Hyperloop — скорое будущее или безумная мечта Илона Маска?

Почему все вокруг без ума от поездов на магнитной подушке



Tesla, Pay Pal, SpaceX, Hyperloop... Вы знаете кого-то, кто не слышал ни одно из этих названий? Даже те, кому неинтересны новости из мира высоких технологий, наверняка, не раз видели сюжеты об электромобилях Tesla или об очередном запуске многоразового транспортного корабля Falcon корпорации SpaceX в выпусках новостей по телевизору.

А для людей, которые совершают покупки в интернет-магазинах, присматриваются к новинкам автомобильного рынка, интересуются достижениями науки и техники, все эти названия уже стали символами прогресса. А человек, с чьим именем ассоциируются Pay Pal, Tesla Motors, SpaceX и Hyperloop — американский предприниматель Илон Маск, несомненный авторитет и один из героев современности.
Прямо сейчас, мы наблюдаем важный и, возможно, переломный период для одного из проектов Илона Маска — Hyperloop.
Уже ведутся испытания первых прототипов Hyperloop на трассе, инженеры из разных стран мира разрабатывают свои версии «поездов будущего», и очень скоро станет ясно, насколько близка к воплощению эта технология. Самое время освежить в памяти подробности об этом проекте.
Hyperloop — что это такое и как работает?
Если описывать коротко и без подробностей, то транспортная система Hyperloop выглядит так: между начальной и конечной точками маршрута построена труба большого диаметра. Внутри этой трубы перемещается специальная капсула (pod, как назвали её разработчики).

Пассажиры, решившие путешествовать при помощи Hyperloop, будут преодолевать расстояние длиной 1200 километров за один час. Устройство, применяемые технологии и другие технические подробности мы рассмотрим чуть позже.
Изображение: HTT
История Hyperloop
Идея

Илон Маск описывает возникновение идеи сверхзвукового транспорта как свою реакцию на проект строительства властями штата Калифорния скоростного участка железной дороги между городами Лос-Анджелес и Сан-Франциско. Маск посчитал, что получившийся в итоге скоростной поезд будет слишком дорогим и недостаточно быстрым для штата, где расположена Кремниевая долина — известный во всём мире символ высоких технологий и научно-технического прогресса.
Альфа-концепция

В 2012 году инженеры компаний Илона Маска SpaceX и Tesla Motors разработали концепцию «транспортного средства пятого вида» и представили её публике. Руководитель компаний и автор идеи предложил всем заинтересованным принять участие в обсуждении и поиске путей для усовершенствования Hyperloop. Было объявлено, что далее проект будет развиваться по модели open source.

Для дальнейшей разработки и развития нового вида транспорта были созданы компании Hyperloop One (сначала называлась Hyperloop Technologies) и Hyperloop Transportation Technologies (HTT). Сам Илон Маск заявил, что не будет активно участвовать в разработке и внедрении Hyperloop, сосредоточившись на космическом проекте SpaceX и электромобилях Tesla.
Hyperloop One
Эта компания активно привлекает средства инвесторов для постройки действующего участка сверхзвукового транспорта на маршруте между Лос-Анджелесом и Лас-Вегасом, а также в городах Европы и Азии. В совет директоров Hyperloop One входят люди, близкие Илону Маску и работавшие с ним в компаниях SpaceX, Tesla и Pay Pal. Отдел разработки включает в себя более ста инженеров. Cегодня приоритетом компании является «грузовое» ответвление технологии — cargoloop.
Hyperloop Transportation Technologies
Группа разработчиков состоит из инженеров, проживающих в разных уголках Соединённых Штатов. Работают они в формате частичной занятости, обмениваясь мнениями и координируя свою деятельность на еженедельных телеконференциях.

Интересно, что специалисты HTT работают бесплатно, ожидая в перспективе получить долю в прибыли компании. В прошлом году было объявлено, что состоялась сделка между Hyperloop Transportation Technologies и владельцами земельных участков на маршруте между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско для постройки тестового участка Hyperloop.
Трасса для испытаний Hyperloop One
Волонтёры, энтузиасты, студенты и другие разработчики

В 2015 году компания SpaceX объявила конкурс Hyperloop Pod Competition на создание прототипа полноразмерной капсулы, пригодной для перевозки пассажиров. Победители, которых отобрало жюри, состоящее из инженеров компании Илона Маска, в финале конкурса испытают свою разработку на тестовом участке трассы. Поступило более тысячи заявок, но в итоговом заезде, запланированном на начало 2017 года в городе Хоторн (там расположена штаб-квартира SpaceX и построен участок тестовой трассы), примут участие только тридцать команд.

