Вакуумный поезд hyperloop. Когда можно будет покататься? Реализация идеи Маска

МОСКВА, 14 окт — РИА Новости, Наталья Дембинская. Россия - одна из первых стран, где планируется реализовать проект высокоскоростного вакуумного поезда Hyperloop ("Гиперпетля"). В пятницу стало известно, что компания Hyperloop One, работающая над технологией высокоскоростной перевозки, получила $50 млн от одного из крупнейших мировых портовых операторов - компании DP World. Деньги пойдут на тестирование новой транспортной системы.

Предполагается, что инновационная транспортная система Hyperloop может появиться от на участке от китайского города Хуньчунь до российского порта Зарубино. Стоимость проекта — 30-40 млрд рублей Протяженность участка — 65 км. Доставка грузов по нему займет считанные секунды. Следующим этапом должны стать пассажирские перевозки. Разработчики и инвесторы уверены, что это вопрос ближайших 15 лет.

Со скоростью звука

Hyperloop - система, состоящая из стальных труб, внутри которых со скоростью до 1200 км/ч перемещается поезд - герметичная капсула на аэродинамической "подушке". Автор идеи - миллиардер Илон Маск, основатель компании-производителя автомобилей Tesla Motors и ракетостроительной Space X. Сам вдохновитель отошел от проекта, сославшись на занятость. Но идею сразу же подхватили сразу несколько компаний. Одна из них — американская Hyperloop One.

Сам поезд Hyperloop Оne пока не представила. Разработки ведутся при помощи экспериментальных треков в Неваде и Калифорнии. В мае прошли испытания только двигательной установки, а полномасштабное тестирование всей системы запланировано на второй квартал 2017 года.

Маск, хотя в разработке и не участвует, подогревает интерес к проекту. Он пообещал, что профинансирует строительство испытательной трассы для Hyperloop в Техасе.

© AP Photo / Ringo H.W. Chiu

© AP Photo / Ringo H.W. Chiu

Под контролем российских инвесторов

Поезд, который пока еще только на бумаге мчится по трубе с поражающей воображение скоростью, уже привлек сотни миллионов долларов от целого ряда инвесторов, в том числе и российских. Владелец группы "Сумма" Зиявудин Магомедов вместе с другими инвесторами в октябре вложил в Hyperloop One $50 млн. Для Магомедова это уже третий раунд инвестиций в Hyperloop. C февраля прошлого года его фонд Caspian Venture Capital, управляющий проектами "Суммы", дважды вкладывал в компанию: $11 млн и $80 млн. Теперь же участвовать он намерен не только финансово. По итогам нынешней сделки Магомедов вошел в совет директоров Hyperloop, и, как заявили в "Сумме", сможет контролировать действия компании за рубежом.

Москва-Лондон за 2,5 часа

Бизнесмен уверен: Hyperloop убьет и грузовые, и авиаперевозки. Через Россию транзитом проходит только 1% мировых грузоперевозок, а Hyperloop позволит доставлять контейнеры из Азии в Европу едва ли не за ночь, объясняет он.

Доставлять можно будет не только грузы, но и пассажиров. Здесь, по мнению инвестора, возможностей развернуться у Hyperloop не меньше.

В интервью Financial Times Магомедов предположил: уже через 15 лет магистраль, построенная по технологии Hyperloop, сможет связать Москву и Лондон, дорога займет не более 2,5 часов.

Инвестор, впрочем, признал, что в России есть "определенные проблемы с оценкой и внедрением" технологий.

Так или иначе, у российских властей на Hyperloop, похоже, есть далеко идущие планы. Как сообщил в июне председатель совета директоров и сооснователь Hyperloop One Шервин Пишевар, соинвестором проекта стал Российский фонд прямых инвестиций (РФПИ). Размер вложений фонд не раскрывает.

"Российский фонд прямых инвестиций объявляет об инвестициях в компанию Hyperloop One, разрабатывающую перспективную транспортную систему Hyperloop", — сообщил фонд в июне.

По словам гендиректора Hyperloop One Роба Ллойда, помимо линии Китай-порт Зарубино, компания оценивает создание сверхскоростной транспортной системы в России и на маршруте Москва-Санкт-Петербург, а также между столичными аэропортами. Летом 2016 года на Петербургском экономическом форуме группа "Сумма", правительство Москвы и компания Hyperloop Оne договорились изучить возможность внедрения новой технологии в российской столице.

© AP Photo / John Locher

© AP Photo / John Locher

Инженеры дают добро

Возможность применения технологии на участке между транспортно-логистическим центром в Хуньчуне и "Большим портом "Зарубино" уже изучили московские инженеры. Изучив требования технологии и рельеф, в МосгортрансНИИпроекте пришли к выводу: технология Hyperloop подходит для транспортировки грузов на этом участке.

