Hyperloop: вакуумні поїзди і їх підводні камені

Проект швидкісного, якісно нового виду транспорту - п'ятого за рахунком, після вже традиційного автомобільного, водного, залізничного та повітряного, - запропонований в серпні 2013 року Ілона Маском, одним з найпопулярніших в світі бізнесменів, останнім часом часто згадується в новинах на ITC.UA . Однак перспектива масових подорожей на відстань в тисячу-півтори кілометрів тривалістю в півгодини залишається при цьому далеко не такий вже і безхмарним - нестачі в критиків у задуму «Гіперпетлі» не спостерігається, а ось втілень його на практиці поки що так і не видно. Наскільки реально здійснення цієї теорії, привабливою і цілком привабливою на папері і на ілюстрованих фантазією художників веб-сайтах? Здійсниться чи в найближчому часі революція в засобах пересування, або ж Hyperloop судилося поповнити собою солідну кунсткамеру утопічних проектів часів нестримного науково-технічного оптимізму?

Для початку коротко нагадаємо основні ідеї Ілона Маска, викладені ним два з половиною роки тому в 57-сторінковому дизайн-документі «Hyperloop Alpha» . Задуматися над необхідністю нового виду транспорту підприємця змусила інформація про заплановане в Каліфорнії будівництві швидкісного поїзда, який опинявся за своїми показниками одним з найдорожчих в світі - і одним із самих повільних з усіх залізничних проектів новітнього типу. Маск прийшов до висновку, що «п'ятий транспорт» повинен бути неодмінно як дешевше, так і безпечніше - і звернувся до ідей створення поїзда у вакуумній трубі, висунутим ще на початку ХХ століття американським ракетобудівником Робертом Годдардом, а пізніше розвиненим корпорацією RAND. Ідеї ​​ці залишилися нереалізованими - не в останню чергу через складність досягнення ситуації повного вакууму.

А тому, як оптимального транспортного засобу для подолання відстаней до 1500 км між великими містами (для більш далеких поїздок, вважає Маск, надзвуковий літак буде і швидше, і дешевше), можна було б використовувати ту ж трубу, але не вакуумну, а з розрідженим повітрям, що зводить до мінімуму ефект тертя, - з тиском в 100 Па, т. е. на рівні 1/6 від тиску на поверхні Марса, або подібно земній атмосфері на висоті 45 км. Як підприємець, а не інженер, Ілон Маск акцентував увагу саме на практичній стороні питання, хоча і не збирався сам займатися конструюванням, надавши весь свій проект у відкрите користування.

За його задумом, Hyperloop є дві - для руху в обидва боки - тонких сталевих труби діаметром близько двох метрів, розташованих на шестиметрових пілонах, виставлених через кожні тридцять метрів. З метою економії будувати їх пропонується уздовж вже наявної автотраси; загальні витрати, за розрахунками Маска, повинні скласти близько шести мільярдів доларів, або в десять разів менше того самого швидкісного поїзда. Цей останній збирається долати шлях з Сан-Франциско в Лос-Анджелес за 2 години 38 хвилин, а квиток в один кінець обійдеться в 105 доларів, - «Гіперпетля» ж, запевняє глава Tesla, дозволить дістатися з одного найбільшого каліфорнійського мегаполісу в інший всього за 35 хвилин і всього за 20 доларів: по трубах будуть переміщатися 40 капсул на 28 посадочних місць кожна, так що «поїзда» зможуть відправлятися кожні дві хвилини, а в годину пік і раз в тридцять секунд. Як доповнення запропонований і трохи дорожчий пасажирсько-вантажний варіант , Що дозволяє перевозити також і автомобілі.

