A čo „človek“ v systéme transportných trubíc pre ľudí?

Hyperloop sa stáva realitou; otázka je menej o tom, ako rýchlo to môže ísť, a skôr o tom, či na tom chceme jazdiť. 

Hypotetická konverzácia ku Dňu vďakyvzdania, október 2020: 

"Takže si myslíš, že mama urobí večeru?" 

„Hovorí, že má čo robiť a možno sa sem nedostane načas...“ 

"Poďme, Montreal je len pol hodiny odtiaľto..." 

"Áno, ale ty ju poznáš - myslím, že by radšej išla ďaleko sem..." 

"Čo? Šoférovať?? V dnešnej dobe? Povedz jej, nech nastúpi na Hyperloop!" 

Zatiaľ čo koncept trubicového dopravného systému klíčil už pomerne dlho, trvalo to technogeek – status celebrít jedného Elona Muska generovať aktuálny záujem. Jeho biela kniha z roku 2013 načrtla jeho víziu prevratného dopravného systému z LA do San Francisca, ktorý by bol rýchly, bezpečný, lacný a šetrný k životnému prostrediu (a popri tom dôvtipne zmenil neohrabaný výraz „Human Vacuum Tube Transport“ na elegantný – a možno ochranná známka-“Hyperloop"). 

Mnoho univerzít, výskumných subjektov a technologických korporácií sa zúčastnilo skúšok s otvoreným zdrojovým kódom a pretekali, kto nájde najlepšie fungujúci prototyp. Spoločnosti boli založené v nádeji na partnerstvo s vládami alebo súkromným sektorom pri vývoji týchto systémov v rôznych lokalitách.     

A hoci stále existujú prekážky týkajúce sa dizajnu a integrácie do fungujúceho systému verejnej dopravy, existuje pochopiteľne veľké očakávanie v potenciálne revolučnom spôsobe dopravy. Verejnosť bola uchvátená víziami preháňania sa po mestách a kontinentoch, vzdorujúcich geografii a počasiu, a to v žiadnom momente. 

Kanada hodila svoj technologický klobúk do ringu, s láskavým dovolením TransPod, spoločnosť so sídlom v Toronte, ktorá sľubuje, že návrh bude spustený už v roku 2020. TransPod si predstavuje koridor Toronto-Montreal, ktorý skráti 5-hodinové dochádzanie (alebo prepravu nákladu) na 30-minútovú cestu.     

Dianna Lai je riaditeľkou komunikácie TransPod a vysvetľuje, prečo ich spoločnosť vidí potrebu zaviesť nový spôsob dopravy. 

„Chceme prepojiť ľudí, mestá a podniky udržateľnou a vysokorýchlostnou dopravou, ktorá dokáže prehodnotiť spôsob, akým žijeme a pracujeme,“ hovorí pani Lai. "Zmenšením vzdialeností môžeme zvýšiť výmenu ľudí a tovaru, maximalizovať efektivitu pre podniky, ako je nákladná doprava, a vytvoriť príležitosti pre rast miest." 

Okrem Severnej Ameriky sa o projektoch diskutuje na celom svete: Škandinávia, severná Európa, Rusko a štáty Perzského zálivu všetky vyjadrujú záujem o podobné podniky, pričom si uvedomujú, že nový dopravný systém, ktorý je rýchlejší a ekonomickejší, skutočne môže byť prísľubom. životaschopné a menej zaťažujúce životné prostredie. 

Pretože veda je skutočne sexy (Levitujúce magnety! Cestujte cez vákuum bez trenia! Rýchlosť až 1000 XNUMX km/h!), veľká časť humbuku (zamýšľaná slovná hračka) bola vo vývoji týchto technológií: aký dizajn dokáže tento koncept rozbehnúť? čo najrýchlejšie, najlepšie vybudovaným tunelom s použitím najčistejšieho zdroja energie? 

Ale predtým, ako prijmeme Hyperloop ako systém hromadnej dopravy, musíme zásadne odpovedať na otázky, ktoré žiadna technológia nemôže inovovať alebo žiadny dizajn nemôže prekonať - predpokladaný ľudský pasažier. V podstate:  

Môžeme jazdiť na niečom tak rýchlo? A možno ešte dôležitejšie: chceli by sme? 