По расчетам специалистов, средняя скорость движения капсул на маршруте может достигать 875 км/ч. Подсчитали инженеры и возможный объем перевозок. На пятый год эксплуатации трассы по ней можно будет ежегодно перевозить 18,9 млн тонн зерна и 1,3 млн TEU контейнерных грузов. Максимальная пропускная способность ветки в одном направлении - 50 млн тонн грузов всех типов.

На год пиара?

У проекта впрочем, и немало скептиков. Поверить в революцию на транспорте готовы далеко не все. Технологически реализация такого проекта вполне возможна, но затея бессмысленна из-за высокой стоимости технологии вакуумного перемещения, считает генеральный директор исследовательского агентства InfraNews, независимый транспортный эксперт Алексей Безбородов.

"Сегодня и автомобиль может разогнаться до 500 км в час - вопрос том, какие системы безопасности и какой стоимости тормоза нужны в этой машине. Ответ простой: они будут стоить дороже, чем сама машина", — отмечает он.

Безбородов уверен: такая транспортная система будет даже не "золотой", а "бриллиантовой", и никакие грузы не окупят вложений в нее. $50 млн долларов, по его подсчетам, "коллегам из Hyperloop One хватит на сантиметр трубы, или на год пиара".

Проект скоростного, качественно нового вида транспорта – пятого по счёту, после уже традиционного автомобильного, водного, железнодорожного и воздушного, – предложенный в августе 2013 года Илоном Маском, одним из самых популярных в мире бизнесменов, последнее время часто упоминается . Однако перспектива массовых путешествий на расстояние в тысячу-полторы километров продолжительностью в полчаса остаётся при этом далеко не такой уж и безоблачной – недостатка в критиках у замысла «Гиперпетли» не наблюдается, а вот воплощений его на практике пока что так и не видно. Насколько реально осуществление этой теории, заманчивой и вполне привлекательной на бумаге и на иллюстрированных фантазией художников веб-сайтах? Совершится ли в ближайшем времени революция в средствах передвижения, или же Hyperloop суждено пополнить собой солидную кунсткамеру утопических проектов времён безудержного научно-технического оптимизма?

Для начала вкратце напомним основные идеи Илона Маска, изложенные им два с половиной года назад в 57-страничном дизайн-документе «Hyperloop Alpha» . Задуматься над необходимостью нового вида транспорта предпринимателя заставила информация о планирующемся в Калифорнии строительстве скоростного поезда, который оказывался по своим показателям одним из самых дорогих в мире – и одним из самых медленных из всех железнодорожных проектов новейшего типа. Маск пришёл к выводу, что «пятый транспорт» должен быть непременно как дешевле, так и безопаснее – и обратился к идеям создания поезда в вакуумной трубе, выдвинутым ещё в начале ХХ века американским ракетостроителем Робертом Годдардом, а позднее развитым корпорацией RAND. Идеи эти остались нереализованными – не в последнюю очередь из-за сложности достижения ситуации полного вакуума.

А потому, в качестве оптимального транспортного средства для преодоления расстояний до 1500 км между большими городами (для более дальних поездок, считает Маск, сверхзвуковой самолёт будет и быстрее, и дешевле), можно было бы использовать ту же трубу, но не вакуумную, а с разрежённым воздухом, сводящим к минимуму эффект трения, – с давлением в 100 Па, т. е. на уровне 1/6 от давления на поверхности Марса, или подобно земной атмосфере на высоте 45 км. Как предприниматель, а не инженер, Илон Маск акцентировал внимание именно на практической стороне вопроса, хотя и не собирался сам заниматься конструированием, предоставив весь свой проект в открытое пользование.

Подобное же транспортное средство было продемонстрировано американским изобретателем Альфредом Эли Бичем в 1867 году в Нью-Йорке, а с 1870 по 1873 годы даже действовало как работающий прототип метрополитена: за 25 центов можно было прокатиться под Бродвеем в цилиндрическом вагончике на 22 пассажира по туннелю длиной всего 95 м. Хотя для публики это был своего рода аттракцион, его создатель планировал Beach Pneumatic Transit в качестве полномасштабной транспортной системы – которой, впрочем, так и не суждено было появиться на свет.

«Гиперпетля» середины позапрошлого века: демонстрация пневматического поезда А. Э. Бича на выставке Американского института в Нью-Йорке в 1867 году

Уже в конце XIX века простой пневматический транспорт стал выглядеть тупиковой ветвью развития, не способной конкурировать по скорости и стоимости с электрическими, а то и с паровыми двигателями. В 1909 году упоминавшийся уже Роберт Годдард анонимно опубликовал статью о поезде нового типа – вакуумном; однако, подробные чертежи прототипов такого транспорта, способного двигаться со скоростью до 1600 км/ч, были найдены в его бумагах после смерти изобретателя, отличавшегося редкой скрытностью, – патенты «Vacuum tube transportation system» и «Apparatus for vacuum tube transportation» были выданы его вдове только в 1949–50 годах.