Рекламні цифри проекту Hyperloop виглядають цілком привабливо

Перш, ніж розглядати реалістичність заявлених кількісних і якісних характеристик Hyperloop, звернемо увагу на історію цього нового типу транспорту. Нічого принципово нового в проекті Ілона Маска немає, крім хіба що з'єднання ідей вакуумного поїзда з не менш відомим підвісом на повітряній подушці, - хоча до озвучування їм цих ідей вони і не могли похвалитися такою широкою популярністю. Справа власне не в вакуумі: міркування щодо швидкісного переміщення по замкнутій трубі снарядоподобной капсули висловлювалися задовго до Роберта Годдарда, ще в XVII ст., А успішно реалізовані були в кінці XVIII в. шотландським винахідником Вільямом Мердок. Правда, на практиці поширення набули тільки переміщення таким способом порівняно невеликих об'єктів, використовуючи для створення тяги вентилятори: до середини XIX століття пневматична пошта стала реальністю в багатьох містах Європи, де листи доставлялися адресатам по трубах за допомогою як стисненого, так і розрідженого - частково подібно Hyperloop - повітря. Та й понині ця оригінальна система передачі малогабаритних предметів на невелику відстань продовжує використовуватися - наприклад, в банках, лікарнях або навіть бібліотеках, для доставки в книгосховища листків до вимог читачів.

Труби пневмопошти - далекі предки сучасних проектів швидкісного транспорту

Інша справа, що в середині XIX століття як деяким вченим, так і багатьом письменникам-фантастам здавалося само собою зрозумілим, що пересування таким способом і пасажирів - питання найскорішого часу. Поїзд, який рухається по герметично закритій (між станціями) трубі силою стисненого повітря і електромагнітного тяжіння докладно описаний, наприклад, в антиутопії Жюля Верна «Париж в XX столітті» , Вперше опублікованої через сто тридцять років після написання. У ті ж роки були здійснені і дві спроби практичного відтворення задуманої технології транспорту - обидві успішні, але швидше за експериментальні. З серпня 1864 в протягом декількох місяців в парку Кришталевого палацу на півдні Лондона діяла сконструйована Томасом Раммель пневматична залізниця : Вагон, що переміщався по тунелю довжиною 550 м і діаметром близько 3 м, приводився в рух гігантським вентилятором, що працює в свою чергу від парової машини. Для рейсу назад вентилятор включався в зворотну сторону, створюючи вакуум: вагон «засмоктувався» в тунель, а для зупинки використовував власні гальма.

Подібне ж транспортний засіб було продемонстровано американським винахідником Альфредом Елі Бічем в 1867 році в Нью-Йорку, а з 1870 по 1873 роки навіть діяло як працюючий прототип метрополітену: за 25 центів можна було покататися під Бродвеєм в циліндричному вагончику на 22 пасажира по тунелю довжиною всього 95 м. Хоча для публіки це був свого роду атракціон, його творець планував Beach Pneumatic Transit як повномасштабної транспортної системи - якої, втім, так і не судилося з'явитися на світло.

«Гіперпетля» середини позаминулого століття: демонстрація пневматичного поїзда А. Е. Бича на виставці Американського інституту в Нью-Йорку в 1867 році

Уже в кінці XIX століття простий пневматичний транспорт став виглядати тупиковою гілкою розвитку, нездатною конкурувати за швидкістю і вартості з електричними, а то і з паровими двигунами. У 1909 році згадуваний уже Роберт Годдард анонімно опублікував статтю про потяг нового типу - вакуумному; однак, докладні креслення прототипів такого транспорту, здатного рухатися зі швидкістю до 1600 км / год, були знайдені в його паперах після смерті винахідника, який відрізнявся рідкісною скритністю, - патенти «Vacuum tube transportation system» і «Apparatus for vacuum tube transportation» були видані його вдові тільки в 1949-50 роках.

Крім того, практично одночасно з Годдардом, досліди з переміщенням тіл у вакуумній трубі за допомогою електромагнітного підвісу успішно проводив в 1911-1913 роках професор фізики Томського технологічного інституту Борис Вейнберг, який прочитав 31 березня 1914 року в Санкт-Петербурзі лекцію під назвою «Рух без тертя », незабаром видану і окремою брошурою . Ідеальний «безповітряний електричний шлях», що якісно відрізняється від усіх традиційних методів повідомлення, представляв собою металеву сигарообразную капсулу, що рухається в горизонтальній трубі, з якої викачане повітря; завдяки магнітів або соленоїд з струмом вагон не стосується дна і не підтягується до стелі, а значить і не стикається з тертям - і тому розвиває швидкість в 800 км / ч. Вейнберг мріяв про створення швидкісних вакуумних поїздів з Москви в Петербург або до Владивостока, - проте, справа не пішла далі лабораторних дослідів з трубочкою в десять дюймів діаметром. Зате стаття Вейнберга з описом цього проекту в 1917 році була опублікована і на англійській мові в журналі «Popular Science Monthly» , Так що цілком могла бути відома і самому Роберту Годдарда.

