Hur är det med "människan" i det mänskliga transportrörsystemet?

Hyperloop håller på att bli verklighet; frågan är mindre om hur snabbt det kan gå, och mer om vi vill åka på det. 

Hypotetisk Thanksgiving Day-samtal, oktober 2020: 

"Så, tror du att mamma kommer att göra det till middag?" 

"Hon säger att hon har saker att göra och kanske inte kommer hit i tid..." 

"Kom igen, Montreal är bara en halvtimme bort..." 

"Ja men du känner henne - jag tror att hon hellre tar den långa vägen hit..." 

"Vad? Kör?? I denna dag och ålder? Säg åt henne att bara gå på Hyperloop!” 

Medan konceptet med ett rörtransportsystem har grodd ganska länge, tog det technogeek-kändisstatus för en Elon Musk för att generera aktuellt intresse. Hans vitbok från 2013 beskrev hans vision för ett omvälvande transportsystem från LA till San Francisco som var snabbt, säkert, billigt och miljövänligt (och på vägen förvandlade det klumpiga uttrycket "Human Vacuum Tube Transport" till det eleganta— och kanske varumärkes--"hyperloop"). 

Flera universitet, forskningsenheter och tekniska företag har deltagit i försöken med öppen källkod och tävlat om att komma fram till den bästa fungerande prototypen. Företag har bildats i hopp om att samarbeta med regeringar eller den privata sektorn för att utveckla dessa system på olika platser.     

Och även om det fortfarande finns hinder för design och integration i ett fungerande kollektivtrafiksystem, finns det förståeligt nog stor förväntan på ett potentiellt revolutionerande transportsätt. Allmänheten har hänförts av visioner om att susa över städer och kontinenter, trotsa geografi och väder, och på nolltid alls. 

Kanada har kastat sin teknikhatt i ringen, med tillstånd av TransPod, ett Toronto-baserat företag som lovar att ha en design igång så tidigt som 2020. TransPod föreställer sig en Toronto-Montreal-korridor som skär ned 5-timmarspendlingen (eller lasttransporten) till en 30-minuters resa.     

Dianna Lai är kommunikationsdirektör för TransPod, och hon förklarar varför deras företag ser behovet av att införa en ny form av transport. 

"Vi vill koppla samman människor, städer och företag med hållbara och höghastighetstransporter som kan ombilda hur vi lever och arbetar", säger Lai. "Genom att minska avstånden kan vi öka utbytet av människor och varor, maximera effektiviteten för företag som godstransporter och skapa möjligheter för urban tillväxt." 

Bortsett från Nordamerika diskuteras projekt över hela världen: Skandinavien, norra Europa, Ryssland och Gulfstaterna uttrycker alla intresse för liknande satsningar och inser att det verkligen kan finnas löfte om ett nytt transportsystem som är snabbare, mer ekonomiskt lönsamt och mindre belastande för miljön. 

Eftersom vetenskapen verkligen är sexig (svävande magneter! Res genom ett friktionsfritt vakuum! Hastigheter på upp till 1000 km/h!), har mycket av hypen (ordleken avsedd) varit i utvecklingen av dessa teknologier: vilken design kan få konceptet att gå så snabbt som möjligt, genom den bäst konstruerade tunneln, med den renaste strömkällan? 

Men innan vi antar Hyperloop som ett kollektivtrafiksystem måste vi i grunden svara på frågorna som ingen teknik kan förnya, eller ingen design kan övervinna - den presumtiva mänskliga passageraren. Väsentligen:  

Kan vi åka på något med så hög hastighet? Och kanske ännu viktigare: skulle vi vilja det? 

