Čo je Hyperloop?

Hyperloop je koncepčný spôsob dopravy navrhnutý Elonom Muskom, ktorý by videl, ako relatívne malé struky prechádzajú vzduchotesnými trubicami, z ktorých bol čiastočne evakuovaný vzduch. Cestovaním v prostredí so zníženým tlakom môžete dosiahnuť a udržiavať rýchlosti blízke rýchlosti zvuku oveľa jednoduchšie ako pod holým nebom, čo umožňuje energeticky efektívny a rýchly transport na veľké vzdialenosti.

Problémy s modernou vysokorýchlostnou dopravou

Moderné vysokorýchlostné dopravné platformy, ako sú lietadlá a vysokorýchlostné železnice, sú primárne obmedzené rýchlosťou odporu vzduchu a odporu vzduchu. Čím rýchlejšie cestujete, tým viac vzduchu narazíte v danom časovom rámci. Útek do tohto vzduchu navyše pôsobí ako odporová sila, ktorá sa vás pokúša spomaliť. Na boj s extra odporom je potrebné použiť stále viac energie na ďalšie zvyšovanie rýchlosti, čo má za následok zvýšené spaľovanie paliva a s tým spojené zvýšenie emisií.

Hlavným spôsobom, ako minimalizovať odpor vzduchu, je navrhnúť vysoko aerodynamické tvary, ktoré umožňujú plynulé prúdenie vzduchu ponad predmet. plynulé prúdenie vysokorýchlostného vzduchu umožňuje minimalizovať odpor vzduchu a aerodynamické efekty. Lietadlá ďalej minimalizujú odpor vzduchu, ktorému čelia, tým, že lietajú vo výškach so zníženým tlakom vzduchu, s menším množstvom vzduchu, ktorý sa vytláča z cesty, a na cestovanie rovnakou rýchlosťou je potrebná menšia sila.

Ako bude fungovať hyperloop

Hyperloop je navrhnutý tak, aby fungoval v utesnenej trubici, z ktorej bola odsatá väčšina vzduchu. Navrhovaný tlak, pri ktorom by fungovala hyperloop trubica, je jeden milibar. Jeden milibar tlaku je zhruba ekvivalentný tisícine tlaku vzduchu na hladine mora alebo tlaku vzduchu vo výške 48 kilometrov.

Poznámka: Pre porovnanie, najvyššia štandardná cestovná výška pre 747 je 12,5 km, kde je tlak vzduchu 179 milibarov.

Po znížení primárneho faktora obmedzujúceho rýchlosť je ďalším problémom trenie so zemou. Väčšina pozemných vozidiel používa kolesá, ktoré spôsobujú trenie a trpia opotrebovaním. Hlavnou alternatívou je magnetická levitácia alebo maglev, ktorá funguje dobre vo vlakových systémoch, na ktorých bola implementovaná, ale prináša to vysoké náklady. Alternatívou, ktorú navrhol Musk, je použiť súpravu lyží so vzduchovým kolieskom, pri ktorej sa puzdro vznáša na vzduchovom vankúši. Táto metóda by mala byť výrazne lacnejšia ako použitie technológií maglev a zároveň by mala pomôcť minimalizovať problém stláčania vzduchu v trubici.

Keď sa puzdro pohybuje pozdĺž trubice, ktorá je len o niečo širšia ako je, nie je veľa priestoru na to, aby vzduch obchádzal von. To môže viesť k tomu, že puzdro v podstate funguje ako injekčná striekačka, čím sa vzduch pred sebou stále viac stláča. Zahrnutím kompresorového ventilátora na prednej strane podu môže byť prichádzajúci vzduch podľa potreby presmerovaný na air caster lyže a zvyšok vytlačený von zo zadnej časti pod, aby sa udržala rýchlosť.

Navrhovanou metódou zrýchlenia a spomalenia sú lineárne indukčné motory podobné tým, ktoré by sa dali nájsť vo vlaku maglev alebo v railgun. S minimálnym odporom môžu moduly v podstate kĺzať po väčšinu svojich ciest.

Celý koncept hyperloopu bol vytvorený s otvoreným zdrojom s myšlienkou povzbudiť inžiniersku komunitu, aby navrhla akékoľvek vylepšenia, s ktorými môžu prísť. To by malo viesť k lepšiemu konečnému produktu, ale znamená to, že súčasná koncepcia sa môže zmeniť skôr, ako bude jej konečná podoba.

Problémy s konceptom hyperloop

Hlavným problémom hyperloopu je, že vyžaduje úplne vzduchotesnú trubicu od začiatku až po miesto určenia. Tlak 1 milibar sa považuje za realistický a efektívny stred, kde by tvrdé vákuum bolo príliš ťažké, ale stále sa spolieha na to, že trubica zostane vzduchotesná. Existuje len malé vysvetlenie toho, čo by sa stalo, keby bola trubica poškodená v situáciách, ako je teroristický útok alebo zemetrasenie.

Aj keď je tlak vzduchu v trubici nízky, podložky hyperloop musia byť stále navrhnuté s ohľadom na aerodynamiku. Je to preto, aby sa zabránilo akémukoľvek potenciálnemu nadzvukovému prúdeniu vzduchu pri cestovaní rýchlosťou blížiacou sa rýchlosti zvuku. Aj pri tlaku vzduchu len jeden milibar je rýchlosť zvuku kľúčovým rýchlostným limitom. Na realistické cestovanie nadzvukovou rýchlosťou by bolo potrebné umiestniť trubicu do vákua.

Modul musí prejsť do štandardného tlakového prostredia na nalodenie aj vylodenie. To zvyšuje zložitosť systému a čas potrebný na prepravu.

Špecificky navrhnutý vlak SCMaglev v Japonsku preukázal maximálnu rýchlosť 603 km/h, čo je zhruba polovica oproti navrhovanému hyperloopu (1220 km/h). Bez dodatočnej zložitosti tlakových rúr a relatívnej jednoduchosti, s ktorou možno zvýšiť kapacitu vlakov, to môže byť realizovateľnejšia technológia vysokorýchlostného cestovania ako hyperloop.