Проект вакуумного поезда Hyperloop (гиперпетля)

Задача – добраться из одного конечного пункта в другой максимально быстро, сегодня актуальна для мегаполисов, как никогда. Наземная транспортная система уже не справляется с пассажиропотоком, а нынешнее время требует быстрого перемещения не только внутри городов, а и между ними.
Илон Маск предложил свое решение проблемы – абсолютно новый вид транспорта –  Hyperloop или вакуумный поезд. Эксперты уже придумали ему свое название – пятый вид транспорта после автомобильного, морского, железнодорожного и авиационного. 
Это совершенно необычная система, представляющая собой сеть вакуумных наземных трубопроводов, по которым будут передвигаться пассажирские и грузопассажирские поезда-капсулы со скоростью 480 – 1200 км/ч (выше сверхзвуковой).

Как построена система Hyperloop движения?

Проект Hyperloop был подготовлен Илоном Маском в августе 2013 года. Предложенная им система представляет собой наземную замкнутую магистраль в виде двух параллельных трубопроводов, которые соединяются в конечных точках. Капсулы-поезда длиной около 30 м будут передвигаться внутри трубопровода с диапазоном скоростей 480 – 1200 км/ч. Скоростной режим напрямую зависит от ландшафта, по которому прокладывается магистраль.
Маск предложил две системы – пассажирскую и грузопассажирскую. Для перевозки пассажиров будут использоваться трубопроводы диаметром 2,23 м, и капсулы-поезда на 28 посадочных мест, расположенных в два ряда. Грузопассажирский вариант более интересный: помимо пассажиров капсула будет рассчитана еще и на три авто. Соответственно, диаметр трубы будет большим – 3,3 м. 

Согласно идеям инженеров, капсулы-поезда  смогут отправляться каждые 30 секунд при безопасном расстоянии между ними в 8 км.

Принцип вакуумного поезда

Идея вакуумных поездов существует уже давно, но Маск первый, кто решился взять ее за основу новой транспортной системы. Ранее реализовать такой амбициозный план было невозможно технологически. А вот сейчас запускать поезда в вакууме, где им не нужно преодолевать сопротивление встречных воздушных масс и, таким образом, развивать сверхзвуковую скорость, технически возможно. 
Основная проблема такого проекта – высокая стоимость. Создание абсолютного вакуума в пространстве требует солидных финансовых расходов. Маск с группой инженеров нашел выход из ситуации. Было решено вместо полного вакуума, создавать форвакуумное пространство, с тысячной долей давления атмосферы. 
Для формирования форвакуума потребуются насосы небольшой мощности, и стандартный стальной трубопрокат толщиной до 25 мм. Минимальное количество воздуха в форвакууме, препятствующее свободному перемещению капсул, предполагается перенаправлять под днище капсул-поездов через сопла в их носовой части. Таким образом, будет создаваться своеобразная воздушная подушка. Плюс такого инженерного решения в том, что не нужно отдельно конструировать недешевую магнитную подушку.
Двигатель у капсулы поезда – электрический, подпитываемый зарядом энергии от 15-метровых рельс, которые будут размещаться непосредственно под поездом через каждые 110 км магистрали. Инженеры рассчитывают систему Hyperloop  так, чтобы 100% электропитания она получала от солнечной и ветровой энергии. Поэтому первые Hyperloop появятся в регионах с большим количеством солнечных дней, и соответствующей розой ветров. Инженеры в качестве тестовой площадки для строительства магистрали предложили штат Техас, на границе Соединенных Штатов и Мексики, где условия эксперимента могут быть удовлетворены полностью. 
 

Выгодно ли сооружение Hyperloop магистралей?

Инженеры-конструкторы, участвующие в разработке проекта Hyperloop, утверждают, что солнечные батареи и ветряные генераторы смогут вырабатывать до 57 мегаватт энергии, при потребности трубы в 21 мегаватт. Кроме того, при торможении капсул-поездов, их кинетическая энергия будет трансформироваться в электрическую, создавая дополнительную подпитку электричеством. Излишки вырабатываемой электроэнергии планируется продавать, что сможет приносить проекту Hyperloop около 20 млн. долларов в год дополнительной прибыли.
Экономический эффект проекта, по оценкам аналитиков, достаточно высокий. Поэтому цена билета для пассажиров будет вполне демократичной – около 20 долларов в один конец. При инвестиционной стоимости Hyperloop  в 7,5 млрд. долларов, срок его окупаемости не должен превысить 20 лет. А это совсем немного для проекта такого масштаба.
Очевидно, что у Hyperloop-поездов есть будущее, и его строительство уже никому не кажется фантастикой. Учитывая успехи Маска на предприятиях Tesla Inc., SolarCity и SpaceX, ему удастся создавать электрические силовые установки в тандеме с солнечными батареями для сверхзвуковых поездов-капсул. В целом же, мир в скором будущем ожидает появление нового скоростного и безопасного транспорта, абсолютно не наносящего вреда окружающей среде.

