A co z „człowiekiem” w systemie rur do transportu ludzi?

Hyperloop staje się rzeczywistością; pytanie dotyczy mniej tego, jak szybko może jechać, a bardziej tego, czy chcemy na nim jeździć. 

Hipotetyczna rozmowa na Święto Dziękczynienia, październik 2020: 

„Więc myślisz, że mama zrobi to na obiad?” 

– Mówi, że ma coś do zrobienia i może nie zdążyć na czas… 

„No dalej, do Montrealu jest tylko pół godziny drogi…” 

„Tak, ale znasz ją… Myślę, że wolałaby wybrać dłuższą drogę tutaj…” 

"Co? Napęd?? W tym dniu i wieku? Powiedz jej, żeby po prostu wsiadła na Hyperloop! 

Chociaż koncepcja systemu transportu rurowego kiełkowała już od dłuższego czasu, zajęło to sporo czasu status technogeek-celebrity niejakiego Elona Muska wygenerować bieżące zainteresowanie. W białej księdze z 2013 r. nakreślił swoją wizję rewolucyjnego systemu transportu z Los Angeles do San Francisco, który byłby szybki, bezpieczny, tani i przyjazny dla środowiska (a przy okazji sprytnie zmienił niezdarny termin „transport w rurze próżniowej człowieka” w elegancki — i być może nadający się do znaku towarowego...Hyperloop"). 

Liczne uniwersytety, jednostki badawcze i korporacje technologiczne wzięły udział w testach open source, ścigając się w celu znalezienia najlepiej działającego prototypu. Korporacje zostały utworzone w nadziei na współpracę z rządami lub sektorem prywatnym w rozwijaniu tych systemów w różnych lokalizacjach.     

I chociaż nadal istnieją przeszkody dotyczące projektowania i integracji z działającym systemem transportu publicznego, jest zrozumiałe, że istnieje duże oczekiwanie na potencjalnie rewolucyjny środek transportu. Publiczność była zachwycona wizjami śmigania przez miasta i kontynenty, przeciwstawiając się geografii i pogodzie, i to w mgnieniu oka. 

Dzięki uprzejmości Kanada rzuciła swój technologiczny kapelusz na ring TransPod, firma z Toronto, która obiecuje uruchomić projekt już w 2020 roku. TransPod przewiduje korytarz Toronto-Montreal, który skróci 5-godzinny dojazd (lub transport ładunków) do 30-minutowej podróży.     

Dianna Lai jest dyrektorem ds. komunikacji TransPod i wyjaśnia, dlaczego ich firma widzi potrzebę wprowadzenia nowej formy transportu. 

„Chcemy łączyć ludzi, miasta i firmy za pomocą zrównoważonego i szybkiego transportu, który może zmienić sposób, w jaki żyjemy i pracujemy” — mówi Lai. „Zmniejszając odległości, możemy zwiększyć wymianę ludzi i towarów, zmaksymalizować wydajność dla firm, takich jak transport ładunków, i stworzyć możliwości rozwoju miast”. 

Poza Ameryką Północną, projekty są omawiane na całym świecie: Skandynawia, Europa Północna, Rosja i kraje Zatoki Perskiej wyrażają zainteresowanie podobnymi przedsięwzięciami, uznając, że nowy system transportowy, który jest szybszy, bardziej ekonomiczny, może być obiecujący opłacalne i mniej obciążające dla środowiska. 

Ponieważ nauka jest naprawdę seksowna (lewitujące magnesy! Podróżuj przez próżnię bez tarcia! Prędkości do 1000 km/h!), większość szumu (gra słów zamierzona) dotyczyła rozwoju tych technologii: jaki projekt może sprawić, że koncepcja się sprawdzi tak szybko, jak to możliwe, przez najlepiej skonstruowany tunel, przy użyciu najczystszego źródła zasilania? 

Zanim jednak zaadaptujemy Hyperloop jako system transportu zbiorowego, musimy zasadniczo odpowiedzieć na pytania, których żadna technologia nie jest w stanie wprowadzić do innowacji ani żaden projekt nie może przezwyciężyć — dotyczące domniemanego pasażera. Głównie:  

Czy możemy jeździć na czymś z taką prędkością? I być może ważniejsze: czy byśmy chcieli? 

Hyperloop w skrócie 

•Technologia podobna do MagLev pociągi, służy do zawieszania i przesuwania strąków wzdłuż toru metra, przyspieszając lub zwalniając w seriach sterowanych komputerowo 

• „Zielone” źródła energii, takie jak ogniwa słoneczne, generują ruch kapsuły, a także podtrzymują życie i oświetlenie 

•Proponowane trasy: LA-San Francisco, LA-Las Vegas, Paryż-Amsterdam, Toronto-Montreal, Sztokholm-Helsinki, Abu Zabi-Dubaj, Rosja-Chiny 

•Szacowany koszt: od 7 mld USD (szacunki Elona Muska) do 100 mld USD (szacunki NY Times z 2013 r.) 

