez silniki odrzutowe.

Słabą stroną samolotów są zaś wysokie ceny paliwa. Zużywane jest ono ponadto w ogromnych ilościach, co dodatkowo podnosi koszty transportu. Dodatkowo czas zaoszczędzony na podróży jest tracony z powodu odpraw i konieczności dojazdu do miasta z lotniska oddalonego od niego niekiedy o kilkadziesiąt kilometrów.

Problemy te rozwiązać ma kolej Hyperloop. Tak jak w przypadku tradycyjnej kolei, dworce miałyby znajdować się w centrach miast. Czas podróży byłby jednak równie krótki, co w przypadku lotu. Jak jednak stworzyć coś takiego?

Zasada działania i osiągi Hyperloopa

Do stworzenia Hyperloop Elon Musk wyznaczył zespół inżynierów pracujących w kolejnym z jego przedsiębiorstw – Virgin Hyperloop. Zadaniem tej firmy jest zaprojektowanie infrastruktury potrzebnej do poruszania pociągów przyszłości.

Przestrzenią, w której poruszać będzie się kolej Hyperloop, będą tunele. Zależnie od uwarunkowań terenu i aktywności sejsmicznej w danej lokalizacji, będą one poprowadzone pod lub nad ziemią. Tunele, które zostaną zbudowane nad powierzchnią gruntu, mają być postawione na słupach.

Aby niemal całkowicie wyeliminować opór powietrza, ciśnienie w tunelach ma mieć wartość 1% ciśnienia atmosferycznego. W tym celu konieczna będzie budowa konstrukcji o szczelności porównywalnej z hermetycznością poszycia samolotów i łodzi podwodnych. Niemal zupełny brak oporu powietrza wyeliminuje również powstawanie gromu dźwiękowego.

Nie mniej istotna jest redukcja siły tarcia. Pociąg Hyperloop będzie zasysał powstałe przed nim powietrze na boki i do tyłu, tworząc tym samym poduszkę powietrzną. Pozwoli ona unosić się wagonowi na wysokość 0,5-1,33 mm.

Kolej Hyperloop ma składać się z pojazdów przypominających kapsuły. Projekt przewiduje nie tylko budowę wagonów pasażerskich, ale także towarowych. Osobowe wagony mają przewozić do 28 pasażerów, a tabor cargo do 3 samochodów.

Najbardziej interesujące jest jednak to, jak szybko będą jechać wagony Hyperloop. Prędkość, jaką będą mogły rozwijać, ma wynieść 1200 km/h. Oznacza to, że kapsuły jeździć będą poruszać się niemal tak szybko jak dźwięk, którego średnia prędkość to 1225 km/h (w powietrzu o temperaturze 15°C).

Za zmiany i utrzymanie prędkości odpowiadać będą elektromagnesy rozmieszczone na całej długości kapsuły. Z przodu i z tyłu umieści się większą ich liczbę, by pociąg Hyperloop mógł przyspieszać i zwalniać. W centralnej części wagonu elektromagnesów będzie mniej, ponieważ do utrzymania prędkości nie będzie potrzeba ich tyle, ile do jej zmiany.

Kwestie bezpieczeństwa podróżujących

Opracowanie napędu umożliwiającego szybkie podróże to jednak dopiero połowa drogi, jaką trzeba przejść, by możliwe stały się masowe podróże pociągami Hyperloop. Musk i jego inżynierowie muszą zadbać także o bezpieczeństwo, biorąc pod uwagę nie tylko warunki geologiczne, ale też ludzką psychikę.

Jednym z największych zagrożeń dla tuneli Hyperloop będą trzęsienia ziemi. Z tego względu mają być one zabezpieczone przy pomocy amortyzatorów. Jakiego typu konstrukcji możemy się spodziewać? Niewykluczone, że zespół projektowy wynajdzie zupełnie nowy rodzaj zabezpieczeń.

