Τι γίνεται με τον «άνθρωπο» στο σύστημα σωλήνων μεταφοράς ανθρώπου;

Το Hyperloop γίνεται πραγματικότητα. Το ερώτημα είναι λιγότερο για το πόσο γρήγορα μπορεί να πάει, και περισσότερο για το αν θέλουμε να το οδηγήσουμε. 

Υποθετική συνομιλία για την Ημέρα των Ευχαριστιών, Οκτώβριος 2020: 

«Λοιπόν, πιστεύεις ότι η μαμά θα το φτιάξει για δείπνο;» 

«Λέει ότι έχει πράγματα να κάνει και μπορεί να μην φτάσει εδώ στην ώρα της…» 

“Έλα, το Μόντρεαλ είναι μόλις μισή ώρα μακριά…” 

«Ναι, αλλά την ξέρεις – νομίζω ότι θα προτιμούσε να πάρει τον μακρύ δρόμο εδώ…» 

"Τι? Οδηγώ?? Σε αυτή την εποχή; Πες της να ανέβει στο Hyperloop!» 

Ενώ η ιδέα ενός συστήματος μεταφοράς με σωλήνα έχει αναπτυχθεί εδώ και αρκετό καιρό, χρειάστηκε status technogeek-celebrity ενός Elon Musk για τη δημιουργία τρέχοντος ενδιαφέροντος. Η λευκή του βίβλος του 2013 σκιαγράφησε το όραμά του για ένα σύστημα μεταφοράς που αλλάζει το παιχνίδι από το Λος Άντζελες στο Σαν Φρανσίσκο, το οποίο ήταν γρήγορο, ασφαλές, φθηνό και φιλικό προς το περιβάλλον (και στην πορεία μετατρέποντας με έξυπνο τρόπο τον περίεργο όρο «Human Vacuum Tube Transport» σε κομψό— και ίσως εμπορικό σήμα--"Hyperloop"). 

Πολλά πανεπιστήμια, ερευνητικές οντότητες και εταιρείες τεχνολογίας έχουν συμμετάσχει στις δοκιμές ανοιχτού κώδικα, αγωνιζόμενοι να βρουν το καλύτερο λειτουργικό πρωτότυπο. Έχουν δημιουργηθεί εταιρείες με την ελπίδα να συνεργαστούν με τις κυβερνήσεις ή τον ιδιωτικό τομέα για την ανάπτυξη αυτών των συστημάτων σε διαφορετικές τοποθεσίες.     

Και ενώ εξακολουθούν να υπάρχουν εμπόδια σχετικά με το σχεδιασμό και την ενσωμάτωση σε ένα λειτουργικό σύστημα δημόσιων μεταφορών, υπάρχει κατανοητό μεγάλη προσδοκία για έναν δυνητικά επαναστατικό τρόπο μεταφοράς. Το κοινό έχει γοητευτεί με οράματα να κυνηγούν σε πόλεις και ηπείρους, αψηφώντας τη γεωγραφία και τον καιρό, και σε χρόνο μηδέν. 

Ο Καναδάς πέταξε το τεχνολογικό του καπέλο στο ρινγκ, χάρη του TransPod, μια εταιρεία με έδρα το Τορόντο που υπόσχεται να έχει έναν σχεδιασμό και να λειτουργεί ήδη από το 2020. Το TransPod οραματίζεται έναν διάδρομο Τορόντο-Μόντρεαλ που κόβει τις 5 ώρες μετακίνησης (ή μεταφοράς φορτίου) σε ένα ταξίδι 30 λεπτών.     

Η Dianna Lai είναι η Διευθύντρια Επικοινωνίας του TransPod και εξηγεί γιατί η εταιρεία τους βλέπει την ανάγκη να εισαγάγει μια νέα μορφή μεταφοράς. 