Кроме того, практически одновременно с Годдардом, опыты с перемещением тел в вакуумной трубе при помощи электромагнитного подвеса успешно проводил в 1911–1913 годах профессор физики Томского технологического института Борис Вейнберг, прочитавший 31 марта 1914 года в Санкт-Петербурге лекцию под заглавием «Движение без трения», вскоре изданную и отдельной брошюрой . Идеальный «безвоздушный электрический путь», качественно отличающийся от всех обычных способов сообщения, представлял собой металлическую сигарообразную капсулу, движущуюся в горизонтальной трубе, из которой выкачан воздух; благодаря магнитам или соленоидам с током вагон не касается дна и не подтягивается к потолку, а значит и не сталкивается с трением – и потому развивает скорость в 800 км/ч. Вейнберг мечтал о создании скоростных вакуумных поездов из Москвы в Петербург или во Владивосток, – однако, дело не пошло далее лабораторных опытов с трубочкой в десять дюймов диаметром. Зато статья Вейнберга с описанием этого проекта в 1917 году была опубликована и на английском языке в журнале «Popular Science Monthly» , так что вполне могла быть известна и самому Роберту Годдарду.

Вакуумный электромагнитный поезд Бориса Вейнберга: диаметр цилиндра составляет всего около метра, и одинокий пассажир может преодолевать весь путь разве что лёжа

За прошедшие с тех пор десятилетия проекты вакуумного поезда так и не были реализованы, хотя идеи, напоминающие о проектах Годдарда и Вейнберга, всё же продолжали периодически выдвигаться. Так, в 1974 году инженер Швейцарских федеральных железных дорог Родольф Ньет, вынужденный ежедневно ездить на работу из Лозанны в Берн, придумал способ сократить время на такой путь, используя маглев-поезда в подземном вакуумном туннеле. Перспектива реализации такого проекта вызревала крайне медленно, в течение всех 1990-х годов, вылившись в итоге в проект Swissmetro – вакуумного поезда, движущегося в среде низкого давления (около 100 миллибар – в сто раз больше, чем в планах Илона Маска) со скоростью около 500 км/ч и соединяющего Сент-Галлен с Цюрихом, а затем следующего в Базель, Берн, Лозанну и Женеву. К примеру, из Берна в Цюрих можно было бы добраться тогда за всего 12 минут вместо нынешнего часа. Увы, после многих лет проектировки Swissmetro окончательно закрывается в 2009 году, так ни к чему и не приведя. Причина банальна: нехватка финансирования для реализации – и, согласно всем подсчётам, нерентабельность проекта в плане стоимости и сроков , необходимых для его воплощения в жизнь.

Swissmetro: ещё один так и не родившийся идейный предшественник Hyperloop

Собственно, как раз стоимость оказывается одним из основных предметов для критики в адрес и проекта Илона Маска – несмотря на то, что именно дешевизну автор идеи «Гиперпетли» указывает в качестве одного из двух ключевых её преимуществ сравнительно с уже привычными скоростными поездами. Американские экономисты, в том числе специализирующиеся по железным дорогам, утверждают, что даже без учёта стоимости приобретения необходимых для строительства земельных участков, – а именно эта статья расходов оказывается основной составляющей в тех возмутивших Маска 68-ми миллиардах, запланированных на создание калифорнийского скоростного поезда, – цифра в 6 миллиардов для создания Hyperloop занижена как минимум в 10–20 раз .

Да и того самого приобретения земли избежать никак не получится: даже если стараться прокладывать линию труб как можно ближе к шоссе, всё равно на некоторых участках она будет значительно отходить от автострады. Как говорит профессор экономики Калифорнийского университета Майкл Андерсон, основываясь на собственных расчётах стоимости строительства «Гиперпетли» между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом, более-менее реалистичная цена на билет в одну сторону составит не двадцать, а тысячу долларов, – всё же предприятие в целом способно потянуть на сто миллиардов вместо заявленных шести .

Предложенное Илоном Маском устройство капсулы Hyperloop

К критикам-экономистам присоединяются и инженеры: некоторые аспекты замысла Маска кажутся им не менее сложными для практической реализации, чем известные уже в истории безуспешные попытки конструирования вакуумных поездов. Так, по мнению одного из бывших разработчиков Swissmetro, профессора Федеральной политехнической школы в Лозанне Марселя Жуфера, достижение давления в 1 миллибар (или 100 Па) может оказаться крайне трудной и ресурсоёмкой задачей, в том числе в плане конструирования шлюзов для посадки и высадки пассажиров . Самые большие сомнения вызывает та самая воздушная подушка, которая выступает отличительной чертой проекта Илона Маска, сравнивающего «Гиперпетлю» с шайбой в аэрохоккее. Зазор между внутренней стенкой трубы и подвесом капсулы не должен превышать 0,5–1,3 мм – показатель, необходимый для достижения нужных скоростей, но выдвигающий крайне жёсткие требования в плане точности всей конструкции. Один из изобретателей маглев-поезда, Джеймс Пауэлл, утверждает , что достигнуть подобной точности на практике крайне сложно: любая неровность внутренней поверхности, любая «кочка» размером всего в ¾ мм будет означать катастрофу мчащегося с огромной скоростью снаряда-вагона.

