Che dire dell'"umano" nel sistema di tubi di trasporto umano?

Hyperloop sta diventando una realtà; la domanda è meno su quanto velocemente può andare, e più se vogliamo cavalcarla. 

Ipotetica conversazione del Giorno del Ringraziamento, ottobre 2020: 

"Allora, pensi che la mamma lo farà per cena?" 

"Dice che ha delle cose da fare e potrebbe non arrivare in tempo..." 

"Dai, Montreal è a solo mezz'ora di distanza..." 

"Sì, ma tu la conosci, penso che preferirebbe prendere la strada più lunga qui..." 

"Che cosa? Viaggio?? A questo giorno ed età? Dille di salire sull'Hyperloop! 

Sebbene il concetto di un sistema di trasporto su tubo stia germogliando da un po' di tempo, ci sono voluti status di celebrità technogeek di un certo Elon Musk generare interesse attuale. Il suo white paper del 2013 ha delineato la sua visione di un sistema di trasporto rivoluzionario da Los Angeles a San Francisco che fosse veloce, sicuro, economico e rispettoso dell'ambiente (e lungo la strada trasformando abilmente il termine goffo "Trasporto umano con tubo a vuoto" nell'elegante... e forse marchiabile--"Hyperloop"). 

Numerose università, enti di ricerca e società tecnologiche hanno partecipato alle prove open source, correndo per trovare il miglior prototipo funzionante. Le società sono state create nella speranza di collaborare con i governi o il settore privato nello sviluppo di questi sistemi in diverse località.     

E mentre esistono ancora ostacoli per quanto riguarda la progettazione e l'integrazione in un sistema di trasporto pubblico funzionante, c'è comprensibilmente una grande attesa in una modalità di trasporto potenzialmente rivoluzionaria. Il pubblico è rimasto incantato con visioni di sibili attraverso città e continenti, sfidando geografia e condizioni meteorologiche, e in un batter d'occhio. 

Il Canada ha lanciato sul ring il suo cappello tecnologico, per gentile concessione di TransPod, una società con sede a Toronto che promette di avere un progetto attivo e funzionante già nel 2020. TransPod immagina un corridoio Toronto-Montreal che riduca il tragitto giornaliero di 5 ore (o trasporto merci) a un viaggio di 30 minuti.     

Dianna Lai è la direttrice delle comunicazioni di TransPod e spiega perché la loro azienda vede la necessità di introdurre una nuova forma di trasporto. 

"Vogliamo connettere persone, città e aziende con trasporti sostenibili e ad alta velocità che possano reinventare il modo in cui viviamo e lavoriamo", afferma la signora Lai. "Riducendo le distanze, possiamo aumentare lo scambio di persone e merci, massimizzare l'efficienza per attività come il trasporto merci e creare opportunità per la crescita urbana". 

A parte il Nord America, i progetti sono in discussione in tutto il mondo: Scandinavia, Nord Europa, Russia e Stati del Golfo stanno tutti esprimendo interesse per iniziative simili, riconoscendo che potrebbe esserci davvero una promessa in un nuovo sistema di trasporto più veloce, più economico fattibile e meno gravoso per l'ambiente. 

Poiché la scienza è davvero sexy (magneti levitanti! Viaggia attraverso un vuoto senza attrito! Velocità fino a 1000 km/h!), gran parte dell'hype (gioco di parole) è stato nello sviluppo di queste tecnologie: quale design può far funzionare il concetto il più velocemente possibile, attraverso il tunnel meglio costruito, utilizzando la fonte di energia più pulita? 

Ma prima di adottare Hyperloop come sistema di trasporto di massa, dobbiamo rispondere fondamentalmente alle domande che nessuna tecnologia può innovare o nessun design può superare: il presunto passeggero umano. Essenzialmente:  

Possiamo cavalcare qualcosa con così tanta velocità? E forse ancora più importante: vorremmo? 