«Θέλουμε να συνδέσουμε ανθρώπους, πόλεις και επιχειρήσεις με βιώσιμες και υψηλής ταχύτητας μεταφορές που μπορούν να φανταστούν ξανά τον τρόπο που ζούμε και εργαζόμαστε», λέει η κ. Λάι. «Με τη συρρίκνωση των αποστάσεων, μπορούμε να αυξήσουμε την ανταλλαγή ανθρώπων και αγαθών, να μεγιστοποιήσουμε την αποτελεσματικότητα για επιχειρήσεις όπως οι μεταφορές εμπορευμάτων και να δημιουργήσουμε ευκαιρίες για αστική ανάπτυξη». 

Εκτός από τη Βόρεια Αμερική, έργα συζητούνται σε όλο τον κόσμο: η Σκανδιναβία, η Βόρεια Ευρώπη, η Ρωσία και τα κράτη του Κόλπου εκφράζουν ενδιαφέρον για παρόμοια εγχειρήματα, αναγνωρίζοντας ότι μπορεί πράγματι να υπάρξει υπόσχεση για ένα νέο σύστημα μεταφορών που είναι ταχύτερο, πιο οικονομικά βιώσιμες και λιγότερο φορολογικές για το περιβάλλον. 

Επειδή η επιστήμη είναι πράγματι σέξι (αιωρούμενοι μαγνήτες! Ταξιδέψτε μέσα από ένα κενό χωρίς τριβές! Ταχύτητες έως και 1000 χλμ/ώρα!), μεγάλο μέρος της διαφημιστικής εκστρατείας (λογοπαίγνιο) ήταν στην ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών: ποιος σχεδιασμός μπορεί να κάνει την ιδέα να γίνει πραγματικότητα όσο το δυνατόν γρηγορότερα, μέσα από την καλύτερα κατασκευασμένη σήραγγα, χρησιμοποιώντας την καθαρότερη πηγή ενέργειας; 

Αλλά προτού υιοθετήσουμε το Hyperloop ως σύστημα μαζικής μεταφοράς, πρέπει να απαντήσουμε ουσιαστικά στα ερωτήματα που καμία τεχνολογία δεν μπορεί να καινοτομήσει ή κανένας σχεδιασμός δεν μπορεί να ξεπεράσει - τον υποτιθέμενο ανθρώπινο επιβάτη. Ουσιαστικά:  

Μπορούμε να οδηγήσουμε σε κάτι με τόση ταχύτητα; Και ίσως το πιο σημαντικό: θα θέλαμε; 

Hyperloop με μια ματιά 

•Τεχνολογία παρόμοια με MagLev τρένα, χρησιμοποιείται για την ανάρτηση και τη μετακίνηση των λοβών κατά μήκος της γραμμής του σωλήνα, επιταχύνοντας ή επιβραδύνοντας σε εκρήξεις ελεγχόμενες από υπολογιστή 

•Οι «πράσινες» πηγές ενέργειας, όπως τα ηλιακά κύτταρα, δημιουργούν κίνηση λοβών, καθώς και υποστήριξη ζωής και φωτισμό 

•Προτεινόμενες διαδρομές: LA-Σαν Φρανσίσκο, LA- Λας Βέγκας, Παρίσι- Άμστερνταμ, Τορόντο-Μόντρεαλ, Στοκχόλμη-Ελσίνκι, Άμπου Ντάμπι-Ντουμπάι, Ρωσία -Κίνα 

•Εκτιμώμενα έξοδα: από 7 δισεκατομμύρια δολάρια (εκτίμηση του Έλον Μασκ) έως 100 δισεκατομμύρια δολάρια (εκτίμηση NY Times 2013) 

 Αυτό που είναι καλό για το Rollercoaster είναι κακό για το Hyperloop 

Όπως μπορεί να επιβεβαιώσει όποιος έχει πάει σε τρενάκι του λούνα παρκ, δεν είναι η ταχύτητα που προσφέρει τον ενθουσιασμό, αλλά οι ξαφνικές αλλαγές στην ταχύτητα ή την κατεύθυνση. Έτσι, για το Hyperloop, η ανησυχία για τους επιβάτες δεν είναι πώς μπορούν να ανεχθούν τις μέγιστες ταχύτητες μόλις επιβιβαστούν, αλλά πώς θα διαχειριστούν τις δυνάμεις που εμπλέκονται στην επιτάχυνση, την επιβράδυνση και τις αλλαγές κατεύθυνσης. Πρέπει να αντιμετωπίσουμε αυτές τις γρήγορες αλλαγές, επειδή, για να επιτύχει τέτοιες ταχύτητες, ο επιβάτης πρέπει να τις υπομείνει σε μεγέθη πολύ πιο δραστικά από αυτά που αισθάνονται στις συναρπαστικές βόλτες στο λούνα παρκ.  

