Hvad med "mennesket" i det menneskelige transportrørsystem?

Hyperloop er ved at blive en realitet; spørgsmålet er mindre om hvor hurtigt det kan gå, og mere om vi vil køre på det. 

Hypotetisk Thanksgiving Day-samtale, oktober 2020: 

"Så du tror, ​​mor vil lave det til middag?" 

"Hun siger, at hun har ting at lave og måske ikke kommer her til tiden..." 

"Kom nu, Montreal er kun en halv time væk..." 

"Ja, men du kender hende - jeg tror, ​​hun hellere vil tage den lange vej her..." 

"Hvad? Køre?? På denne dag og alder? Fortæl hende, at hun bare skal med på Hyperloop!” 

Mens konceptet med et rørtransportsystem har spiret i temmelig lang tid, tog det technogeek-kendis status for en Elon Musk at generere løbende interesse. Hans hvidbog fra 2013 skitserede hans vision for et skiftende transportsystem fra LA til San Francisco, der var hurtigt, sikkert, billigt og miljøvenligt (og undervejs forvandlede det klodsede udtryk "Human Vacuum Tube Transport" til det elegante— og måske varemærke--"Hyperloop"). 

Adskillige universiteter, forskningsenheder og teknologivirksomheder har deltaget i open source-forsøgene, hvor de har kapløb om at finde den bedst fungerende prototype. Virksomheder er blevet oprettet i håbet om at samarbejde med regeringer eller den private sektor om at udvikle disse systemer i forskellige lokaliteter.     

Og selvom der stadig eksisterer forhindringer med hensyn til design og integration i et fungerende offentligt transportsystem, er der forståeligt nok stor forventning til en potentielt revolutionerende transportform. Offentligheden er blevet fascineret af visioner om at sutre på tværs af byer og kontinenter, trodse geografi og vejr, og på ingen tid overhovedet. 

Canada har kastet sin teknologihat i ringen, høflighed af TransPod, en Toronto-baseret virksomhed, der lover at have et design op at køre allerede i 2020. TransPod forestiller sig en Toronto-Montreal korridor, der skærer den 5-timers pendling (eller fragttransport) til en 30-minutters tur.     

Dianna Lai er kommunikationsdirektør for TransPod, og hun forklarer, hvorfor deres virksomhed ser behovet for at introducere en ny form for transport. 

"Vi ønsker at forbinde mennesker, byer og virksomheder med bæredygtig og højhastighedstransport, der kan genskabe den måde, vi lever og arbejder på," siger Ms. Lai. "Ved at skrumpe afstande kan vi øge udvekslingen af ​​mennesker og varer, maksimere effektiviteten for virksomheder som godstransport og skabe muligheder for byvækst." 

Bortset fra Nordamerika diskuteres projekter over hele kloden: Skandinavien, Nordeuropa, Rusland og Golfstaterne udtrykker alle interesse for lignende satsninger, idet de erkender, at der faktisk kan være løfte om et nyt transportsystem, der er hurtigere og mere økonomisk levedygtige og mindre belastende for miljøet. 

Fordi videnskaben virkelig er sexet (svævende magneter! Rejs gennem et friktionsfrit vakuum! Hastigheder på op til 1000 km/t!), har meget af hypen (pun intended) været i udviklingen af ​​disse teknologier: hvilket design kan få konceptet til at gå så hurtigt som muligt, gennem den bedst konstruerede tunnel, ved at bruge den reneste strømkilde? 

Men før vi vedtager Hyperloop som et massetransitsystem, skal vi grundlæggende besvare de spørgsmål, som ingen teknologi kan innovere, eller intet design kan overvinde - den formodede menneskelige passager. Grundlæggende:  

Kan vi køre på noget med så meget fart? Og måske endnu vigtigere: Ville vi det? 