 Co jest dobre dla Rollercoastera, jest złe dla Hyperloopa 

Każdy, kto jechał kolejką górską, może potwierdzić, że to nie prędkość dostarcza emocji, ale nagłe zmiany prędkości lub kierunku. Tak więc w przypadku Hyperloop troska o pasażerów nie polega na tym, jak mogą tolerować maksymalne prędkości na pokładzie, ale na tym, jak będą zarządzać siłami związanymi z przyspieszaniem, zwalnianiem i zmianami kierunku. Musimy zająć się tymi szybkimi zmianami, ponieważ aby osiągnąć takie prędkości, pasażer musi je znosić w znacznie bardziej drastycznych rozmiarach niż te odczuwane podczas ekscytujących przejażdżek w wesołym miasteczku.  

Zwykłym sposobem przyspieszania lub zwalniania jest zrobienie tego jednym, potężnym pchnięciem, podobnie jak wciśnięcie pedału gazu lub wciśnięcie hamulca. Aby osiągnąć wymagane prędkości ucieczki, astronauci doświadczają około 3 g (trzykrotność grawitacji ziemskiej) podczas startów; piloci myśliwców mogą być zmuszeni wytrzymać chwilowe skutki obciążenia do 9 g podczas szybkich wzniesień lub nurkowań – których skutki mogą znacznie wykraczać poza zwykłe sięganie po worek na wymioty. Wiadomo, że piloci lub astronauci, którzy są w szczytowej formie fizycznej, tracili przytomność w tych warunkach zwiększonego ciśnienia - co w takim razie z przeciętnym pasażerem dojeżdżającym do pracy? 

Kevina Shoemakera, profesor na Western University, przeprowadził szeroko zakrojone badania nad przepływem krwi z serca do mózgu, a w szczególności nad tym, jak siły przyspieszania i zwalniania mogą na nie wpływać. Zgadza się, że chociaż pojawią się problemy fizjologiczne, nie są one nie do pokonania. 

„Większość istot ludzkich może tolerować siły do ​​2 g” – mówi dr Shoemaker. „Aby rozwiązać potencjalne problemy związane z przyspieszeniem liniowym, nie musimy zmuszać każdego pasażera do noszenia kombinezonów ochronnych pilota myśliwca. Na przykład ustawienie ich przodem do kierunku toru może zminimalizować skutki przyspieszenia liniowego”. 

Rozwiązaniem, które projektanci TransPod przewidzieli, aby rozłożyć te interwały na całej trasie, jest na przykład celowanie w „wybuch” przyspieszenia o wartości około 0.1 g, podobnie do tego, co czulibyśmy w przyspieszającym metrze. Mamy nadzieję, że poprzez delikatne naciśnięcie gazu lub hamulca, podobnie jak w przypadku startów i lądowań samolotów, zmiany te zostaną zminimalizowane do znośnych poziomów. 

W rzeczywistości każde odchylenie od linii prostej miałoby znacznie większy wpływ na pasażera. Określane przez fizyków jako moment pędu, są to siły, które ponownie sprawiają, że zwroty akcji w kolejce górskiej są ekscytujące; nawet osoby, które nie szukają mocnych wrażeń, doświadczają tego podczas pokonywania ostrego zakrętu. Każde odchylenie w kierunku może zatem spowodować, że pasażer metra straci równowagę; na przykład pojazdy z wysoko położonymi środkami ciężkości mogą się nawet przewrócić. 

Obecne pociągi dużych prędkości mają mechanizm przechylania (lub pochylania), w którym siły bezwładności są łagodzone przez pochylenie w kierunku zakrętu. Podobnie jak rowerzysta przechyla się podczas zakrętu lub wzniesienia na zewnętrznej części toru samochodowego, to do pewnego stopnia przeciwdziała tym siłom obrotowym. TransPod zastosował w swoich prototypach specyfikację samopochylania, aby uwzględnić przyspieszenie boczne. Ale nawet przy tych mechanizmach pani Lai przyznaje, że odejście od teoretycznej linii prostej – i wpływu momentu pędu – wpłynie na prędkości, z jakimi będą działać ich projekty.  

„Nie chcemy przekraczać przyspieszenia poprzecznego 0.4 g, a ponieważ położenie geograficzne będzie dyktować wszelkie krzywizny torów, będziemy musieli odpowiednio dostosować nasze prędkości”. 

Może być bezpiecznie, ale czy będzie wygodnie? 