Ο συνηθισμένος τρόπος για να επιταχύνετε ή να επιβραδύνετε είναι να το κάνετε με ένα μόνο, μαζικό πάτημα, σαν να πατάτε το πεντάλ του γκαζιού ή να χτυπάτε τα φρένα. Για να επιτύχουν τις απαιτούμενες ταχύτητες διαφυγής, οι αστροναύτες βιώνουν περίπου 3g (τρεις φορές τη βαρύτητα της γης) κατά τις εκτοξεύσεις. Οι πιλότοι μαχητικών μπορεί να χρειαστεί να αντέξουν τις στιγμιαίες επιπτώσεις έως και 9g σε γρήγορες αναρριχήσεις ή καταδύσεις—τα αποτελέσματα των οποίων μπορεί να ξεπεράσουν το να φτάσουν απλώς στην τσάντα barf. Οι πιλότοι ή οι αστροναύτες που βρίσκονται σε κορυφαία φυσική κατάσταση είναι γνωστό ότι το μπλακάουτ κάτω από αυτές τις συνθήκες ενισχυμένης πίεσης - τι γίνεται τότε με τον μέσο επιβάτη; 

Kevin Shoemaker, καθηγητής στο Western University, έχει κάνει εκτενείς μελέτες σχετικά με τη ροή του αίματος από την καρδιά και τον εγκέφαλο, και συγκεκριμένα πώς οι δυνάμεις της επιτάχυνσης και της επιβράδυνσης μπορούν να τις επηρεάσουν. Συμφωνεί ότι ενώ θα υπάρξουν φυσιολογικά ζητήματα, δεν είναι ανυπέρβλητα. 

«Τα περισσότερα ανθρώπινα όντα μπορούν να ανεχθούν δυνάμεις έως και 2g», λέει ο Δρ. Shoemaker. "Για να αντιμετωπίσουμε τα πιθανά προβλήματα της γραμμικής επιτάχυνσης, δεν χρειάζεται να κάνουμε κάθε επιβάτη να φορά στολές G μαχητικού-πιλότου. Το να τους κρατάμε καθισμένους στραμμένους προς την κατεύθυνση της πίστας, για παράδειγμα, μπορεί να ελαχιστοποιήσουμε τις επιπτώσεις της γραμμικής επιτάχυνσης." 

Η λύση που οραματίζονται οι σχεδιαστές του TransPod για να κατανείμουν αυτά τα διαστήματα σε ολόκληρη τη διαδρομή είναι, για παράδειγμα, να στοχεύσουν «εκρήξεις» επιτάχυνσης περίπου 0.1 g, παρόμοια με αυτή που θα αισθανόμασταν σε ένα επιταχυνόμενο μετρό. Πατώντας απαλά το αέριο ή το φρένο, ελπίζουμε ότι, όπως και στις απογειώσεις και προσγειώσεις αεροσκαφών, αυτές οι αλλαγές θα ελαχιστοποιηθούν σε ανεκτά επίπεδα. 

Στην πραγματικότητα, είναι οποιαδήποτε απόκλιση από μια ευθεία που θα είχε πολύ μεγαλύτερη επίδραση στον επιβάτη. Αποκαλούμενες ως γωνιακή ορμή από τους φυσικούς, αυτές είναι οι δυνάμεις που κάνουν και πάλι συναρπαστικές τις στροφές και τις στροφές στα τρενάκια. Ακόμη και όσοι δεν αναζητούν συγκίνηση το βιώνουν αυτό όταν διαπραγματεύονται μια έντονη καμπύλη. Επομένως, οποιαδήποτε απόκλιση στην κατεύθυνση μπορεί να κάνει τον αναβάτη του μετρό να χάσει την ισορροπία του. Για παράδειγμα, οχήματα με υψηλά κέντρα βάρους μπορούν ακόμη και να ανατραπούν. 