Hyperloop i ett ögonkast 

•Teknik som liknar MagLev tåg, används för att hänga upp och flytta baljorna längs rörbanan, påskynda eller sakta ner i datorstyrda skurar 

• "Gröna" kraftkällor, som solceller, genererar podrörelse såväl som livsuppehållande och belysning 

•Föreslagna rutter: LA-San Francisco, LA-Las Vegas, Paris-Amsterdam, Toronto-Montreal, Stockholm-Helsingfors, Abu Dhabi-Dubai, Ryssland-Kina 

•Beräknade kostnader: från $7B (Elon Musks uppskattning) upp till $100B (NY Times 2013 uppskattning) 

 Det som är bra för berg-och-dalbanan är dåligt för Hyperloop 

Som alla som har åkt berg-och-dalbana kan intyga är det inte hastigheten som ger spänningen, utan de plötsliga förändringarna i hastighet eller riktning. Så för Hyperloop handlar oron för passagerarna inte om hur de kan tolerera de maximala hastigheterna en gång ombord, det kommer att vara hur de kommer att hantera krafterna som är involverade i acceleration, retardation och riktningsändringar. Vi måste ta itu med dessa snabba förändringar, för för att uppnå sådana hastigheter måste passageraren uthärda dem i omfattningar som är mycket mer drastiska än de som känns i nöjesparker.  

Det vanliga sättet att accelerera eller bromsa är att göra det med ett enda, massivt tryck, ungefär som att golva gaspedalen eller slå i bromsen. För att nå de nödvändiga flykthastigheterna upplever astronauter runt 3g (tre gånger jordens gravitation) under uppskjutningar; stridspiloter kan behöva motstå de tillfälliga effekterna av upp till 9g i snabba klättringar eller dyk – vars effekter kan sträcka sig långt utöver att bara sträcka sig efter barfbagen. Piloter eller astronauter som är i toppkondition har varit kända för att mörka under dessa förstärkta tryckförhållanden - hur är det med den genomsnittliga pendlaren då? 

Kevin Shoemaker, professor vid Western University, har gjort omfattande studier om blodflödet från hjärtat och till hjärnan, och i synnerhet hur krafter av acceleration och retardation kan påverka dem. Han håller med om att även om det kommer att finnas fysiologiska problem, är de inte oöverstigliga. 

"De flesta människor kan tolerera krafter på upp till 2g", säger Dr Shoemaker. "För att komma till rätta med de potentiella problemen med linjär acceleration behöver vi inte tvinga alla passagerare att bära stridspilot G-dräkter. Att hålla dem sittande vända i banans riktning, till exempel, kan minimera effekterna av linjär acceleration." 

Lösningen som TransPod-designers föreställer sig för att dela ut dessa intervaller genom hela rutten är till exempel att inrikta sig på accelerations-"skurar" på cirka 0.1 g, liknande vad vi skulle känna på en accelererande tunnelbana. Genom att försiktigt knacka på gasen eller bromsen hoppas man att dessa förändringar skulle minimeras till acceptabla nivåer, precis som vid start och landning av flygplan. 

Faktum är att det är varje avvikelse från en rak linje som skulle ha en mycket större effekt för passageraren. Benämnt som vinkelmomentum av fysiker, är dessa krafter som återigen gör vändningarna i berg-och dalbanor spännande; även icke-spänningssökare upplever detta när de förhandlar en skarp kurva. Varje riktningsavvikelse kan därför få tunnelbaneföraren att tappa balansen; till exempel kan fordon med höga tyngdpunkter till och med välta. 

Nuvarande höghastighetståg har en lutande (eller lutande) mekanism där tröghetskrafter mildras genom att luta sig i kurvans riktning. Liksom en cyklist bankar under en sväng eller höjden på den yttre delen av en bilracingbana, motverkar detta till viss del dessa rotationskrafter. TransPod har införlivat specifikationer för självutjämning i sina prototyper för att hantera lateral acceleration. Men även med dessa mekanismer erkänner Lai att avvikelse från den teoretiska räta linjen – och effekterna av rörelsemängd – kommer att påverka de hastigheter med vilka deras design kommer att köras.  