Компания SpaceX уже анонсировала следующий этап конкурса капсул для сверхзвукового поезда — Hyperloop Pod Competition II. Как сообщается, целью этого соревнования будет определение единственной характеристики капсулы — максимальной скорости.
Устройство Hyperloop
Согласно первоначальной концепции, представленной в 2012 году, капсула, которая перемещается в стальной трубе, будет оснащена специальными «аэролыжами» — и благодаря им сможет приподниматься для скольжения над поверхностью трассы.
От применения магнитной левитации, когда зазор между корпусом капсулы и трассой создаётся при помощи магнитного поля, было решено отказаться из-за дороговизны и большого потребления энергии.

Но далее, в процессе развития идеи, эта технология вновь возникла в планах разработчиков. Причина — возможность потери управления капсулой, скользящей на воздушной подушке, и результаты компьютерного моделирования, согласно которым pod будет склонен к вращению вокруг продольной оси.

Первые прототипы, использующие магнитную левитацию, уже испытаны. Как, например, разработка команды студентов Университета Цинциннати в США (на видео). «Отрыв от земли» в их проекте обеспечивают восемь двигателей.

Разгон и торможение капсулы производят линейные индукционные двигатели. Они размещаются в трубе, на расстоянии друг от друга. Статор этих двигателей расположен в капсуле. Таким образом, pod, передвигаясь над двигателем, будет получать импульс ускорения или, наоборот, замедлять скорость.
Излишки электроэнергии, вырабатываемые транспортной системой, будут продаваться на рынке, повышая экономическую эффективность Hyperloop в целом.
Для питания двигателей электроэнергией сверху на трубе будут размещены солнечные панели. По расчетам инженеров SpaceX, энергии, вырабатываемой фотоэлементами, будет хватать с избытком для всех нужд транспортной системы. Кроме того, во время торможения капсулы кинетическая энергия при помощи тех же линейных двигателей будет преобразована в электрическую.

Для того, чтобы преодолеть сопротивление воздуха, которое становится весьма серьёзным препятствием для капсулы, летящей со сверхзвуковой скоростью, создатели Hyperloop предусмотрели встроенный канальный вентилятор, воздушный компрессор и систему воздуховодов в передней части транспортного средства. Предназначение этих устройств и приспособлений — перемещение воздушного потока перед капсулой, назад по ходу движения.

Ещё одна «уловка» создателей Hyperloop для снижения сопротивления воздуха состоит в том, что в стальной трубе будет поддерживаться сильное разрежение (давление, составляющее одну тысячную часть атмосферного). По словам Илона Маска, при возведении системы Hyperloop на Марсе (да, уже есть и такие планы) из-за гораздо более разрежённой атмосферы на Красной планете необходимость в стальной трубе отпадёт, и капсулы будут передвигаться в открытом пространстве.
Илон Маск явно не собирается останавливаться на достигнутом
Критика
Сразу после публикации первой версии концепции Hyperloop среди специалистов, инженеров и учёных разгорелись споры о жизнеспособности, экономической эффективности и безопасности нового вида транспорта. Приведём некоторые из доводов противников и критиков Hyperloop.

Есть сомнения в том, что заявляемая Илоном Маском экономическая выгода проекта может быть достигнута — затраты на проект слишком непредсказуемы и в результате возведение транспортной системы может оказаться очень дорогостоящим мероприятием.
Некоторые исследователи полагают, что расчёты, по которым всю электроэнергию для питания Hyperloop будут вырабатывать солнечные батареи, неверны. И потребляемая транспортной системой энергия будет больше той, которую можно получить от солнца.
Пригодность этого вида транспорта для перевозки людей тоже ставится под сомнение. Хотя, по словам создателей Hyperloop, перегрузки, которые пассажиры будут испытывать при ускорении и торможении капсулы, не будут превышать подобные при взлёте и посадке обычного пассажирского авиалайнера (а количество таких моментов не будет превышать двух-трёх за поездку), но всё время, пока капсула движется, человеку придётся провести пристёгнутым ремнями, в кресле, без возможности встать, чтобы размяться или, например, посетить туалет.
Существует опасность разгерметизации: если капсула, находящаяся в движении, потеряет герметичность — все пассажиры мгновенно погибнут от вакуума, проникшего в салон капсулы.
Разрежение, которое необходимо поддерживать в трубе, потребует работы очень мощных вакуумных насосов. Человечество просто не создавало вакуумных насосов такой мощности! И само по себе проектирование и производство подобных механизмов — достаточно серьёзный вызов.