Τα τρέχοντα τρένα υψηλής ταχύτητας έχουν έναν μηχανισμό κλίσης (ή κλίσης) όπου οι αδρανειακές δυνάμεις μετριάζονται με την κλίση προς την κατεύθυνση της καμπύλης. Όπως ένας ποδηλάτης που κάνει τράπεζα κατά τη διάρκεια μιας στροφής ή το υψόμετρο στο εξωτερικό μέρος μιας πίστας αυτοκινήτων, αυτό εξουδετερώνει ως ένα βαθμό αυτές τις δυνάμεις περιστροφής. Το TransPod έχει ενσωματώσει τις προδιαγραφές self-canting στα πρωτότυπά του για την αντιμετώπιση της πλευρικής επιτάχυνσης. Αλλά ακόμη και με αυτούς τους μηχανισμούς, η κ. Λάι παραδέχεται ότι η απόκλιση από τη θεωρητική ευθεία -και τα αποτελέσματα της γωνιακής ορμής- θα επηρεάσει τις ταχύτητες με τις οποίες θα τρέξουν τα σχέδιά τους.  

«Δεν θέλουμε να υπερβούμε τα 0.4 γραμμάρια πλευρικής επιτάχυνσης και καθώς η γεωγραφία θα υπαγορεύσει τυχόν καμπυλότητες της πίστας, θα πρέπει να προσαρμόσουμε τις ταχύτητες ανάλογα». 

Μπορεί να είναι ασφαλές, αλλά θα είναι άνετο; 

Η υπέρβαση αυτών των ζητημάτων είναι ουσιαστικά μόνο η αρχή. γιατί για να θεωρείται κάτι πραγματικά μαζική μεταφορά, θα πρέπει να είναι όχι μόνο ασφαλές αλλά και άνετο - όχι μόνο για τον επαγγελματία ταξιδιώτη, αλλά και για τη γιαγιά, το νήπιο ή κάποιον που έχει ίσως κάποια ιατρική πάθηση. Δεν θα οδηγήσουν όλοι κάτι απλώς και μόνο επειδή είναι γρήγορο, ειδικά αν η ανταλλαγή είναι μια σκληρή ή άβολη μετακίνηση.  

Οι σχεδιαστές στο TransPod έχουν ενσωματώσει την εργονομία στα σχεδιαστικά μοντέλα και τα πρωτότυπά τους, επειδή αναγνωρίζουν ότι μια χαλαρή και προσιτή νοοτροπία για τους μετακινούμενους είναι απαραίτητη για όσους θέλουν να δοκιμάσουν κάτι νέο. 

«Αυτό είναι ένα από τα βασικά μας ζητήματα στο TransPod», λέει η κ. Lai. «Ο σχεδιασμός μας διασφαλίζει ότι η διαδρομή θα είναι ακόμα πιο άνετη από ό,τι βιώνετε σε αεροσκάφος ή τρένο. Ενσωματώνουμε ορισμένα βασικά στοιχεία στο σύστημα αιώρησής μας για να χειριστούμε τον όγκο των κραδασμών που θα αντιμετωπίσει αυτό το νέο σύστημα με υψηλή ταχύτητα.”  

Ο εργονομικός σχεδιασμός μπορεί να υπερβαίνει τη δημιουργία απλώς άνετων καθισμάτων. Ο καθηγητής Alan Salmoni υποθέτει ότι επειδή έχουμε να κάνουμε με ένα νέο παράδειγμα σχετικά με τις υψηλές ταχύτητες και δυνάμεις, ίσως χρειαστεί να επανεξετάσουμε τις πιθανές επιπτώσεις της επαναλαμβανόμενης κίνησης και των συχνοτήτων δόνησης, είτε από την κίνηση του επιβατικού αυτοκινήτου είτε από τους μηχανισμούς και τους κινητήρες που τροφοδοτούν το. 