Jeśli jednak wykorzystana zostanie już istniejąca technologia, to być może będzie to rozwiązanie podobne do tego stosowanego w najwyższych budynkach świata. W wieżowcach takich jak Taipei 101 stosuje się kolumny i osadnice kratownicowe otaczające rdzeń drapacza chmur, które pozwalają mu się odchylać zgodnie z kierunkiem fal sejsmicznych. Dzięki temu budynek nie łamie się, lecz kołysze. Możliwe, że również tunele Hyperloop będą w razie konieczności przemieszczać się w ten sposób.

Kapsuły Hyperloop mają ponadto jeździć w odstępach czasu wynoszących kilkadziesiąt sekund. Pozwoli to im osiągnąć bezpieczny dystans 37 km od siebie, dzięki któremu możliwe będzie bezkolizyjne zatrzymanie wagonów w przypadku awarii któregoś z nich lub rozszczelnienia się tunelu. Pozostawienie niewielkiej ilości powietrza zabezpieczy ponadto tunel na wypadek uszkodzenia. Jego całkowity brak w przypadku rozszczelnienia doprowadziłby do katastrofy.

Masowy transport wiąże się też z koniecznością zapewnienia komfortu podróżnym. Będą oni podróżować w pozycji półleżącej. W ten sposób zredukowane zostanie przeciążenie powstałe w wyniku przyspieszenia. Ma ono być na takim poziomie, jak podczas startu samolotu.

Podróż w zamkniętej szczelnie metalowej rurze dla wielu osób może być trudna do zniesienia. Z tego względu na wewnętrznych ścianach wagonów będą zamontowane ekrany wyświetlające krajobrazy. W fotelach znajdą się natomiast wyświetlacze dające dostęp do serwisów rozrywkowych.

Pierwsze testy z ludźmi na pokładzie

Zapewne wiele osób z niecierpliwością czeka na realizację projektu Hyperloop. Kiedy taki pociąg ruszy? Zapewne nieprędko. Na razie odbyły się pierwsze testy. 9 listopada 2020 roku na pustyni w amerykańskim stanie Nevada dwie osoby pokonały dystans 500 m.

Załogę stanowili dyrektor ds. technologii Virgin Hyperloop Josh Giegel i dyrektorka działu obsługi pasażerów Sara Luchian. Obie osoby znajdujące się w kapsule Pegasus przejechały bezpiecznie ustalony dystans. Jednakże prędkość, z jaką pojechała kapsuła, wyniosła jedynie 160 km/h.

Nevomo – polska firma opracowująca technologię Hyperloop

Zainteresowanie nowymi efektywnymi rodzajami transportu wykazuje nie tylko Elon Musk. Hyperloop jest przedmiotem badań firm z całego świata. Polskie Nevomo to przedsiębiorstwo złożone z osób z doświadczeniem zawodowym zdobytym w koncernach takich jak Bombardier czy podczas prac nad japońską siecią Shinkansen.

Nevomo proponuje 3-etapowy rozwój transportu przyszłości. Pierwszym miałaby być kolej Magrail. Pociągi poruszałyby się po już istniejących torach. Dzięki wykorzystaniu poduszek magnetycznych byłyby w stanie jeździć z prędkością do 550 km/h. Drugim stadium ma być Hyperrail. Kolej ta również korzystałaby z istniejącej już infrastruktury, jeżdżąc jednak nawet 1000 km/h. Ostatnią fazą rozwoju byłyby właśnie Hyperloop.

Pierwszy lot samolotu braci Wright trwał 12 sekund, a pokonany dystans wyniósł 36,5 m. Ponad 100 lat później okrążające Ziemię samoloty naddźwiękowe są rzeczywistością, o jakiej Orville i Wilbur Wright w 1903 roku nie śnili. Czy tak samo będzie z Hyperloop? To jak najbardziej możliwe. Choć dziś trudno sobie to wyobrazić, być może za kilkadziesiąt lat jeżdżące z zawrotną prędkością pociągi Hyperloop będą codziennością – taką samą, jak dziś samoloty czy samochody.