Hyperloop na prvý pohľad 

•Technológia podobná MagLev vlaky, sa používa na zavesenie a pohyb gondoly pozdĺž trate, zrýchľuje alebo spomaľuje v počítačovo riadených dávkach 

• „Zelené“ zdroje energie, ako sú solárne články, generujú pohyb kapsuly, ako aj podporu života a osvetlenie 

•Navrhované trasy: LA – San Francisco, LA – Las Vegas, Paríž – Amsterdam, Toronto – Montreal, Štokholm – Helsinki, Abu Dhabi – Dubaj, Rusko – Čína 

•Odhadované náklady: od 7 miliárd dolárov (odhad Elona Muska) až po 100 miliárd dolárov (odhad NY Times 2013) 

 Čo je dobré pre Rollercoaster, je zlé pre Hyperloop 

Ako môže potvrdiť každý, kto sa vydal na horskú dráhu, nie je to rýchlosť, ktorá dodáva vzrušenie, ale náhle zmeny rýchlosti alebo smeru. Pre Hyperloop teda nejde o to, ako dokážu tolerovať maximálnu rýchlosť po nastúpení na palubu, ide o to, ako budú zvládať sily spojené so zrýchľovaním, spomaľovaním a zmenami smeru. Musíme sa zaoberať týmito rýchlymi zmenami, pretože na dosiahnutie takýchto rýchlostí ich cestujúci musí znášať v oveľa drastickejších rozmeroch, než aké pociťujú pri vzrušujúcich jazdách v zábavnom parku.  

Zvyčajný spôsob, ako zrýchliť alebo spomaliť, je urobiť to jediným, masívnym stlačením, podobne ako zošliapnutím plynového pedálu alebo dupnutím na brzdy. Na dosiahnutie požadovaných únikových rýchlostí zažijú astronauti počas štartov asi 3 g (trojnásobok zemskej gravitácie); stíhací piloti možno budú musieť vydržať chvíľkové účinky až 9 g pri rýchlom stúpaní alebo klesaní – ktorých účinky môžu ísť oveľa ďalej, než len siahať po barfovom vaku. Je známe, že piloti alebo astronauti, ktorí sú v špičkovej fyzickej kondícii, v týchto podmienkach zosilneného tlaku strácajú vedomie – čo potom priemerný cestujúci? 

Kevin Shoemaker, profesor na Western University, vykonal rozsiahle štúdie o prietoku krvi zo srdca a do mozgu, a najmä o tom, ako ich môžu ovplyvniť sily zrýchlenia a spomalenia. Súhlasí s tým, že aj keď budú existovať fyziologické problémy, nie sú neprekonateľné. 

"Väčšina ľudských bytostí dokáže tolerovať sily až do 2 g," hovorí Dr. Shoemaker. "Aby sme riešili potenciálne problémy lineárneho zrýchlenia, nemusíme prinútiť každého pasažiera nosiť G-oblek stíhacieho pilota. Ak ho napríklad necháte sedieť v smere trate, môžete minimalizovať účinky lineárneho zrýchlenia." 

Riešením, ktoré si dizajnéri TransPodu predstavujú na rozdelenie týchto intervalov na celú trasu, je napríklad zacielenie „výbuchov“ zrýchlenia okolo 0.1 g, podobne ako by sme sa cítili v zrýchľujúcom sa metre. Jemným ťuknutím na plyn alebo brzdu sa dúfa, že podobne ako pri vzletoch a pristátiach lietadiel sa tieto zmeny minimalizujú na tolerovateľnú úroveň. 

V skutočnosti je to akákoľvek odchýlka od priamej línie, ktorá by mala na cestujúceho oveľa väčší vplyv. Toto sú sily, ktoré fyzici nazývajú uhlová hybnosť, vďaka ktorým sú zákruty na horských dráhach vzrušujúce; pri zdolávaní ostrej zákruty to zažívajú aj tí, ktorí nehľadajú vzrušenie. Akákoľvek odchýlka v smere preto môže spôsobiť, že cestujúci v metre stratí rovnováhu; napríklad vozidlá s vysokými ťažiskami sa môžu dokonca prevrátiť. 

Súčasné vysokorýchlostné vlaky majú naklápací (alebo naklápací) mechanizmus, kde sa zotrvačné sily zmierňujú naklonením v smere oblúka. Ako cyklista nakláňajúci sa počas zákruty alebo stúpania na vonkajšiu časť automobilovej pretekárskej dráhy, toto do určitej miery pôsobí proti týmto rotačným silám. TransPod začlenil do svojich prototypov špecifikácie samonaklápania na riešenie priečneho zrýchlenia. Ale aj s týmito mechanizmami pani Lai pripúšťa, že odchýlenie sa od teoretickej priamky – a účinky uhlovej hybnosti – ovplyvnia rýchlosti, pri ktorých budú prebiehať ich návrhy.  

"Nechceme prekročiť 0.4 g priečneho zrýchlenia a keďže geografia bude diktovať akékoľvek zakrivenie trate, budeme musieť zodpovedajúcim spôsobom prispôsobiť naše rýchlosti." 