Hyperloop med et blik 

•Teknologi svarende til MagLev tog, bruges til at suspendere og flytte bælgerne langs rørsporet, fremskynde eller sænke farten i computerstyrede udbrud 

•“Grønne” kilder til strøm, som solceller, genererer pod-bevægelse samt livstøtte og belysning 

•Foreslåede ruter: LA-San Francisco, LA- Las Vegas, Paris-Amsterdam, Toronto-Montreal, Stockholm-Helsinki, Abu Dhabi-Dubai, Rusland-Kina 

•Anslåede omkostninger: fra $7B (Elon Musks estimat) op til $100B (NY Times 2013-estimat) 

 Det, der er godt for rutsjebanen, er dårligt for Hyperloop 

Som enhver, der har været i en rutsjebane, kan bevidne, er det ikke hastigheden, der giver spændingen, men de pludselige ændringer i hastighed eller retning. Så for Hyperloop handler bekymringen for passagererne ikke om, hvordan de kan tolerere de maksimale hastigheder, når de er ombord, det vil være, hvordan de vil håndtere de kræfter, der er involveret i acceleration, deceleration og retningsændringer. Vi er nødt til at tage fat på disse hurtige ændringer, for for at opnå sådanne hastigheder skal passageren udholde dem i størrelser, der er meget mere drastiske end dem, der mærkes i forlystelsesparker.  

Den sædvanlige måde at accelerere eller bremse på er at gøre det med et enkelt, massivt skub, ligesom at lægge gaspedalen i gulvet eller smække på bremsen. For at nå de nødvendige flugthastigheder oplever astronauter omkring 3g (tre gange jordens tyngdekraft) under opsendelser; Jagerpiloter skal muligvis modstå de øjeblikkelige virkninger af op til 9 g i hurtige stigninger eller dyk - hvis virkninger kan række langt ud over blot at række ud efter barf-tasken. Piloter eller astronauter, der er i top fysisk tilstand, har været kendt for at blackout under disse forstærkede trykforhold - hvad med den gennemsnitlige pendler så? 

Kevin Skomager, professor ved Western University, har lavet omfattende undersøgelser af blodgennemstrømningen fra hjertet og til hjernen, og især hvordan accelerations- og decelerationskræfter kan påvirke dem. Han er enig i, at selvom der vil være fysiologiske problemer, er de ikke uoverkommelige. 

"De fleste mennesker kan tolerere kræfter på op til 2 g," siger Dr. Shoemaker. "For at løse de potentielle problemer med lineær acceleration behøver vi ikke at få alle passagerer til at bære jager-pilot G-dragter. At holde dem siddende i retning af banen, for eksempel, kan minimere virkningerne af lineær acceleration." 

Løsningen, som TransPod-designere forestiller sig at udpakke disse intervaller gennem hele ruten, er for eksempel at målrette accelerations-"udbrud" på omkring 0.1 g, svarende til, hvad vi ville føle på en accelererende metro. Ved forsigtigt at trykke på gassen eller bremsen, er det håbet, at ligesom ved flystarter og -landinger, vil disse ændringer blive minimeret til tolerable niveauer. 

Faktisk er det enhver afvigelse fra en lige linje, der ville have en meget større effekt for passageren. Benævnt som vinkelmomentum af fysikere, er det de kræfter, der igen gør drejninger i rutsjebaner spændende; selv ikke-spændingssøgende oplever dette, når de forhandler en skarp kurve. Enhver retningsafvigelse kan derfor få metrorytteren til at miste balancen; for eksempel kan køretøjer med høje tyngdepunkter endda vælte. 

Nuværende højhastighedstog har en vippe- (eller skrånende) mekanisme, hvor inertikræfter afbødes ved at læne sig i kurvens retning. Ligesom en cyklist banker under et sving eller højden på den udvendige del af en racerbane, modvirker dette til en vis grad disse rotationskræfter. TransPod har indarbejdet specifikationer for selvhældning i sine prototyper for at adressere lateral acceleration. Men selv med disse mekanismer indrømmer Ms. Lai, at afvigelse fra den teoretiske lige linje – og virkningerne af vinkelmomentum – vil påvirke de hastigheder, som deres design vil køre med.  

"Vi ønsker ikke at gå ud over 0.4 g sideacceleration, og da geografien vil diktere eventuelle sporkurvaturer, bliver vi nødt til at justere vores hastigheder i overensstemmelse hermed." 