Безопасность Hyperloop и просто удобство его использования оказывается вторым наиболее популярным – после стоимости – предметом для критики. Согласно показателям исходного проекта Маска, максимальная ширина пассажирской капсулы достигает всего 1,35 м, а наибольшая высота – 1,10 м: пусть это и не «сигара» Вейнберга начала ХХ века, в которой можно было только лежать плашмя, но и далеко не самое комфортабельное транспортное средство. Даже если не говорить о катастрофах вследствие мельчайших выпуклостей внутри трубы, простое её отклонение от прямого курса всего на миллиметр способно привести к значительной качке – при том, что ни встать в капсуле, ни перейти на другое место практически невозможно, не говоря уже о том, что ни туалетов, ни врачебной помощи во время пути не предусмотрено. Иначе говоря, «Гиперпетлёй» смогут успешно пользоваться только очень стройные пассажиры с очень крепкими нервами и очень сильным вестибулярным аппаратом: планируемый уровень перегрузки в 2–3 раза превышает таковой при взлёте или посадке рейсового самолёта и напоминает скорее пиковые показатели «американских горок»: до потери сознания и до реальной угрозы для жизни пусть и далеко, но тошноту вызвать вполне может, что в условиях тесной и замкнутой капсулы уже само по себе достаточная неприятность.

Иллюстрация к проекту компании Hyperloop Technologies: помещение капсулы в трубу

Разумеется, все эти критические замечания теоретиков, выдвинутые в большинстве своём сразу же следом за громкой декларацией Илона Маска в 2013 году, можно было бы опровергнуть простым фактом успешной реализации предложенного замысла. Однако, и на практическом фронте дела обстоят пока что не очень впечатляюще. Прежде всего, стоит упомянуть две компании с похожими названиями, взявшиеся за воплощение идеи нового транспорта в жизнь. Hyperloop Technologies , основанная Шервином Пишеваром и ныне руководимая Робом Ллойдом, бывшим до этого президентом по продажам и развитию в Cisco, занимается лабораторными тестированиями, производит трубы и в этом году собирается приступить к строительству экспериментальной дороги длиной в 3 км в пустыне штата Невада, – создание же полноценного Hyperloop планируется не ранее, чем в 2020 году.

Примерно в таком же состоянии дела и у конкурирующей фирмы Hyperloop Transportation Technologies, возглавляемой Дирком Альборном. Обновления на сайте проекта появляются крайне редко , зато эта компания куда более активно мелькает в СМИ в связи с подписываемыми ею договорами: HTT собирается построить в Калифорнии действующую систему длиной в 8 км, а в Словакии – . Однако в первом случае речь идёт о таком же экспериментальном проекте: Quay Valley – запланированный к возведению «город будущего» на солнечной энергии и на 75 тыс. жителей, который пока что находится на стадии проектирования – начало строительства ожидается в этом году . Столь же далеки ещё от реализации и планы постройки Hyperloop в Восточной Европе: подписанный с руководством Словакии документ означает лишь выражение обоюдной заинтересованности, но ни точного расчёта стоимости, ни конкретных планов относительно финансирования и начала производственной фазы пока что не озвучено, – судя по всему, не были ещё начаты и переговоры с Австрией и Венгрией. По мнению словацких специалистов, перспектива сооружения такого масштабного проекта хотя бы к 2020 году остаётся весьма сомнительной. Кроме этого, практически одновременно появились новости и о переговорах Hyperloop Transportation Technologies с Россией, в отношении проекта скоростного поезда, позволяющего добраться из Москвы в Санкт-Петербург за 35 минут, и с Китаем (по поводу строительства такого сообщения между материком и Гонконгом).

Пока что Hyperloop Technologies может продемонстрировать журналистам из CNN только уже готовые секции труб

Как известно, занимается своим проектом и сам Илон Маск, организовав недавно соответствующий . Следующим этапом этого соревнования должны стать практические испытания на тестовом треке в Калифорнии длиной в 1,6 км с участием примерно двадцати команд и с уже объявленными техническими характеристиками трубы , предусматривающими возможность использования и колёс, и воздушной подушки, и магнитной левитации, – однако дата начала «Фазы 2» остаётся не совсем ещё определённой, отодвинувшись недавно на август 2016 года. Наконец, можно упомянуть и канадскую компанию Transpod, также занимающуюся в настоящее время испытаниями и поисками финансирования, но планирующую соединить скоростной линией сообщения Торонто и Монреаль к тому же знаковому 2020 году.