Hyperloop a colpo d'occhio 

•Tecnologia simile a Maglev treni, viene utilizzato per sospendere e spostare i pod lungo il binario del tubo, accelerando o rallentando in raffiche controllate dal computer 

•Fonti "verdi" per l'energia, come le celle solari, generano il movimento della capsula, nonché il supporto vitale e l'illuminazione 

•Rotte proposte: LA-San Francisco, LA-Las Vegas, Parigi-Amsterdam, Toronto-Montreal, Stoccolma-Helsinki, Abu Dhabi-Dubai, Russia-Cina 

· XNUMX€Costi stimati: da $ 7 miliardi (stima di Elon Musk) fino a $ 100 miliardi (stima NY Times 2013) 

 Ciò che è buono per le montagne russe è dannoso per Hyperloop 

Come può testimoniare chiunque sia salito sulle montagne russe, non è la velocità a suscitare l'eccitazione, ma gli improvvisi cambi di velocità o direzione. Quindi per Hyperloop, la preoccupazione per i passeggeri non riguarda come possono tollerare le velocità massime una volta a bordo, ma come gestiranno le forze coinvolte in accelerazione, decelerazione e cambi di direzione. Dobbiamo affrontare questi rapidi cambiamenti perché, per raggiungere tali velocità, il passeggero deve sopportarli in dimensioni molto più drastiche di quelle provate nelle giostre da brivido dei parchi di divertimento.  

Il modo usuale per accelerare o decelerare è farlo con un'unica, massiccia spinta, proprio come schiacciare il pedale dell'acceleratore o schiacciare i freni. Per raggiungere le velocità di fuga richieste, gli astronauti sperimentano circa 3g (tre volte la gravità terrestre) durante i lanci; i piloti di caccia potrebbero dover sopportare gli effetti momentanei fino a 9 g in rapide salite o immersioni, i cui effetti possono andare ben oltre il semplice raggiungere il sacco da vomito. È noto che piloti o astronauti che sono in condizioni fisiche ottimali perdono conoscenza in queste condizioni di pressione amplificata: che dire allora del pendolare medio? 

Kevin Calzolaio, professore alla Western University, ha svolto studi approfonditi sul flusso sanguigno dal cuore e al cervello, e in particolare su come le forze di accelerazione e decelerazione possono influenzarli. Concorda sul fatto che mentre ci saranno problemi fisiologici, non sono insormontabili. 

"La maggior parte degli esseri umani può tollerare forze fino a 2g", afferma il dott. Shoemaker. "Per affrontare i potenziali problemi dell'accelerazione lineare, non dobbiamo far indossare a tutti i passeggeri tute G da pilota di caccia. Ad esempio, tenerli seduti rivolti verso la pista può ridurre al minimo gli effetti dell'accelerazione lineare". 

La soluzione che i progettisti di TransPod immaginano per suddividere questi intervalli lungo l'intero percorso è, ad esempio, mirare a "scoppi" di accelerazione di circa 0.1 g, simili a quelli che sentiremmo su una metropolitana in accelerazione. Colpendo delicatamente l'acceleratore o il freno, si spera che, proprio come nei decolli e negli atterraggi degli aerei, questi cambiamenti vengano ridotti al minimo a livelli tollerabili. 

Infatti, qualsiasi deviazione dalla linea retta avrebbe un effetto molto maggiore sul passeggero. Definite come momento angolare dai fisici, queste sono le forze che ancora una volta rendono emozionanti i colpi di scena nelle montagne russe; anche chi non ama il brivido lo sperimenta quando affronta una curva stretta. Qualsiasi deviazione di direzione può, quindi, far perdere l'equilibrio al ciclista; ad esempio, i veicoli con baricentro alto possono addirittura ribaltarsi. 

Gli attuali treni ad alta velocità hanno un meccanismo di inclinazione (o inclinazione) in cui le forze inerziali vengono mitigate inclinandosi nella direzione della curva. Come un ciclista che vira durante una curva o l'elevazione sulla parte esterna di una pista automobilistica, questo in una certa misura contrasta queste forze di rotazione. TransPod ha incorporato specifiche di inclinazione automatica nei suoi prototipi per affrontare l'accelerazione laterale. Ma anche con questi meccanismi, la signora Lai ammette che la deviazione dalla linea retta teorica – e gli effetti del momento angolare – avrà un impatto sulle velocità a cui funzioneranno i loro progetti.  