«Σε αυτές τις ταχύτητες, έχουμε περιορισμένες μελέτες για πράγματα που πλέον θεωρούμε δεδομένα, όπως τα δονητικά αποτελέσματα, είτε βραχυπρόθεσμα είτε μακροπρόθεσμα στο ανθρώπινο σώμα», εξηγεί ο Δρ Σαλμόνι. «Τώρα, ενώ τα αποτελέσματα είναι πράγματι αμελητέα για τους επιβάτες που επιβαίνουν στα τρένα bullet, για παράδειγμα, δεν είμαστε πραγματικά σίγουροι για αυτά τα αποτελέσματα σε πολύ υψηλότερες ταχύτητες ή εάν υπάρχουν πιο έντονες συχνότητες δόνησης που επηρεάζουν το ανθρώπινο σώμα». 

«Ιδιαίτερα εάν υπάρχει μια κρυφή ιατρική κατάσταση, όπως εξασθενημένα αιμοφόρα αγγεία, ή εάν το άτομο είναι επιρρεπές σε αποκόλληση αμφιβληστροειδούς… θα διατρέχει υψηλότερο κίνδυνο; Ειλικρινά δεν μπορώ να πω." 

Ο Δρ. Shoemaker συμφωνεί και προτείνει ότι οι ιατρικές άδειες που λαμβάνονται πριν από το αεροπορικό ταξίδι θα πρέπει επίσης να απαιτούνται για τον υποτιθέμενο ταξιδιώτη Hyperloop. Στην πραγματικότητα, βλέπει τη συνεχή ανάπτυξη του Hyperloop ως τομέα για να προωθήσει τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα. 

«Θα ήθελα πολύ να προσφέρω εθελοντικά σε ένα από αυτά (λοβούς) και να φέρω όλα τα όργανα μου και να κάνω μετρήσεις για το πώς θα αντιδράσει το ανθρώπινο σώμα σε αυτές τις ξαφνικές αλλαγές στην ταχύτητα ή την κατεύθυνση». 

Ακόμα κι αν Θέλουμε να το καβαλήσουμε, θα κατασκευαστεί; 

Ενώ ορισμένες οικονομικές προβλέψεις υπόσχονται ότι το Hyperloop θα είναι φθηνότερο μακροπρόθεσμα, η επένδυση στην υποδομή θα σημαίνει μια έγχυση τεράστιων ποσών κεφαλαίων. Οι εκτιμήσεις ποικίλλουν πάρα πολύ επειδή οι υπολογισμοί θα πρέπει να περιλαμβάνουν το κόστος εκτός της κατασκευής της πίστας, για παράδειγμα, η γη πρέπει να διατεθεί για το σύστημα και οι πολεοδόμοι πρέπει να συμβουλεύονται πού πρέπει να εγκατασταθούν οι σταθμοί. Και για να γίνουν πραγματικότητα συστήματα όπως το Hyperloop, οι κυβερνήσεις και οι κοινότητες πρέπει να αφοσιωθούν πλήρως στην ανάπτυξή τους. 

Εταιρείες όπως η TransPod αναγνωρίζουν και κατανοούν τη στάση «περιμένετε και δείτε» που επικρατεί μεταξύ των πιθανών ενδιαφερόμενων μερών, ιδιαίτερα με τεχνολογίες που είναι καινοτόμες, ενοχλητικές και φυσικά ακριβές. Εξαιτίας αυτού, το TransPod έχει συμμετάσχει σε συζητήσεις με τις κυβερνήσεις σχετικά με την καλύτερη προσέγγιση για την εφαρμογή αυτού του συστήματος, με βάση τις αντιλαμβανόμενες ανάγκες τους.    

Μια αρχική εφαρμογή, για παράδειγμα, είναι για τη μεταφορά εμπορευμάτων. Αυτό όχι μόνο θα αναδείξει τα οικονομικά οφέλη από τη μεταφορά εμπορευμάτων με πολύ ταχύτερο ρυθμό, αλλά μπορεί επίσης να αρχίσει να εξοικειώνει το κοινό με το σύστημα και να βοηθήσει στη μετάβαση στην τελική επιβίβαση επιβατών.