Вполне очевидно, таким образом, что бесспорная теоретическая возможность сооружения вакуумного поезда на воздушной подушке или на магнитной левитации ещё далеко не означает скорой перспективы практической реализации такого проекта, а главное – его массового, а не штучно-экспериментального характера в случае успешного воплощения на практике. Для примера можно вспомнить историю сверхзвуковой гражданской авиации, которая часто приводится в качестве аналогии и самим Илоном Маском, описывающим Hyperloop как своего рода симбиоз «Конкорда» и аэрохоккея. Англо-французский проект «Конкорд», как и схожий с ним по своей нелёгкой судьбе советский Ту-144, наглядно демонстрируют все подводные камни, подстерегающие попытки массовизации передовых технологий, связанных со скоростным транспортом. Зародившись в 1960-е годы, когда сверхзвуковые авиалайнеры казались наиболее перспективным видом транспорта для всеобщего внедрения в самом скором будущем, оба этих проекта не дожили до нашего времени по тем же двум банальным причинам – высокая стоимость и не всегда достаточный уровень безопасности. Уже в 1970-х годах, после разразившегося нефтяного кризиса, содержание «Конкордов» оказалось для авиакомпаний тяжёлой ношей – прибыль удавалось получать разве что от чартерных рейсов, в том числе и от сдачи флагманских воздушных суден в аренду африканским диктаторам. Ту-144 прекратил рейсовые полёты намного раньше, поскольку практику повышение цен на билеты, не говоря уже об аренде частным лицам, плановая экономика допустить никак не могла. Да и внештатные ситуации в полётах возникали в большом количестве .

Аналогии Hyperloop с проектами пассажирского звукового самолёта могут быть истолкованы далеко не в пользу коммерческой перспективности задумки Илона Маска

Иными словами, такого рода проект может стать в наше время успешным лишь при условии своего массового характера – как мобильные телефоны, о популярности которых умалчивали писатели-фантасты ХІХ и ХХ веков, щедро наделявшие будущее космическими путешествиями, скоростными поездами или телепортами и видеофонами. В конце концов, до широкого распространения пока что далековато и самому любимому детищу Илона Маска – электромобилям. Не зря, несмотря на всю свою славу и харизму, глава Tesla явно проигрывает в сравнении, скажем, с Генри Фордом: Tesla Model S обходится ненамного менее сотни тысяч долларов, в то время как легендарная Ford Model T в лучшие свои годы стоила всего 260 долларов (или около 3–3,5 тысяч в переводе на современные американские деньги) – то есть примерно столько же, сколько зарабатывал в месяц любой нью-йоркский слесарь или плотник.

В итоге из Hyperloop может получиться нечто вроде – технологии несомненно интересной, но отнюдь не для всех полезной (и отнюдь не революционной). Тем не менее, мечта о скоростном вакуумном поезде вполне научно обоснована и куда ближе к реализации, чем мечта, скажем, которой Илон Маск также далеко не чужд. В любом случае, до 2020 года остаётся не так много времени – и все критики ещё вполне могут быть посрамлены.

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.

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

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, 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.

И электромагнитной пушки. По его задумке, поезд разгоняет и тормозит электромагнитное поле, которое создают линейные двигатели , спрятанные в рельсах, — отсюда сравнение с электромагнитной пушкой. Чтобы снизить трение, состав парит над рельсами за счет восходящих потоков воздуха — отсюда сравнение с аэрохоккеем. Поезд ездит по специальным тоннелям, внутри которых создан вакуум. Это сводит к минимуму аэродинамические потери на трение воздуха, и в результате поезд Hyperloop может преодолевать звуковой барьер, как это делает «Конкорд». Заявляется, что Hyperloop будет развивать скорость до 1200 км/ч, а давление в вакуумном тоннеле составит не более 1 мм ртутного столба.

Что уже сейчас есть?

Илон Маск вскоре отказался от реализации своей идеи, и с тех пор проектом занимаются сразу две компании — Hyperloop One и Hyperloop Transport Technologies . Никаких внятных новостей от второй из них не слышно, а Hyperloop One пока успела провести только первые испытания разгонных моторов. В мае 2016 года на полигоне в пустыне Невада они разогнали металлическую каретку до 160 км/ч (до 100 км/ч каретка разогналась менее чем за секунду). Вакуумные тоннели или воздушные подушки пока не испытывали.

Чем Hyperloop отличается от поезда на магнитной подушке?

Hyperloop должен перемещаться по герметичным тоннелям и парить над рельсами за счет воздушной подушки, а не магнитной левитации — по предварительным расчетам Илона Маска, такой подход дешевле. Однако сейчас инженеры Hyperloop One уже сомневаются и говорят, что легче реализовать более привычную технологию.