Вакуумний електромагнітний потяг Бориса Вейнберга: діаметр циліндра становить всього близько метра, і самотній пасажир може долати весь шлях хіба що лежачи

За минулі з тих пір десятиліття проекти вакуумного поїзда так і не були реалізовані, хоча ідеї, що нагадують про проекти Годдарда і Вейнберга, все ж продовжували періодично висуватися. Так, в 1974 році інженер Швейцарських федеральних залізниць Родольфо Ньєто, вимушений щодня їздити на роботу з Лозанни в Берн, придумав спосіб скоротити час на такий шлях, використовуючи маглев-поїзда в підземному вакуумному тунелі. Перспектива реалізації такого проекту визрівала вкрай повільно, протягом усіх 1990-х років, вилившись в результаті в проект Swissmetro - вакуумного поїзда, що рухається в середовищі низького тиску (близько 100 миллибар - в сто разів більше, ніж в планах Ілона Маска) зі швидкістю близько 500 км / год і з'єднує Сент-Галлен з Цюріхом, а потім наступного в Базель, Берн, Лозанну і Женеву. Наприклад, з Берна в Цюріх можна було б дістатися тоді за всього 12 хвилин замість нинішнього години. На жаль, після багатьох років проектування Swissmetro остаточно закривається в 2009 році, так ні до чого і не навівши. Причина банальна: нестача фінансування для реалізації - і, згідно з усіма підрахунками, нерентабельність проекту в плані вартості і строків , Необхідних для його втілення в життя.

Swissmetro: ще один так і не народилася ідейний попередник Hyperloop

Власне, саме вартість виявляється одним з основних предметів для критики на адресу і проекту Ілона Маска - незважаючи на те, що саме дешевизну автор ідеї «Гіперпетлі» вказує в якості одного з двох ключових її переваг порівняно з уже звичними швидкісними поїздами. Американські економісти, в тому числі спеціалізуються по залізницях, стверджують, що навіть без урахування вартості придбання необхідних для будівництва земельних ділянок, - а саме ця стаття витрат виявляється основною складовою в тих обурили Маска 68-ми мільярдів, запланованих на створення каліфорнійського швидкісного поїзда, - цифра в 6 мільярдів для створення Hyperloop занижена як мінімум в 10-20 разів .

Та й того самого придбання землі уникнути ніяк не вийде: навіть якщо намагатися прокладати лінію труб якомога ближче до шосе, все одно на деяких ділянках вона буде значно відходити від автостради. Як говорить професор економіки Каліфорнійського університету Майкл Андерсон, грунтуючись на власних розрахунках вартості будівництва «Гіперпетлі» між Сан-Франциско і Лос-Анджелесом, більш-менш реалістична ціна на квиток в одну сторону складе не двадцять, а тисячу доларів, - все ж підприємство в цілому здатне потягнути на сто мільярдів замість заявлених шести .

Запропоноване Ілона Маском пристрій капсули Hyperloop

До критиків-економістам приєднуються і інженери: деякі аспекти задуму Маска здаються їм не менш складними для практичної реалізації, ніж відомі вже в історії безуспішні спроби конструювання вакуумних поїздів. Так, на думку одного з колишніх розробників Swissmetro, професора Федеральної політехнічної школи в Лозанні Марселя Жуфера, досягнення тиску в 1 миллибар (або 100 Па) може виявитися вкрай важкою і ресурсномісткою завданням, в тому числі в плані конструювання шлюзів для посадки і висадки пасажирів . Найбільші сумніви викликає той самий повітряна подушка, яка виступає відмінною рисою проекту Ілона Маска, який би порівняв «Гіперпетлю» з шайбою в аерохокей. Зазор між внутрішньою стінкою труби і підвісом капсули не повинен перевищувати 0,5-1,3 мм - показник, необхідний для досягнення потрібних швидкостей, але висуває вкрай жорсткі вимоги в плані точності всієї конструкції. Один з винахідників маглев-поїзда, Джеймс Пауелл, стверджує , Що досягти подібної точності на практиці вкрай складно: будь-яка нерівність внутрішньої поверхні, будь-яка «купина» розміром всього в ¾ мм означатиме катастрофу мчить з величезною швидкістю снаряда-вагона.

