Co je Hyperloop?

Hyperloop je koncepční způsob dopravy navržený Elonem Muskem, který by viděl, jak relativně malé kapsle cestují vzduchotěsnými trubicemi, z nichž byl částečně evakuován vzduch. Cestováním v prostředí se sníženým tlakem můžete dosáhnout a udržovat rychlosti blízké rychlosti zvuku mnohem snadněji než pod širým nebem, což umožňuje energeticky efektivní a rychlou přepravu na dlouhé vzdálenosti.

Problémy s moderní vysokorychlostní dopravou

Moderní vysokorychlostní dopravní platformy, jako jsou letadla a vysokorychlostní železnice, jsou primárně omezeny rychlostí odporu vzduchu a odporu vzduchu. Čím rychleji cestujete, tím více vzduchu narazíte v daném časovém rámci. Běh do tohoto vzduchu navíc působí jako odporná síla, která se vás pokouší zpomalit. Pro boj s nadbytečným odporem je nutné použít stále více výkonu k dalšímu zvyšování rychlosti, což má za následek zvýšené spalování paliva a související nárůst emisí.

Hlavním způsobem, jak minimalizovat odpor vzduchu, je navrhnout vysoce aerodynamické tvary, které umožňují plynulé proudění vzduchu přes předmět. hladký proud vysokorychlostního vzduchu umožňuje minimalizovat odpor vzduchu a aerodynamické efekty. Letouny dále minimalizují odpor vzduchu, kterému čelí, tím, že létají ve výškách se sníženým tlakem vzduchu, s menším množstvím vzduchu, který se vytlačuje z cesty, a k letu stejnou rychlostí je potřeba menší síla.

Jak bude hyperloop fungovat

Hyperloop je navržen tak, aby fungoval v utěsněné trubici, ze které byla odsáta většina vzduchu. Navrhovaný tlak, při kterém by hyperloop trubice fungovala, je jeden milibar. Jeden milibar tlaku je zhruba ekvivalentní jedné tisícině tlaku vzduchu na hladině moře nebo tlaku vzduchu ve výšce 48 kilometrů.

Poznámka: Pro srovnání, nejvyšší standardní cestovní výška pro 747 je 12,5 km, kde je tlak vzduchu 179 milibarů.

Po snížení primárního faktoru omezení rychlosti je dalším problémem tření se zemí. Většina pozemních vozidel používá kola, která vytvářejí tření a trpí opotřebením. Hlavní alternativou k tomu je magnetická levitace nebo maglev, to funguje dobře ve vlakových systémech, na kterých bylo implementováno, ale přichází s vysokými náklady. Alternativou navrženou Muskem je použití sady air caster lyží, které zahrnují podvěs plovoucí na vzduchovém polštáři. Tato metoda by měla být výrazně levnější než použití technologií maglev a zároveň by měla pomoci minimalizovat problém se stlačováním vzduchu v trubici.

Jak se pouzdro pohybuje po trubici, která je jen o něco širší, než je, není mnoho prostoru pro proudění vzduchu ven. To může vést k tomu, že pod v podstatě funguje jako injekční stříkačka a stlačuje vzduch před sebou stále více. Začleněním ventilátoru kompresoru do přední části podu může být přiváděný vzduch podle potřeby přesměrován na lyže air caster a zbytek vytlačen ze zadní části pouzdra, aby pomohl udržet rychlost.

Navrhovanou metodou zrychlení a zpomalení jsou lineární indukční motory podobné tomu, co by bylo možné nalézt ve vlaku maglev nebo v railgunu. S minimálním odporem mohou moduly v podstatě klouzat po většinu svých cest.

Celý koncept hyperloopu byl vytvořen jako open-source s cílem povzbudit inženýrskou komunitu, aby navrhla všechna vylepšení, se kterými mohou přijít. To by mělo vést k lepšímu konečnému produktu, ale znamená to, že stávající koncept může být změněn dříve, než bude jeho konečná podoba.

Problémy s konceptem hyperloop

Hlavním problémem hyperloopu je, že vyžaduje plně vzduchotěsnou trubici od počátku až po místo určení. Tlak 1 milibar je považován za realistickou a efektivní střední cestu, kde by tvrdé vakuum bylo příliš obtížné, ale stále závisí na tom, aby trubice zůstala vzduchotěsná. Existuje jen malé vysvětlení toho, co by se stalo, kdyby byla trubice poškozena v situacích, jako je teroristický útok nebo zemětřesení.

I když je tlak vzduchu v trubici nízký, musí být hyperloop pody stále navrženy s ohledem na aerodynamiku. Je to proto, aby se zabránilo jakémukoli potenciálnímu nadzvukovému proudění vzduchu při cestování rychlostí blížící se rychlosti zvuku. I při tlaku vzduchu jen jeden milibar je rychlost zvuku klíčovým rychlostním limitem. Aby bylo možné realisticky cestovat nadzvukovou rychlostí, musela by být trubice umístěna do vakua.

Pro nalodění i vylodění je třeba, aby modul přešel do standardního tlakového prostředí. To zvyšuje složitost systému a čas potřebný pro přepravu.

Speciálně navržený vlak SCMaglev v Japonsku prokázal maximální rychlost 603 km/h, což je zhruba poloviční rychlost oproti navrhovanému hyperloopu (1220 km/h). Bez přidané složitosti tlakových trubek a s relativní snadností, se kterou lze zvýšit kapacitu vlaků, to může být schůdnější technologie vysokorychlostního cestování než hyperloop.