Поезда на магнитных подушках сейчас где-нибудь ездят?

Да. Шанхайский маглев соединяет метро с аэропортом Пудун и проезжает путь в 30 километров за 7 минут. Еще две линии поездов на магнитных подушках работают в Японии (9 км) и Южной Корее (6 км). Другие системы сейчас только проходят испытания или, наоборот, уже выведены из эксплуатации. Маглев с пассажирами разгонялся до 581 километров час.

А вакуумный транспорт?

Вакуумного транспорта пока нет, но есть пневматическая почта: по трубам, заполненным сжатым или, наоборот, разреженным воздухом можно быстро передавать небольшие посылки. В отделениях Сбербанка так пересылают документы, а в универсамах «Карусель» — передают кассиру размен крупных банкнот.

Как будет чувствовать себя пассажир внутри Hyperloop?

«Мы подходим и бабулям, и собачкам, и у нас не будет укачивать. Поездка на Hyperloop не будет сильно отличаться от полета на обычном самолете», — говорит Джош Гигель, старший вице-президент по разработкам Hyperloop One.

Действительно, при равномерном движении, хоть и со сверхзвуковой скоростью, человек внутри Hyperloop не должен почувствовать ничего необычного точно так же, как и пассажир взлетевшего лайнера. Другое дело — разгон и торможение состава: их будут делать медленнее, чтобы люди не испытывали чрезмерных перегрузок . Разработчики говорят о перегрузках в 1,1-1,3 g. Кроме того, в Hyperloop перегрузки будут неминуемо возникать при поворотах и движении в вертикальной плоскости (набор и сброс высоты). Поэтому трассы хотят делать максимально прямыми — проложить их над землей на сейсмокомпенсирующих опорах разных высот.

Тоннели Hyperloop будут проходить над землей. Изображение: Wikipedia

Чем опасны перегрузки?

При резком торможении автомобиля человека внутри салона бросает вперед — то же самое происходит во время перегрузок и с нашими внутренними органами. Они продолжают двигаться по инерции в прежнем направлении и с прежней скоростью и потому могут серьезно повредиться. При больших перегрузках нарушается кровообращение: если кровь прильет к ногам, это вызовет кислородное голодание мозга, а если к голове — может привести к сильным головным болям, разрывам сосудов и даже инсульту. Неподготовленный человек выдерживает перегрузки до 1,5 g — как при взлете самолета или быстром разгоне автомобиля. Космонавты и летчики справляются с краткосрочными перегрузками до 10 g.

Хорошо, кроме перегрузок еще что-нибудь опасное в Hyperloop есть?

Никто точно не знает, что будет, если Hyperloop разгерметизируется. Если нарушится герметичность тоннеля, то, скорее всего, в нем резко повысится давление и поезд остановится. Страшнее, если разгерметизируется салон поезда. 14 августа 2005-го разбился Боинг-737 : его кабина разгерметизировалась и пилоты потеряли сознание из-за кислородного голодания — в разреженной атмосфере с пониженным давлением человек хуже усваивает кислород. Из-за этих опасностей о Hyperloop теперь иногда говорят уже как о товарном, а не о пассажирском поезде.

За сколько от Москвы до Питера домчим?

За 36 минут.

В окна можно будет смотреть?

Вакуумный туннель будет непрозрачный, поэтому ничего, кроме его внутренних стенок, из окон не увидишь. Правда, разработчики подумывают встроить в окна дисплеи, на которые будет проецироваться картинка с камер, установленных снаружи тоннеля.

А контролеры? Сколько билет будет стоить?

Дик Алборн, генеральный директор Hyperloop Transport Technologies, говорил, что билеты на Hyperloop будут бесплатными — на крыше тоннелей хотели установить солнечные батареи, которые не только обеспечат поезд энергией, но и будут вырабатывать электроэнергию на продажу. Как будет в реальности, пока предсказать сложно.

Илон Маск. Фото: Jerome Favre / EPA

Неужели до Илона Маска эти идеи никому не приходили в голову?

Приходили. Первый патент на вакуумный поезд еще в 1835 году получил британец Генри Пинкус. А первые опыты по перемещению тела в вакуумной трубе с помощью электромагнитных сил поставили в России. В 1911—1913 годах этой задачей занимался профессор Томского технологического института Борис Вейнберг . Сигарообразная капсула длиной в 2,5 метра, по его расчетам, должна была разгоняться электромагнитной пушкой до скорости 1000 км/ч. Осуществить намеченное помешала Первая мировая война: медную вакуумную трубу разобрали на металл.

А российских аналогов Hyperloop нет?