Безпека Hyperloop і просто зручність його використання виявляється другим найбільш популярним - за ціною - предметом для критики. Відповідно до показників вихідного проекту Маска, максимальна ширина пасажирської капсули досягає всього 1,35 м, а найбільша висота - 1,10 м: нехай це і не «сигара» Вейнберга початку ХХ століття, в якій можна було тільки лежати долілиць, а й далеко не саме комфортабельне транспортний засіб. Навіть якщо не говорити про катастрофи внаслідок найдрібніших опуклостей усередині труби, просте її відхилення від прямого курсу всього на міліметр здатне привести до значної хитавиці - при тому, що ні встати в капсулі, ні перейти на інше місце практично неможливо, не кажучи вже про те, що ні туалетів, ні лікарської допомоги під час шляху не передбачено. Інакше кажучи, «Гіперпетлёй» зможуть успішно користуватися тільки дуже стрункі пасажири з дуже міцними нервами і дуже сильним вестибулярним апаратом: планований рівень перевантаження в 2-3 рази перевищує такий при зльоті або посадці рейсового літака і нагадує скоріше пікові показники «американських гірок»: до втрати свідомості і до реальної загрози для життя нехай і далеко, але нудоту викликати цілком може, що в умовах тісної і замкнутої капсули вже само по собі достатня неприємність.

Ілюстрація до проекту компанії Hyperloop Technologies: приміщення капсули в трубу

Зрозуміло, всі ці критичні зауваження теоретиків, висунуті в більшості своїй відразу ж слідом за гучною декларацією Ілона Маска в 2013 році, можна було б спростувати простим фактом успішної реалізації запропонованого задуму. Однак, і на практичному фронті справи йдуть поки що не надто вражаюче. Перш за все, варто згадати дві компанії зі схожими назвами, які взялися за втілення ідеї нового транспорту в життя. Hyperloop Technologies , Заснована Шервин Пішеваром і нині керована Робом Ллойдом, колишнім до цього президентом з продажів і розвитку в Cisco, займається лабораторними випробуваннями, виробляє труби і в цьому році збирається розпочати будівництво експериментальної дороги довжиною в 3 км в пустелі штату Невада, - створення ж повноцінного Hyperloop планується не раніше, ніж у 2020 році.

Приблизно в такому ж стані справи і у конкуруючої фірми Hyperloop Transportation Technologies, очолюваної Дірком Альборном. оновлення на сайті проекту з'являються вкрай рідко , Зате ця компанія куди більш активно миготить в ЗМІ у зв'язку з підписуваними нею договорами: HTT збирається побудувати в Каліфорнії діючу систему довжиною в 8 км, а в Словаччині - з'єднати Братиславу з Віднем і Будапештом . Однак в першому випадку мова йде про такий же експериментальному проекті: Quay Valley - запланований до зведення «місто майбутнього» на сонячній енергії і на 75 тис. Жителів, який поки що знаходиться на стадії проектування - початок будівництва очікується в цьому році . Настільки ж далекі ще від реалізації і плани побудови Hyperloop в Східній Європі: підписаний з керівництвом Словаччини документ означає лише вираз взаємної зацікавленості, але ні точного розрахунку вартості, ні конкретних планів щодо фінансування та початку виробничої фази поки що ні озвучено, - судячи з усього, були ще розпочаті і переговори з Австрією та Угорщиною. На думку словацьких фахівців, перспектива споруди такого масштабного проекту хоча б до 2020 року залишається вельми сумнівною. Крім цього, практично одночасно з'явилися новини і про переговори Hyperloop Transportation Technologies з Росією, щодо проекту швидкісного поїзда, що дозволяє дістатися з Москви в Санкт-Петербург за 35 хвилин, і з Китаєм (з приводу будівництва такого сполучення між материком і Гонконгом).