Развитие проекта – создание Hyperloop Transportation Technologies (HTT)

Еще на презентации нового проекта Илон Маск отметил, что основные роли в нем будут распределены между двумя его компаниями – Tesla Inc. и SpaceX. При этом двери для частных инвесторов традиционно остаются открытыми.
Первой заинтересовалась новым детищем изобретателя-миллиардера компания Ansys, специализирующаяся по профилю компьютерного моделирования. Они смоделировали виртуальный Hyperloop, и протестировали эту технологию. После анализа результатов и моделирования разнообразных ситуаций, специалисты Ansys пришли к выводу, что Hyperloop жизнеспособный проект, и его воплощение в жизнь реально выполнимая задача.
Резюме авторитетной компании дало толчок развитию проекта. Для его реализации была создана компания Hyperloop Transportation Technologies (HTT). В ее правление вошли ближайшие коллеги Маска – Дирк Алборн – основатель платформы развития стартапов JumpStartFund, и Гвинн Шотвелл – глава SpaceX. Примечательно, что весь коллектив HTT работает как волонтеры, рассчитывая на дивиденды от прибыли в будущем. Большинство сотрудников – это специалисты известных корпораций – Amazon, Cisco, Boeing, а также преподаватели и студенты Гарварда, Школы архитектуры и дизайна университета Калифорнии и ряда других авторитетных компаний и учебных заведений. 
 

Проект Hyperloop One

Кроме HTT разработкой системы магистральных грузопассажирских трубопроводов занимается компания Hyperloop Technologies, основанная венчурным инвестором Шервином Пишеваром. Во многом, благодаря его связям в Белом Доме, в 2013 году было создано Бюро по научно-технической политике при Госдепе США, которое детально занялось изучением реализации транспортной системы  Hyperloop. Именно с этого момента проект перешел на новую ступень своего развития.
Hyperloop Technologies включает 30 сотрудников, большинство из которых, это ученые Кремниевой Долины. Глава компании -  экс-исполнительный директор Cisco Роб Ллойд. Весь состав в разные времена сотрудничал с Илоном Маском, и свободно ориентируется в сфере инновационных технологий. В компании сейчас занимаются конструированием капсул-поездов (HyperPod) и элементов трубопроводов.

Как развивается Hyperloop One сегодня?

С момента презентации нашлось немало скептиков, предрекавших провал транспортной магистрали будущего. Множественные интервью и аналитические статьи регулярно появлялись в разных изданиях. Тем не менее, проект Hyperloop One не застрял на старте, а целенаправленно реализуется в соответствии с планом.  
В мае 2016 года Hyperloop Technologies разместила видео, где наглядно продемонстрирован принцип работы Hyperloop, и его потенциальные возможности. Первое тестирование показало, что капсула-поезд способна разогнаться до 160 км/ч, и в ближайшем будущем догонит по скоростным характеристикам самолеты.

Завод по выпуску труб для Hyperloop One

В июне 2016 года в штате Невада было запущено производство стального трубопроката на новом заводе Hyperloop One Metalworks площадью в 1 гектар. Завод выполняет заказ по выпуску комплекта элементов для строительства тестовых отрезков трубопроводов на испытательных полигонах в Неваде (Лас-Вегас) и Хоторне.
 

В конце осени 2016 года Hyperloop Technologies объявила, что инженеры начали работы по сборке первого участка трубопровода. Немногим позже в сеть начали попадать фото первых полкилометра тестовой транспортной магистрали. Немногим позже был заложен второй полигон в Хоторне. Его владельцем стала космическая компания Илона Маска – SpaceX. В настоящее время оба полигона уже полностью готовы, и на них проводятся серии испытаний новой транспортной магистрали.
В декабре 2016 года на фоне видимых успехов,  к проекту решило подключиться первое государство из Европы – Франция. Здесь, на полигоне в Тулузе в настоящее время возводится аналогичный полигон для тестирования Hyperloop-поездов. Также HTT заключила соглашения о возведении эксплуатационных магистралей протяженностью 10 км в китайском городе Тунжэнь и столице ОАЭ – Дубаи. 