В Петербургском университете путей сообщения делают товарный поезд на принципе магнитной левитации, но вакуумных тоннелей для нового состава не предусмотрено. По информации газеты «Город 812» , 80-тонные вагоны российского поезда будут развивать скорость до 400 км/ч. Скоростную магнитную магистраль длиной 720 км планируют протянуть от Усть-Луги в Ленинградской области до логистического центра «Белый Раст» в Московской. Сейчас проходит испытания технологии: первый опытный вагон уже больше года парит на расстоянии 2,5 сантиметров от рельсов за счет силы магнитного поля.

Что будут строить в России?

На Петербургском экономическом форуме — 2016 компания Hyperloop One и группа компаний «Сумма» подписали договор о развитии Hyperloop в Москве: сверхскоростные вакуумные поезда хотят использовать для связи между аэропортами и с новой Москвой. Кроме того, проектом заинтересован Минтранс: они предлагают Hyperloop One построить пробную трассу длиной 70 км на Дальнем Востоке, а к Восточному экономическому форуму хотят подробнее проанализировать перспективы создания грузовой магистрали из Китая в Европу.

Вылететь в трубу

Сверхзвуковая транспортная система Hyperloop ("Гиперпетля") – это попытка создать принципиально новый, пятый по счёту вид транспорта после железнодорожных поездов, морских судов, автомобилей и самолётов. Его автор – американский изобретатель, инвестор и миллиардер Илон Маск. Он объясняет, что такое гиперпетля, так: она получится, если скрестить сверхзвуковой лайнер Concorde, электромагнитную рельсовую пушку и стол для аэрохоккея. Конечно, представить себе симбиоз всех этих технических устройств невероятно трудно, но попробовать всё-таки можно.

Главная особенность Hyperloop заключается в том, что для транспортировки пассажиров и грузов предполагается использовать специальные алюминиевые капсулы. Они будут передвигаться по системе надземных трубопроводов, из которых предварительно выкачают практически весь воздух. Нет воздуха – нет и сопротивления. А раз так, то и саму капсулу можно будет разогнать до скорости около 300 метров в секунду. Это чуть меньше скорости звука, которая у Земли составляет порядка 1250 км в час. Такая скорость позволит преодолеть расстояние от Алматы до Астаны (а это около 1219 км) всего за один час, вместо 1,5 часов на самолёте. То есть почти вдвое быстрее турбовинтового самолёта и в четыре раза быстрее скоростного поезда. Если это действительно произойдёт, то многие наши города, по сути, превратятся в остановки, границы между ними исчезнут, будет решена и проблема перенаселения. Впрочем, это дело пока еще весьма отдалённого будущего.

Как будет работать гипертруба?

Но вот самый важный вопрос – как именно будут двигаться капсулы в гиперпетле – инженеры до сих пор так и не решили. Сейчас они прорабатывают два принципиально разных способа движения – на воздушной подушке и на магнитной. Правда, не исключается и третий, комбинированный вариант, с одновременным использованием сразу двух этих технологий.

Сама идея перемещения предметов в трубе с разряженным воздухом вообще-то имеет очень давнюю историю. Более того, она вполне успешно была реализована еще в XVIII веке, когда в Европе местные умельцы создали пневматическую почту. Известно, что первое письменное сообщение было доставлено по трубе в 1792 году в соборе Святого Стефана в Вене. А уже в 1916 году общая протяженность труб для пневмопочты составляла примерно тысячу километров. Но использовать эту технологию можно только на очень коротких маршрутах, как правило, не более ста метров. Что же касается настоящего вакуумного поезда, то идею его создания в 1835 году запатентовал английский ученый Генри Пинкус. А в 1909 году пионер американской космонавтики Роберт Годдард впервые высказал предположение, что такой поезд сможет передвигаться в трубе при помощи магнитной левитации и разгоняться до 1000 км в час. Первые практические опыты с перемещением предметов в вакуумной трубе были поставлены в 1911-1913 годах в Томском технологическим институте российским учёным Борисом Вейнбергом. Именно он впервые разогнал капсулу длиной 2,5 метра соленоидом, выполнявшим роль электромагнитной пушки, и им же эту капсулу и тормозил. Но до строительства полноценного поезда тогда дело не дошло. Началась Первая мировая война, и медь, из которой была сделана труба, потребовалась для нужд страны. Установку решено было разобрать, а дальнейшие опыты прекратить. Но идея вакуумного поезда не умерла. Три года назад её неожиданно для всех подхватил Илон Маск, которого немало удивила чрезмерная расточительность американских властей. Дело в том, что правительство США пообещало выделить на строительство скоростной железнодорожной магистрали между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом астрономическую сумму – почти 70 млрд долларов. При этом предполагалось, что поезда по ней будут ездить со скоростью всего около 300 км в час. "Эта дорога будет самой медленной из всех скоростных железнодорожных магистралей мира, но при этом и самой дорогой в пересчёте на милю" – заявил Маск. Более того, он твёрдо решил эту ситуацию изменить, предложив свой собственный вариант дороги – Hyperloop.

