Kaj je Hyperloop?

Hyperloop je konceptualni način prevoza, ki ga je predlagal Elon Musk, pri katerem bi relativno majhni stroki potovali skozi nepredušne cevi, ki so bile delno evakuirane iz zraka. S potovanjem v okolju z zmanjšanim tlakom lahko veliko lažje dosežete in vzdržujete hitrost blizu hitrosti zvoka kot na prostem, kar omogoča energetsko učinkovit in hiter transport na dolge razdalje.

Težave s sodobnim hitrim prevozom

Sodobne visokohitrostne transportne platforme, kot so letala in hitre železnice, so predvsem hitrost omejene z zračnim uporom in uporom. Hitreje kot potujete, več zraka naletite na določeno časovno obdobje. Tekanje v ta dodatni zrak deluje kot uporna sila, ki vas poskuša upočasniti. Za boj proti dodatnemu uporu je treba porabiti vedno več moči za nadaljnje povečanje hitrosti, kar povzroči povečano izgorevanje goriva in s tem povezano povečanje emisij.

Glavni način za zmanjšanje zračnega upora je oblikovanje visoko aerodinamičnih oblik, ki omogočajo nemoten pretok zraka čez predmet. gladek pretok zraka visoke hitrosti omogoča minimalen zračni upor in učinke upora. Letala dodatno zmanjšajo zračni upor, s katerim se soočajo, tako da letijo na višinah z zmanjšanim zračnim tlakom, z manj zraka, ki ga je treba potisniti s poti, manj sile je potrebna za potovanje z enako hitrostjo.

Kako bo Hyperloop deloval

Hyperloop je zasnovan za delovanje v zaprti cevi, iz katere je izsesana večina zraka. Predlagani tlak, pri katerem bi delovala cev s hiperzanko, je en milibar. En milibar tlaka je približno enak tisočinki zračnega tlaka na morski gladini ali zračnega tlaka na nadmorski višini 48 kilometrov.

Opomba: Za primerjavo, najvišja standardna višina križarjenja za 747 je 12,5 km, kjer je zračni tlak 179 milibarov.

Po zmanjšanju primarnega omejevalnega faktorja hitrosti je naslednja težava trenje ob tla. Večina kopenskih vozil uporablja kolesa, ki povzročajo trenje in trpijo zaradi obrabe. Glavna alternativa temu je magnetna levitacija ali maglev, ki dobro deluje v sistemih vlakov, na katerih je bil implementiran, vendar ima visoke stroške. Alternativa, ki jo predlaga Musk, je uporaba kompleta zračnih smuči, ki vključujejo pod, ki plava na zračni blazini. Ta metoda bi morala biti bistveno cenejša od uporabe magnetnih tehnologij, hkrati pa bi pomagala zmanjšati težavo stiskanja zraka v cevi.

Ker strok potuje po cevi, ki je le malo širša, kot je, ni veliko prostora, da bi zrak šel okoli zunaj. To lahko privede do tega, da strok v bistvu deluje kot brizga in vedno bolj stiska zrak pred seboj. Z vključitvijo ventilatorja kompresorja na sprednji strani stroka se lahko vhodni zrak po potrebi preusmeri na smuči zračnega kolesca, preostanek pa potisne iz zadnjega dela podstavka, da pomaga ohranjati hitrost.

Predlagana metoda pospeševanja in upočasnjevanja so linearni asinhroni motorji, podobni tistim, ki bi jih našli na vlaku na maglev ali v železniški puški. Z minimalnim uporom lahko stroki v bistvu drsijo večino svojih potovanj.

Celoten koncept hiperzanke je bil odprtokoden z idejo, da bi spodbudili inženirsko skupnost, da predlaga vse izboljšave, do katerih lahko pride. To bi moralo voditi do vrhunskega končnega izdelka, vendar pomeni, da se lahko trenutni koncept spremeni pred njegovo končno obliko.

Težave s konceptom hiperzanke

Glavna težava hiperzanke je, da zahteva popolnoma nepredušno cev od izvora do cilja. Tlak 1 milibar se obravnava kot realistična in učinkovita sredina, kjer bi bil trd vakuum preprosto pretežak, vendar se to še vedno zanaša na to, da cev ostane nepredušna. Malo je razlage, kaj bi se zgodilo, če bi bila cev poškodovana v situacijah, kot sta teroristični napad ali potres.

Čeprav je zračni tlak v cevi nizek, morajo biti stroki Hyperloop še vedno zasnovani z mislijo na aerodinamiko. S tem se izognete morebitnim nadzvočnim zračnim tokovom, ko potujete s hitrostmi, ki se približujejo hitrosti zvoka. Tudi pri zračnem tlaku le enega milibara je hitrost zvoka ključna omejitev hitrosti. Za realistično potovanje z nadzvočno hitrostjo bi bilo treba cev postaviti pod vakuum.

Stroj mora preiti v standardno tlačno okolje za vkrcanje in izkrcanje. To povečuje kompleksnost sistema in čas, potreben za transport.

Posebej zasnovan vlak SCMaglev na Japonskem je pokazal najvišjo hitrost 603 km/h, kar je približno polovico manj kot pri predlogu hyperloop (1220 km/h). Brez dodatne zapletenosti cevi pod tlakom in z relativno lahkoto, s katero je mogoče povečati zmogljivost vlakov, je to morda bolj izvedljiva tehnologija hitrega potovanja kot hiperzanka.