"Non vogliamo andare oltre 0.4 g di accelerazione laterale e poiché la geografia determinerà eventuali curvature della pista, dovremo adattare le nostre velocità di conseguenza". 

Potrebbe essere sicuro, ma sarà comodo? 

Il superamento di questi problemi è essenzialmente solo l'inizio; perché qualcosa per essere veramente considerato un trasporto di massa, dovrebbe essere non solo sicuro ma anche comodo, non solo per il viaggiatore d'affari, ma anche per la nonna, il bambino piccolo o chi ha forse una condizione medica. Non tutti guideranno qualcosa semplicemente perché è veloce, soprattutto se il compromesso è un tragitto accidentato o scomodo.  

I designer di TransPod hanno incorporato l'ergonomia nei loro modelli di design e prototipi perché riconoscono che una mentalità da pendolare rilassata e accessibile è essenziale per le persone che vogliono provare qualcosa di nuovo. 

"Questa è una delle nostre considerazioni chiave in TransPod", afferma la signora Lai. “Il nostro design assicura che il viaggio sia ancora più confortevole di quello che si prova su un aereo o un treno. Stiamo integrando alcuni elementi chiave nel nostro sistema di levitazione per gestire la quantità di vibrazioni che questo nuovo sistema dovrà affrontare ad alta velocità”.  

Il design ergonomico può andare oltre la semplice creazione di comode sedute. Il professor Alan Salmoni ipotizza che, poiché abbiamo a che fare con un nuovo paradigma riguardante velocità e forze elevate, potremmo dover rivisitare i possibili effetti del movimento ripetitivo e delle frequenze vibranti, sia dal movimento dell'autovettura, sia dai meccanismi e dai motori che alimentano esso. 

"A queste velocità, abbiamo studi limitati su cose che ora diamo per scontate, come gli effetti vibratori, sia a breve che a lungo termine sul corpo umano", spiega il dott. Salmoni. "Ora, mentre gli effetti sono davvero trascurabili per i passeggeri che viaggiano sui treni proiettile, ad esempio, non siamo veramente sicuri di questi effetti a velocità molto più elevate, o se ci sono frequenze vibratorie più intense che colpiscono il corpo umano". 

“Soprattutto se c'è una condizione medica nascosta, come i vasi sanguigni indeboliti, o se la persona è incline al distacco di retina... sarebbe a rischio più elevato? Onestamente non posso dirlo. 

Il dottor Shoemaker è d'accordo e propone che le autorizzazioni mediche ottenute prima del viaggio aereo dovrebbero essere richieste anche per il presunto viaggiatore Hyperloop. In effetti, vede il continuo sviluppo di Hyperloop come un'area per promuovere i suoi interessi di ricerca. 

"Mi piacerebbe fare volontariato per salire su uno di questi (baccelli) e portare tutti i miei strumenti e fare misurazioni di come il corpo umano reagirà a questi improvvisi cambiamenti di velocità o direzione." 

Anche se vogliamo cavalcarlo, sarà costruito? 

Mentre alcune proiezioni economiche promettono che Hyperloop sarà più economico a lungo termine, l'investimento nell'infrastruttura comporterà un'infusione di enormi quantità di capitale. Le stime variano notevolmente perché i calcoli dovrebbero includere i costi al di fuori della costruzione del binario, ad esempio, il terreno deve essere appropriato per il sistema e gli urbanisti devono essere consultati su dove installare le stazioni. E per trasformare in realtà sistemi come Hyperloop, i governi e le comunità devono impegnarsi totalmente nel loro sviluppo. 

Aziende come TransPod riconoscono e comprendono l'atteggiamento "aspetta e guarda" che è prevalente tra i potenziali stakeholder, in particolare con tecnologie innovative, dirompenti e ovviamente costose. Per questo motivo, TransPod ha avviato discussioni con i governi sull'approccio migliore per implementare questo sistema, in base alle loro esigenze percepite.    

Una prima applicazione, ad esempio, riguarda il trasporto merci. Ciò non solo evidenzierà i vantaggi economici del trasporto di merci a un ritmo molto più rapido, ma può anche iniziare a familiarizzare il pubblico con il sistema e favorire la transizione per l'eventuale imbarco di passeggeri.