Поки що Hyperloop Technologies може продемонструвати журналістам з CNN тільки вже готові секції труб

Як відомо, займається своим проектом и сам Ілон Маск, організувавші недавно відповідній студентський конкурс . Наступний етапом цього змагання повінні дива Практичні випробування на тестовому треку в Калифорнии довжина в 1,6 км за участю примерно двадцяти команд и з уже Оголошення технічнімі характеристиками труби , Які передбачають можлівість использование и коліс, и повітряної подушки, и магнітної левітації, - проти дата качана «Фазі 2» залішається НЕ зовсім ще певної, відсунувші недавно на серпень 2016 року. Нарешті, можна згадати і канадську компанію Transpod, також займається в даний час випробуваннями і пошуками фінансування, але плануюче з'єднати швидкісною лінією повідомлення Торонто і Монреаль до того ж знакової 2020 році.

Цілком очевидно, таким чином, що безперечна теоретична можливість споруди вакуумного поїзда на повітряній подушці або на магнітної левітації ще далеко не означає швидкої перспективи практичної реалізації такого проекту, а головне - його масового, а не штучно-експериментального характеру в разі успішного втілення на практиці. Для прикладу можна згадати історію надзвуковий цивільної авіації, яка часто наводиться в якості аналогії і самим Ілона Маском, що описує Hyperloop як свого роду симбіоз «Конкорда» і аерохоккея. Англо-французький проект «Конкорд», як і схожий з ним по своїй нелегкій долі радянський Ту-144, наочно демонструють всі підводні камені, що підстерігають спроби массовізаціі передових технологій, пов'язаних зі швидкісним транспортом. Зародившись в 1960-і роки, коли надзвукові авіалайнери здавалися найбільш перспективним видом транспорту для загального впровадження в самому недалекому майбутньому, обидва ці проекти не дожили до нашого часу за тими ж двома банальних причин - висока вартість і не завжди достатній рівень безпеки. Уже в 1970-х роках, після кризи, що вибухнула нафтової кризи, зміст «Конкордов» виявилося для авіакомпаній важкої ношею - прибуток вдавалося отримувати хіба що від чартерних рейсів, в тому числі і від здачі флагманських повітряних суден в оренду африканським диктаторам. Ту-144 припинив рейсові польоти набагато раніше, оскільки практику підвищення цін на квитки, не кажучи вже про оренду приватним особам, планова економіка допустити ніяк не могла. Та й позаштатні ситуації в польотах виникали у великій кількості .

Аналогії Hyperloop з проектами пасажирського звукового літака можуть бути витлумачені далеко не на користь комерційної перспективності задумки Ілона Маска

Іншими словами, такого роду проект може стати в наш час успішним лише за умови свого масового характеру - як мобільні телефони, про популярність яких замовчували письменники-фантасти ХІХ і ХХ століть, щедро наділяли майбутнє космічними подорожами, швидкісними поїздами або телепортами і відеофонами. Зрештою, до широкого поширення поки що далеко і самому улюбленому дітищу Ілона Маска - електромобілям. Не дарма, не дивлячись на всю свою славу і харизму, глава Tesla явно програє в порівнянні, скажімо, з Генрі Фордом: Tesla Model S обходиться не набагато менше сотні тисяч доларів, в той час як легендарна Ford Model T в кращі свої роки коштувала всього 260 доларів (або близько 3-3,5 тисяч в перекладі на сучасні американські гроші) - тобто приблизно стільки ж, скільки заробляв на місяць будь-нью-йоркський слюсар або тесля.

У підсумку з Hyperloop може вийти щось на зразок Tesla Powerwall - технології безсумнівно цікавою, але аж ніяк не для всіх корисною (і аж ніяк не революційною). Проте, мрія про швидкісний вакуумному поїзді цілком науково обгрунтована і куди ближче до реалізації, ніж мрія, скажімо, про швидке польоті на Марс , Якій Ілон Маск також далеко не чужий. У будь-якому випадку, до 2020 року залишається не так багато часу - і все критики ще цілком можуть бути осоромлені.