"Vi vill inte gå längre än 0.4 g sidoacceleration, och eftersom geografin kommer att diktera alla spårkrökningar, måste vi anpassa våra hastigheter därefter." 

Det kan vara säkert, men kommer det att vara bekvämt? 

Att övervinna dessa problem är i grunden bara början; för för att något verkligen ska betraktas som kollektivtrafik bör det inte bara vara säkert utan också bekvämt - inte bara för affärsresenären, utan också för mormodern, det lilla barnet eller en som kanske har ett medicinskt tillstånd. Alla kommer inte att åka något bara för att det är snabbt, särskilt om avvägningen är en svår eller obekväm pendling.  

Designers på TransPod har införlivat ergonomi i sina designmodeller och prototyper eftersom de inser att ett avslappnat och tillgängligt pendlartänk är avgörande för människor som vill prova något nytt. 

"Detta är en av våra viktigaste överväganden på TransPod," säger Lai. "Vår design säkerställer att resan blir ännu bekvämare än vad du upplever på ett flygplan eller ett tåg. Vi integrerar några nyckelelement i vårt levitationssystem för att hantera mängden vibrationer som detta nya system kommer att möta med hög hastighet."  

Den ergonomiska designen kan gå utöver att bara skapa bekväma sittplatser. Professor Alan Salmoni antar att eftersom vi har att göra med ett nytt paradigm när det gäller höga hastigheter och krafter, kan vi behöva se över de möjliga effekterna av repetitiva rörelser och vibrerande frekvenser, antingen från personbilens rörelse, eller mekanismerna och motorerna som driver Det. 

"Vid dessa hastigheter har vi begränsade studier på saker som vi nu tar för givna, som vibrationseffekterna, vare sig det är på kort eller lång sikt på människokroppen", förklarar Dr Salmoni. "Nu medan effekterna verkligen är försumbara för passagerare som åker på kultågen, till exempel, är vi inte riktigt säkra på dessa effekter vid mycket högre hastigheter, eller om det finns mer intensiva vibrationsfrekvenser som påverkar människokroppen." 

"Särskilt om det finns ett dolt medicinskt tillstånd, som försvagade blodkärl, eller om personen är benägen att näthinneavlossning ... skulle de ha en högre risk? Jag kan ärligt talat inte säga.” 

Dr Shoemaker instämmer och föreslår att medicinska tillstånd som erhålls före flygresor också ska krävas för den presumtiva Hyperloop-resenären. Faktum är att han ser den fortsatta utvecklingen av Hyperloop som ett område för att främja sina forskningsintressen. 

"Jag skulle älska att frivilligt gå på en av dessa (pods) och ta med alla mina instrument och göra mätningar av hur människokroppen kommer att reagera på dessa plötsliga förändringar i hastighet eller riktning." 

Även om vi vill åka den, kommer den att byggas? 

Medan vissa ekonomiska prognoser lovar att Hyperloop kommer att bli billigare i det långa loppet, kommer investeringen i infrastrukturen att innebära en infusion av enorma mängder kapital. Uppskattningarna varierar kraftigt eftersom beräkningarna skulle behöva inkludera kostnaderna utanför banan, till exempel måste marken anpassas till systemet och stadsplanerare måste rådfrågas om var stationer ska installeras. Och för att göra system som Hyperloop till verklighet måste regeringar och samhällen vara helt engagerade i deras utveckling. 

Företag som TransPod känner igen och förstår den "vänta och se"-attityd som är utbredd bland potentiella intressenter, särskilt med teknologier som är innovativa, störande och naturligtvis dyra. På grund av detta har TransPod varit engagerad i diskussioner med regeringar om den bästa metoden för att implementera detta system, baserat på deras upplevda behov.    

En första ansökan är till exempel för godstransporter. Detta kommer inte bara att belysa de ekonomiska fördelarna med att transportera varor i en mycket snabbare takt, utan det kan också börja bekanta allmänheten med systemet och underlätta övergången till att så småningom sätta passagerare ombord.