Пассажирская капсула-поезд

В марте 2017 года компания Hyperloop Transportation Technologies анонсировала запуск строительства первой полноразмерной капсулы-поезда для системы транспортных магистральных трубопроводов Hyperloop. Характеристики прототипа – длина 30 м, снаряженная масса 20 т, диаметр 2,7 м. 
По расчетам инженеров капсула-поезд должна вмещать от 28 до 40 пассажиров, и развивать маскимальную скорость 1 223 км/ч. Настоящая разработка – это совместный проект компаний HTT и Carbures S.A., специализирующейся на создании фюзеляжей различных летательных аппаратов. Carbures S.A – один из основных игроков в своем сегменте в аэрокосмической отрасли, обладающий статусом весомой научно-технической компании.
Летом 2017 года первая капсула-поезд была готова к эксплуатации. В поцессе тестирования ее удалось разогнать до 355 км/ч. 
В начале октября 2018 года Hyperloop Transportation Technologies продемонстрировала в Испании первую эксплуатационную версию пассажирской капсулы-поезда для сверхзвуковой системы Hyperloop. 

Отбор лучших регионов для прокладки трассы

Сообщения о том, что трасса Hyperloop будет построена в разных городах мира, будоражат всех. В компании совсем недавно решили внести некоторую ясность в этом вопросе. Кандидатов было очень много, поэтому разработчики объявили конкурс Global Challenge, который позволял любому городу и стране подать к рассмотрению заявку на возможное строительство новой транспортной линии. 
В компании Hyperloop One серьезно отнеслись к рассмотрению поданных заявок, чтобы отобрать из всех регионов наиболее перспективные. Еще летом прошлого года появились сообщения, что именно в Европе и США будут проложены первые линии трубы. Но в компании решили опубликовать окончательный список наиболее вероятных кандидатов позднее, одним документом. 

Первые регионы для трасс Hyperloop

Разработчики сверхскоростной транспортной магистрали определились с первыми регионами, где будут проложены трассы. Самая длинная, протяженностью 1 030 км будет проходить через Техас (города Даллас-Хьюстон-Ларедо).  Магистраль охватит почти 18-тимиллионное население штата. Еще три маршрута меньшей протяженности предполагается протянуть по самым труднодоступным участкам.

Ряд стран также получит свои маршруты. Так, два из них пройдут по Индии. Первый соединит Мумбаи и Ченнаи – два индийских мегаполиса, а второй протянут  от Ченнаи до Баналора. Актуальность магистрали Hyperloop здесь очень высока, так как данный регион является одним из самых густозаселенных в Индии. Инновационное транспортное сообщение позволит эффективно разрешить проблему транспортного коллапса, от которого в регионе страдают много десятилетий.
Также по одному маршруту будет построено в Мексике и Канаде. Из европейских стран, новую магистраль уже хотят видеть у себя французы и англичане. В Великобритании планируется запустить сразу два маршрута, Франция работает над созданием одного маршрута.
ОАЭ присоединились к проекту не так давно, однако сразу же заняли активную позицию Уже в следующем 2019 году в арабском государстве планируется провести первый полноценный запуск Hyperloop-магистрали.
Очевидно, что в обозримом будущем количество стран, присоединившихся к инновационному проекту Илона Маска, существенно расширится. В Украине, к примеру, первый Hyperloop может появиться в течение ближайших пяти лет.

Насколько Hyperloop безопасен для пассажиров?

Вопрос безопасности путешествий в сверхскоростной капсуле-поезде беспокоил всех с самого начала. Учитывая высокую скорость передвижения, он действительно логичен и актуален. 
Инженеры-конструкторы, разрабатывающие вакуумную трубопроводную магистраль, заверяют, что пассажирам абсолютно нечего боятся. Капсула-поезд разгоняется очень мягко. Набор скорости можно сравнить с разбежкой самолета на взлетно-посадочной полосе. Внутри капсулы во время движения полностью отсутствует  турбулентность, пассажиры не почувствуют никакого дискомфорта. Вакуумный трубопровод совершено безопасен. Он стационарно фиксируется в наземном положении. Отсутствие воздуха внутри системы исключает любые колебания капсулы, поэтому она не свалится и не врежется в стенку трубопровода. Таким образом, можно говорить о беспрецедентном уровне безопасности передвижения в капсулах-поездах Hyperloop.
Сама капсула снабжена системой экстренного торможения. Создатели сверхскоростной магистрали также учли сейсмологическую опасность. Конструкция трубопроводов создавалась с применением антисейсмических технологий, сводящих к минимуму риски при возможных землетрясениях.
Система электроснабжения капсул-поездов имеет резервное электропитание в виде 1,5 тонн аккумуляторных батарей. Их заряда хватит на 45 минут работы Hyperloop. Этого времени достаточно, чтобы достичь конечный пункт назначения.

Сегодня проект Hyperloop находится в стадии реализации. По подсчетам разработчиков начать полноценную эксплуатацию новой системы пассажирских и грузопассажирских перевозок удастся уже к 2022 году. Очевидно, что этот рывок в развитии транспортной инфраструктуры кардинально  изменит характер междугороднего сообщения, и откроет новую веху в истории перевозок.