Môže to byť bezpečné, ale bude to pohodlné? 

Prekonanie týchto problémov je v podstate len začiatok; pretože na to, aby sa niečo skutočne považovalo za hromadnú dopravu, by to malo byť nielen bezpečné, ale aj pohodlné – nielen pre obchodného cestujúceho, ale aj pre babičku, batoľa alebo niekoho, kto má možno nejaký zdravotný problém. Nie každý bude jazdiť na niečom jednoducho preto, že je to rýchle, najmä ak je kompromisom drsné alebo nepohodlné dochádzanie.  

Dizajnéri v TransPod začlenili ergonómiu do svojich dizajnových modelov a prototypov, pretože si uvedomujú, že uvoľnené a prístupné myslenie pri dochádzaní je nevyhnutné pre ľudí, ktorí chcú vyskúšať niečo nové. 

"Toto je jedna z našich kľúčových úvah v TransPod," hovorí pani Lai. „Náš dizajn zaisťuje, že jazda bude ešte pohodlnejšia, než akú zažijete v lietadle alebo vo vlaku. Do nášho levitačného systému integrujeme niektoré kľúčové prvky, aby sme zvládli množstvo vibrácií, ktorým bude tento nový systém čeliť pri vysokej rýchlosti.“  

Ergonomický dizajn môže ísť nad rámec vytvorenia pohodlného sedenia. Profesor Alan Salmoni sa domnieva, že keďže máme čo do činenia s novou paradigmou týkajúcou sa vysokých rýchlostí a síl, možno budeme musieť prehodnotiť možné účinky opakujúcich sa pohybov a vibračných frekvencií, či už z pohybu osobného auta, alebo mechanizmov a motorov, ktoré poháňajú to. 

"Pri týchto rýchlostiach máme obmedzené štúdie o veciach, ktoré teraz považujeme za samozrejmosť, ako sú napríklad vibračné účinky, či už krátkodobé alebo dlhodobé na ľudské telo," vysvetľuje Dr. Salmoni. "Zatiaľ čo sú účinky skutočne zanedbateľné napríklad pre cestujúcich vo vlakoch s guľkami, nie sme si skutočne istí týmito účinkami pri oveľa vyšších rýchlostiach alebo či existujú intenzívnejšie vibračné frekvencie ovplyvňujúce ľudské telo." 

„Najmä ak ide o skrytý zdravotný stav, ako sú oslabené krvné cievy, alebo ak je osoba náchylná na odlúčenie sietnice...bolo by vystavené vyššiemu riziku? Úprimne to nemôžem povedať." 

Dr. Shoemaker súhlasí a navrhuje, aby sa pre predpokladaného cestujúceho s Hyperloopom vyžadovali aj lekárske previerky získané pred letom. V skutočnosti vidí pokračujúci vývoj Hyperloopu ako oblasť na podporu svojich výskumných záujmov. 

"Rád by som sa dobrovoľne dostal na jeden z týchto modulov a priniesol všetky svoje nástroje a vykonal merania toho, ako bude ľudské telo reagovať na tieto náhle zmeny rýchlosti alebo smeru." 

Aj keď na ňom chceme jazdiť, bude to postavené? 

Zatiaľ čo niektoré ekonomické prognózy sľubujú, že Hyperloop bude z dlhodobého hľadiska lacnejší, investície do infraštruktúry budú znamenať prílev obrovského množstva kapitálu. Odhady sa veľmi líšia, pretože výpočty by museli zahŕňať náklady mimo budovania trate, napríklad, pozemok musí byť prispôsobený pre systém a je potrebné konzultovať s urbanistami, kde by mali byť stanice inštalované. A aby sa systémy ako Hyperloop stali realitou, vlády a komunity sa musia plne zaviazať k ich rozvoju. 

Spoločnosti ako TransPod uznávajú a chápu postoj „počkaj a uvidíme“, ktorý prevláda medzi potenciálnymi zainteresovanými stranami, najmä pri technológiách, ktoré sú inovatívne, rušivé a samozrejme drahé. Z tohto dôvodu sa TransPod zapája do diskusií s vládami o najlepšom prístupe k implementácii tohto systému na základe ich vnímaných potrieb.    

Jedna počiatočná aplikácia je napríklad pre nákladnú dopravu. Nielenže to zvýrazní ekonomické výhody prepravy tovaru oveľa rýchlejším tempom, ale môže to tiež začať oboznamovať verejnosť so systémom a pomôcť pri prechode, aby sa cestujúci nakoniec dostali na palubu.