Заварил всю эту кашу знаменитый миллиардер-инноватор, владелец компаний SpaceX и Tesla Motors Илон Маск. Дело в том, что в Калифорнии к 2029 году собираются построить скоростную железную дорогу за 68,4 млрд долларов, причем она будет самой дорогой и медленной из мировых скоростных железных дорог.
Маска этот проект так взбесил, что в июле 2012 года он заявил журналистам, что придумает новый вид транспорта, вдвое быстрее самолета. И вдесятеро дешевле калифорнийской «скоростной» железки.
Слова в интервью не остались просто словами. Год спустя на сайте SpaceX появился документ, озаглавленный Hyperloop Alpha. На его 58 страницах подробно описывается концепция транспортного средства в виде капсулы, движущейся в трубе, содержащей разреженный воздух.
Все-таки быстрее самолета
С технической стороны проект выглядит весьма продуманно – по крайней мере, для неспециалистов. В Hyperloop Alpha описан ряд ключевых решений:
- Расчетная скорость капсулы указана как 1220 км/ч, что составляет 0,99 M, то есть чуть меньше скорости звука при 200C.
- Туннель из гибко соединенных секций монтируется на шестиметровых сваях, каждая секция демпфируется по трем осям для защиты от землетрясений и температурных деформаций.
- Капсула приводится в движение линейным электродвигателем, ротор которого представляет собой алюминиевую пластину длиной 15 м, установленную в капсуле, а статор – электромагниты длиной 4 км, расположенные в туннеле через каждые 110 км.
- Для снижения лобового сопротивления в туннеле поддерживается форвакуум – давление воздуха в 0,001 атмосферы.
- Набегающий воздух засасывается компрессором в носовой части капсулы. Часть воздуха идет на дыхание пассажиров, часть запасается в сжатом виде, часть выбрасывается под капсулу для создания воздушной подушки, и еще часть выбрасывается из заднего сопла для стабилизации капсулы.
- При прохождении компрессора воздух нагревается до 5830C, и охлаждается в интеркулере с помощью запасенной на борту воды, расход 0,39 кг/c.
- Поверх каждого туннеля будут установлены солнечные батареи, выработка которых значительно превысит потребление самого Hyperloop. Излишки энергии можно будет продавать.
Магниты вместо воздушной подушки
Почти сразу после выпуска Hyperloop Alpha нашлись энтузиасты, возмечтавшие стать современными братьями Райт. Первым в авантюру Маска ввязался Шервин Пишевар, основав совместно с еще несколькими венчурными инвесторами компанию Hyperloop One. Некогда эти люди уже успели заработать на таких «единорогах» как Uber, Palantir и PayPal, а, значит, чутье у них есть.
Параллельно стартовал проект Jumpstarter Inc., компании, исповедующей принципы краудсорсинга, то есть работы на распределенных ресурсах. Провели голосование у себя на сайте, нашли сотню желающих принять участие в обмен на долю в будущей прибыли. Так появилась компания Hyperloop Transportation Technologies (HTT).
В HTT решили отказаться от воздушной подушки и перейти на более надежную и экономичную пассивную магнитную левитацию. Суть ее в том, что в пол капсулы вмонтированы постоянные магниты, объединенные в сборки Хальбаха. Эта конфигурация примечательна тем, что магнитное поле с одной стороны усиливается, а с другой – ослабляется.
Наконец, неожиданно для всех, компания SpaceX заявила о том, что и она собирается строить Hyperloop – и это после слов Маска, что он не заинтересован сам заниматься этим проектом.
Как спастись – непонятно
Как и любое изобретение, явно опережающее свое время, Hyperloop вызвал град насмешек и критики как со стороны техногиков, так и инженерного сообщества.
Безопасность. Самая главная, пожалуй, проблема Hyperloop. Алюминиевая капсула, летящая по трубе со скоростью пули? Стоит отказать воздушной подушке, и возгорание неизбежно. Двери можно открыть только на станции? Самостоятельно пассажиры не выберутся, надо резать туннель. И это только малая часть вопросов по безопасности.
Повороты. Проложить маршрут по прямой очевидно не выйдет. Маск предлагает ставить туннель на сваях вдоль существующих дорог, чтобы избежать чрезмерных затрат на выкуп земли и сглаживание ландшафта. Повороты неизбежны, как их будет проходить капсула на субзвуковых скоростях – неизвестно.
Стабилизация. Компьютерное моделирование Hyperloop Alpha показало, что технически проект осуществим, но есть ряд проблем. И самая насущная, это стабилизация капсулы в туннеле. Вибрация, отскоки от стен, вращение вокруг продольной оси – все это разработчикам предстоит победить.
Поддержание форвакуума. Сохранять давление в одну тысячную атмосферы в 500-километровой трубе – сложная инженерная задача. Никто такого пока не делал.
Деньги, тесты, две трубы
Достигнутые успехи Hyperloop-стартапов можно разделить на две категории: привлеченные инвестиции и проведенные испытания.
Hyperloop One смогла собрать порядка 140 млн долларов от 23 инвесторов. Компания оперирует не только этими деньгами – у ее основателей денег достаточно.
В августе 2015 года Hyperloop One опубликовала видео с установкой для испытаний «левитационной системы» на субзвуковых скоростях в условиях форвакуума. Судя по ролику, компания придерживается изначальной концепции и разрабатывает воздушную подушку.
В мае 2016 года был испытан линейный электродвигатель для капсулы. Никакой левитации – обычную рельсовую тележку удалось разогнать до 187 км/ч, что вызвало бурю ликования в центре управления.
Еще через год, в апреле 2017 года, неподалеку от Лас-Вегаса Hyperloop One построила тестовый участок тоннеля диаметром 3,3 м длиной 500 м. Совсем недавно появились новости о том, что в мае успешно прошли испытания, в ходе которых тележку разгоняли в форвакууме.
Hyperloop Transportation Technologies собрали порядка 100 млн долларов. На эти деньги в январе 2017 года компания открыла исследовательский и испытательный центр в Тулузе, Франция. Сейчас там ведется активное, если верить пресс-релизу HTT, строительство прототипа капсулы в реальную величину.
SpaceX. Компания Илона Маска денег на проект не собирает, и о ходе разработки особо не распространяется. Зато провела конкурс на разработку конструкции капсулы, победители которого будут испытывать свои прототипы на тестовой трассе. Ее уже построили – длиной 1,25 км и диаметром 1,8 м. Далеко в ней не уедешь, но перемещение в условиях форвакуума испытать все-таки можно.
Однако до сколько-нибудь похожего на реальность прототипа всем трем компаниям еще далеко. Не решены сотни серьезных инженерных задач, без которых проект «не взлетит». Между тем, за прошедшие 5 лет Hyperloop значительно истощил тот кредит доверия, что появился у него благодаря авторитету Маска, и изыскивать дополнительное финансирование участникам гонки за «субзвуком» будет все труднее.
Читайте также: что происходит внутри тоннеля Hyperloop (видео)