Кроме того, если в результате крушения или преднамеренных действий злоумышленников на каком-либо участке трубопровода возникнет брешь, то во всей трубе возникнет ударная волна, которая будет распространяться со скоростью звука. И все люди, находящиеся внутри транспортной системы Hyperloop, погибнут.

Вибрация. Все сегменты трубопровода должны быть очень точно соединены. Малейшее их искривление и нарушение соосности приведёт к возникновению нарастающих колебаний, которые, в свою очередь, приведут к полной потере контроля над движением капсулы. К нарушениям геометрии трубопровода может привести, например, тепловое расширение стальных труб.
Можно найти ещё множество аргументов, звучащих от критиков Hyperloop. Но, наверное, всем, кто сомневается, стоит подождать первых полноценных испытаний сверхзвуковых поездов. Испытаний, которые расставят точки над i.

Также стоит вспомнить о том, что на заре авиации энтузиасты выслушивали очень похожие оценки критиков и противников полётов на аппаратах тяжелее воздуха. Но сегодня мы без особых волнений прибегаем к услугам авиакомпаний, забыв про все доводы скептиков.
Авторы этого видео предлагают вместе совершить поездку на Hyperloop. Пробуем?
Hyperloop в России
Венчурные фонды и инвестиционные группы, принадлежащие российским бизнесменам, также финансируют проект сверхзвукового транспорта Илона Маска.

Так, известно об участии компаний Виктора Вексельберга в финансировании Hyperloop Transportation Technologies. Компания Oerlikon Leybold Vacuum, контролируемая российским бизнесменом, примет участие в поставках оборудования для создания вакуума в транспортной системе.

Венчурный фонд Caspian VC Partners разместил свои активы уже в третьем раунде финансирования компании Hyperloop One. Таким образом, по результатам сделки руководитель Caspian VC Partners Зиявудин Магомедов вошёл в состав совета директоров американской компании.
Hyperloop в России поддерживается на государственном уровне.
Встречаясь с руководителем компании Hyperloop One в рамках XX Международного экономического форума в Петербурге, Владимир Путин обещал оказать поддержку проекту Hyperloop в России. Но, по словам пресс-секретаря главы государства, о финансировании тут речь не идёт, поскольку это инвестиционный проект.

Одна из последних записей в блоге на сайте компании Hyperloop One гласит, что глава компании провел встречу с руководителями Министерства Транспорта РФ. На уровне меморандума о намерениях достигнута договорённость о разработке и постройке транспортных маршрутов в Подмосковье — между аэропортами и Новой Москвой, а также на Дальнем Востоке — между строящимся российским транспортным узлом в Зарубино и китайским Хуньчунем.

Проявила интерес к Hyperloop и государственная компания «РЖД», которая создала рабочую группу с Hyperloop One для обсуждения вопросов создания скоростных вакуумных поездов. Сообщается, что американская компания заказала у института «МосгортрансНИИпроект» разработку возможных транспортных коридоров в России.
Почему мы с интересом следим за развитием Hyperloop? Чем эта идея привлекает?
Наверное, в немалой степени интерес к сверхскоростным поездам в вакуумных трубах связан с именем автора — Илона Маска. Этот бизнесмен, изобретатель и организатор имеет репутацию человека, «который может». Наблюдая за успехами Илона Маска в интернет-бизнесе, космонавтике и автомобилестроении, невозможно представить, что его очередной проект может закончится провалом.

Для понимания того, насколько Hyperloop актуален, полезен и перспективен, стоит обратиться к словам Илона Маска, которые тот произнёс, представляя первую концепцию нового вида транспорта в 2012 году:

«Если мы собираемся вкладывать большие деньги в создание новой транспортной системы, то и отдача от этих инвестиций должна быть не меньшего размера. В сравнении с другими видами транспорта, наша разработка должна быть: безопаснее; быстрее; дешевле; удобнее; менее зависима от погоды; генерировать энергию для собственного питания в полной мере; устойчива к землетрясениям; защищена по всей длине маршрута».

Разве не прекрасно было бы получить новый вид транспорта с такими характеристиками? И разве можно сомневаться в словах человека, который привык ставить цели и неуклонно их добиваться?
Текст: Александр Барашков специально для Rusbase.






Светлана Зыкова