Det kan være sikkert, men vil det være behageligt? 

At overvinde disse problemer er i bund og grund kun begyndelsen; fordi for at noget virkelig kan betragtes som massetransport, skal det ikke kun være sikkert, men også behageligt - ikke kun for forretningsrejsende, men også for bedstemoderen, det lille barn eller en, der måske har en medicinsk tilstand. Ikke alle vil køre på noget, blot fordi det er hurtigt, især hvis afvejningen er en hård eller ubehagelig pendling.  

Designere hos TransPod har indarbejdet ergonomi i deres designmodeller og prototyper, fordi de anerkender, at en afslappet og tilgængelig pendlertankegang er afgørende for folk, der ønsker at prøve noget nyt. 

"Dette er en af ​​vores vigtigste overvejelser hos TransPod," siger Ms. Lai. "Vores design sikrer, at turen bliver endnu mere behagelig, end hvad du oplever på et fly eller et tog. Vi integrerer nogle nøgleelementer i vores levitationssystem for at håndtere mængden af ​​vibrationer, som dette nye system vil møde med høj hastighed."  

Det ergonomiske design kan række ud over blot at skabe komfortable siddepladser. Professor Alan Salmoni antager, at fordi vi har at gøre med et nyt paradigme vedrørende høje hastigheder og kræfter, kan vi blive nødt til at gense de mulige virkninger af gentagne bevægelser og vibrerende frekvenser, enten fra personbilens bevægelse eller de mekanismer og motorer, der driver det. 

"Ved disse hastigheder har vi begrænsede undersøgelser af ting, vi nu tager for givet, såsom vibrationseffekterne, uanset om det er på kort eller lang sigt på den menneskelige krop," forklarer Dr. Salmoni. "Nu, mens virkningerne faktisk er ubetydelige for passagerer, der kører på skudtogene, for eksempel, er vi ikke rigtig sikre på disse effekter ved meget højere hastigheder, eller om der er mere intense vibrationsfrekvenser, der påvirker den menneskelige krop." 

"Især hvis der er en skjult medicinsk tilstand, såsom svækkede blodkar, eller hvis personen er tilbøjelig til nethindeløsning ... ville de have en højere risiko? Det kan jeg ærlig talt ikke sige." 

Dr. Shoemaker er enig og foreslår, at lægegodkendelser, der opnås før flyrejser, også skal kræves for den formodede Hyperloop-rejsende. Faktisk ser han den fortsatte udvikling af Hyperloop som et område til at fremme hans forskningsinteresser. 

"Jeg ville elske at melde mig frivilligt til at komme på en af ​​disse (pods) og tage alle mine instrumenter med og foretage målinger af, hvordan den menneskelige krop vil reagere på disse pludselige ændringer i hastighed eller retning." 

Selvom vi vil køre på den, bliver den så bygget? 

Mens nogle økonomiske fremskrivninger lover, at Hyperloop vil være billigere i det lange løb, vil investeringen i infrastrukturen betyde en tilførsel af massive mængder kapital. Skønnene varierer voldsomt, fordi beregningerne skal inkludere omkostningerne uden for banens anlæg, for eksempel skal jorden egnedes til systemet, og byplanlæggere skal høres om, hvor stationer skal installeres. Og for at gøre systemer som Hyperloop til virkelighed, skal regeringer og samfund være fuldstændig forpligtet til deres udvikling. 

Virksomheder som TransPod anerkender og forstår den 'vent og se'-attitude, der er fremherskende blandt potentielle interessenter, især med teknologier, der er innovative, forstyrrende og selvfølgelig dyre. På grund af dette har TransPod været engageret i diskussioner med regeringer om den bedste tilgang til implementering af dette system, baseret på deres opfattede behov.    

En indledende ansøgning er for eksempel til godstransport. Dette vil ikke kun fremhæve de økonomiske fordele ved at transportere varer i et meget hurtigere tempo, men det kan også begynde at gøre offentligheden bekendt med systemet og hjælpe overgangen til i sidste ende at sætte passagerer om bord.