Przezwyciężenie tych problemów to zasadniczo dopiero początek; ponieważ aby coś naprawdę można było uznać za transport zbiorowy, powinno być nie tylko bezpieczne, ale także wygodne - nie tylko dla podróżującego w interesach, ale także dla babci, malucha lub osoby cierpiącej na jakieś schorzenia. Nie każdy będzie jeździł na czymś tylko dlatego, że jest szybki, zwłaszcza jeśli kompromisem są trudne lub niewygodne dojazdy.  

Projektanci z TransPod uwzględnili ergonomię w swoich modelach projektowych i prototypach, ponieważ zdają sobie sprawę, że zrelaksowany i przystępny sposób myślenia osoby dojeżdżającej do pracy jest niezbędny dla osób chcących spróbować czegoś nowego. 

„To jedna z naszych kluczowych kwestii w TransPod” — mówi pani Lai. „Nasza konstrukcja gwarantuje, że jazda będzie jeszcze bardziej komfortowa niż w samolocie czy pociągu. Integrujemy niektóre kluczowe elementy z naszym systemem lewitacji, aby poradzić sobie z ilością wibracji, którym ten nowy system będzie musiał stawić czoła przy dużej prędkości”.  

Ergonomiczna konstrukcja może wykraczać poza tworzenie wygodnych miejsc do siedzenia. Profesor Alan Salmoni przypuszcza, że ​​ponieważ mamy do czynienia z nowym paradygmatem dotyczącym dużych prędkości i sił, być może będziemy musieli ponownie przyjrzeć się możliwym skutkom powtarzalnego ruchu i częstotliwości drgań, pochodzących albo z ruchu samochodu osobowego, albo z mechanizmów i silników napędzających to. 

„Przy tych prędkościach mamy ograniczone badania nad rzeczami, które obecnie uważamy za oczywiste, takimi jak efekty wibracyjne, krótko- lub długoterminowe na organizm ludzki” – wyjaśnia dr Salmoni. „Teraz, podczas gdy efekty są rzeczywiście nieistotne dla pasażerów jadących na przykład pociągami pociskowymi, nie jesteśmy tak naprawdę pewni tych efektów przy znacznie wyższych prędkościach lub czy istnieją bardziej intensywne częstotliwości wibracyjne oddziałujące na ludzkie ciało”. 

„Szczególnie jeśli istnieje ukryta choroba, taka jak osłabione naczynia krwionośne lub jeśli dana osoba jest podatna na odwarstwienie siatkówki… czy byłaby bardziej narażona na ryzyko? Szczerze mówiąc, nie mogę powiedzieć. 

Dr Shoemaker zgadza się i proponuje, aby zaświadczenia lekarskie uzyskane przed podróżą lotniczą były również wymagane od domniemanego podróżnika Hyperloop. W rzeczywistości postrzega ciągły rozwój Hyperloop jako obszar do rozwijania swoich zainteresowań badawczych. 

„Chciałbym zgłosić się na ochotnika, aby dostać się na jeden z tych (strąków) i przynieść wszystkie moje instrumenty i dokonać pomiarów, jak ludzkie ciało zareaguje na te nagłe zmiany prędkości lub kierunku”. 

Nawet jeśli chcemy na nim jeździć, czy zostanie zbudowany? 

Podczas gdy niektóre prognozy ekonomiczne obiecują, że Hyperloop będzie tańszy w dłuższej perspektywie, inwestycja w infrastrukturę będzie oznaczać zastrzyk ogromnych kwot kapitału. Szacunki są bardzo różne, ponieważ obliczenia musiałyby obejmować koszty poza budową torów, na przykład grunt musi być przeznaczony pod system, a urbaniści muszą być konsultowani, gdzie należy zainstalować stacje. Aby systemy takie jak Hyperloop stały się rzeczywistością, rządy i społeczności muszą być całkowicie zaangażowane w ich rozwój. 

Firmy takie jak TransPod rozpoznają i rozumieją postawę „poczekaj i zobacz”, która jest powszechna wśród potencjalnych interesariuszy, szczególnie w przypadku technologii, które są innowacyjne, przełomowe i oczywiście drogie. Z tego powodu TransPod angażuje się w dyskusje z rządami na temat najlepszego podejścia do wdrożenia tego systemu, w oparciu o ich postrzegane potrzeby.    

Na przykład jedno początkowe zastosowanie dotyczy transportu towarowego. Nie tylko podkreśli to korzyści ekonomiczne płynące z transportu towarów w znacznie szybszym tempie, ale może również zacząć zaznajamiać opinię publiczną z systemem i pomóc w przejściu do ostatecznego umieszczania pasażerów na pokładzie.