Поезд в вакууме

Правда, лично этим проектом эксцентричный миллиардер заниматься пока что не торопится. Зато между его партнёрами уже развернулась настоящая гонка за право первыми построить полноценную гиперпетлю. Сейчас этой работой занимаются сразу две компании с очень похожими названиями – Hyperloop Transportation Technologies (HTT) и Hyperloop Technologies . Но если первая из них сосредоточилась на разработке пассажирских капсул, рассчитанных на 28 человек, то вторая – разрабатывает грузовые капсулы, вмещающие один двадцатифутовый контейнер. Но проблема в том, что и в первом, и во втором случаях инженеры не смогли создать в трубе полный вакуум. Конечно, теоретически это можно сделать, но тогда затраты на необходимую инфраструктуру в разы превысят изначальный расчёт, и строительство Hyperloop потеряет экономический смысл. Поэтому воздух в трубе всё-таки будет, хоть и очень сильно разряженный – в тысячу раз меньше атмосферного давления на земле. Это состояние называется форвакуумом. Для его поддержания достаточно нескольких насосов невысокой мощности и обычных стальных труб. Но даже такой мизерный объём воздуха на высоких скоростях неизбежно будет создавать трение и мешать свободному движению капсул.

Именно поэтому инженеры HTT намерены оснастить носовые части пассажирских капсул специальными вентиляторами, которые будут перегонять воздушные массы через сопла под днище поездов, создавая тем самым воздушную подушку. Таким образом, вроде бы отсутствует необходимость использовать более дорогую в реализации технологию магнитной левитации. Капсула будет приводиться в движение электродвигателем, для подпитки которого достаточно простого алюминиевого рельса длиной 15 метров, размещённого в нижней части трубы. Причём он нужен не на всём её протяжении, а лишь каждые 110 километро, то есть, между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско таких рельсов будет всего пять. А на случай перебоев с электроэнергией в задней части капсулы предполагается разместить аккумуляторы, вес которых будет достигать полторы тонны – их заряда хватит, чтобы добраться до ближайшей станции. Но это всё в теории. На самом деле, компьютерное моделирование уже показало, что воздушная подушка в ряде случаев может создать определённые проблемы с управляемостью капсул. В частности, есть опасность их неконтролируемого вращения. Для перевозки грузовых контейнеров никаких проблем это не создаст, а вот пассажиры вполне могут испытать на себе чрезмерные перегрузки. Так что, HTT, скорее всего, всё-таки придётся сделать главную ставку не на воздушную подушку, а на магнитную левитацию в полном вакууме.

Летом 2015 года планировалось начать строительство испытательного трека для Hyperloop в Долине Квэя в Центральной Калифорнии. Первоначальной задумкой было сооружение только одного участка трубы длиной всего восемь километров. Именно на нём испытателям предстояло протестировать движение первых капсул, а также проверить работоспособность системы в целом. К 2020 году инициаторы проекта обещали построить первую полноценную закольцованную линию Hyperloop, которая связала бы два главных города Калифорнии. Её стоимость, как ожидается - порядка 6,5 млрд долларов. Это почти в 10 раз дешевле прокладки высокоскоростной железнодорожной магистрали. Такая экономия достигается за счёт использования солнечных батарей шириной более 4 метров, которыми будет покрыта вся трасса Hyperloop. Эти батареи смогут вырабатывать в солнечные дни до 60 МВт электроэнергии, тогда как для самой транспортной системы требуется лишь немногим более 21 МВт. Излишки энергии американцы планируют продавать местным энергетическим компаниям и, таким образом, окупить весь проект не более чем за 20 лет. Но спустя год стало известно, что Hyperloop Transportation Technologies (HTT) приостановила строительство трека для сверхскоростного поезда. Как выяснилось, компания не провела экологическую экспертизу, без которой невозможно получить разрешение на строительство.

В 2016 году компания SpaceX, также принадлежащая Илону Маску, провела конкурс Hyperloop Pod Design Competition среди студентов и инженеров. 23 команды-победителя были отобраны для представления своих проектов - строительства прототипа трубы в 1 милю (1,6 км) с 99,8% вакуума для тестирования на испытательном треке.

В этом году Space также планирует провести новые испытания кабин для сверхскоростного поезда Hyperloop. Конкурс Hyperloop Pod Competition II пройдет 25 — 27 августа 2017 года на принадлежащем компании полигоне в городе Хоторн в Калифорнии. В рамках конкурса участникам вновь предложат создать оптимальную по дизайну и эффективности капсулу Hyperloop. Основная цель для разработчиков кабин - достижение максимальной скорости.

Если Hyperloop Transportation Technologies сдержит обещание и построит пассажирскую кабину Hyperloop в начале 2018 года, то тогда путешественников действительно ждёт настоящая революция. Не исключено, что уже в этом веке они смогут объездить на вакуумном поезде почти всю Америку, а может быть, и весь мир.