Po raz pierwszy dopracowany jako koncepcja przez założyciela Tesli i SpaceX Elona Muska w 2012 roku, hyperloop jest reklamowany jako przyszłość transportu pasażerskiego.
Dla niewtajemniczonych hyperloop to szybki system transportu pasażerskiego, który obejmuje uszczelnioną rurę, przez którą poruszają się szybkie kapsuły, skracając czas podróży. Na przykład podróż z Londynu do Edynburga – która w pociągu trwa ponad cztery godziny – teoretycznie zajęłaby tylko 30 minut.
Musk od tego czasu zachęca start-upy i projekty prowadzone przez studentów do tworzenia własnych wersji hyperloop. Szybki system wykorzystuje wersję lewitacji magnetycznej, ale co to jest i jak działa?
Czym jest lewitacja magnetyczna?
Lewitacja magnetyczna lub maglev polega na tym, że obiekt zawieszony jest w powietrzu przy użyciu wyłącznie pól magnetycznych i żadnego innego wsparcia.
Wraz z superszybkimi pociągami maglev, lewitacja magnetyczna ma różne zastosowania inżynieryjne, w tym łożyska magnetyczne. Może być również używany do celów wyświetlania i nowości, takich jak pływające głośniki.
Jak działa lewitacja magnetyczna?
Najbardziej znanym zastosowaniem lewitacji magnetycznej są pociągi maglev. Obecnie tylko w kilku krajach, w tym w Chinach i Japonii, pociągi Maglev są najszybsze na świecie, osiągając rekordową prędkość 375 mil na godzinę (603 km/h). Jednak systemy pociągów są niezwykle drogie w budowie i często kończą się marnieniem jako mało używane projekty próżności.
Zdjęcie: Departament EnergiiIstnieją dwa główne rodzaje technologii pociągów maglev – zawieszenie elektromagnetyczne (EMS) i zawieszenie elektrodynamiczne (EDS).
EMS wykorzystuje elektronicznie sterowane elektromagnesy w pociągu, aby przyciągnąć go do magnetycznego toru stalowego, podczas gdy EDS wykorzystuje nadprzewodzące elektromagnesy zarówno w pociągu, jak i szynie, aby wytworzyć wzajemnie odpychającą się siłę, która sprawia, że wagony lewitują.
Wariant technologii EDS – stosowany w systemie Inductrack – wykorzystuje szereg magnesów trwałych na spodzie pociągu zamiast zasilanych elektromagnesów lub chłodzonych magnesów nadprzewodzących. Jest to również znane jako technologia pasywnej lewitacji magnetycznej.
Jak Hyperloop wykorzystuje lewitację magnetyczną?
W pierwotnej koncepcji Muska strąki unosiły się na warstwie sprężonego powietrza, podobnie jak krążki unoszące się na stole do cymbergaja. Jednak nowsza wersja technologii Hyperloop Transportation Technologies (HTT) – jednej z dwóch firm prowadzących wyścig hyperloop – wykorzystuje pasywną lewitację magnetyczną, aby osiągnąć ten sam efekt.
Źródło zdjęcia: HyperloopTTTechnologia została licencjonowana przez firmę HTT od Lawrence Livermore National Labs (LLNL), która opracowała ją jako część systemu Inductrack. Uważa się, że ta metoda jest tańsza i bezpieczniejsza niż tradycyjne systemy maglev.
Dzięki tej metodzie magnesy są umieszczane na spodzie kapsułek w układzie Halbacha. Skupia to siłę magnetyczną magnesów po jednej stronie tablicy, jednocześnie prawie całkowicie niwelując pole po drugiej stronie. Te pola magnetyczne powodują, że strąki unoszą się, gdy przechodzą nad cewkami elektromagnetycznymi osadzonymi w torze. Nacisk z silników liniowych napędza kapsuły do przodu.
Główny rywal HTT, Hyperloop One, używa również pasywnego systemu lewitacji magnetycznej, w którym magnesy stałe po stronie kapsuły odpychają pasywny tor, a jedyna energia wejściowa pochodzi z prędkości kapsuły.
Źródło zdjęcia: Virgin HyperloopW przypadku obu systemów ciśnienie powietrza w tunelach jest obniżane za pomocą pomp powietrznych, aby wspomóc ruch kapsuł. Niskie ciśnienie powietrza drastycznie zmniejsza opór, dzięki czemu do osiągnięcia najwyższych prędkości potrzebna jest stosunkowo niewielka ilość energii elektrycznej.
Postęp Hyperloop
Teraz, gdy rozumiemy lewitację magnetyczną, nadszedł czas, aby przyjrzeć się postępom poczynionym przez firmy w rozszerzaniu technologii do ogólnego użytku.
W ekscytujących wiadomościach, Hyperloop Virgin bezpiecznie przetransportował dwóch pasażerów na dwumiejscowym Pod-2. Ten pojazd jest znacznie mniejszą wersją tego, czego później oczekujemy od firmy. Zgodnie z przewidywaniami Virgin, pewnego dnia zobaczymy 28-miejscowy pojazd osobowy.
Obecny model osiągnął tylko 107 mil na godzinę, ale zrobił to bezpiecznie i nazwiemy to zwycięstwem dla nowej technologii.
Oczywiście Elon Musk nie pozwala Virgin przejąć całej chwały Hyperloop. W lipcu tego roku Musk napisał na Twitterze, że nie może się doczekać zbudowania 10-kilometrowego tunelu z kilkoma krzywymi, aby lepiej naśladować rzeczywiste podróże Hyperloop.
Przyszłość Hyperloopa
Przy tak wielkich postępach, jakie zaszły w 2020 roku, naturalne jest zastanawianie się, kiedy zobaczymy, jak system transportu będzie w pełni wykorzystywany. Jest jeszcze za wcześnie, by szczerze powiedzieć. Technologia jest niezwykle kosztowna i wciąż jeszcze długa droga do osiągnięcia przewidywanych prędkości, do których naukowcy i inżynierowie uważają, że jest zdolna.
Póki co, będziemy nadal obserwować postępy i informować Was o najnowszych osiągnięciach transportów opartych na lewitacji magnetycznej, takich jak Hyperloop.