Tesla ja SpaceX-i asutaja Elon Musk 2012. aastal esmakordselt kontseptsioonina lihvis hüperloopi kui reisijateveo tulevikku.
Asjatundmatute jaoks on hyperloop kiire reisijateveosüsteem, mis hõlmab suletud toru, mille kaudu liiguvad kiired kaunad, lühendades sellega sõiduaegu. Näiteks teekond Londonist Edinburghi – mis võtab rongiga rohkem kui neli tundi – kestaks teoreetiliselt vaid 30 minutit.
Musk on sellest ajast alates julgustanud idufirmasid ja üliõpilaste juhitud projekte looma oma hüperloopi versioone. Kiire süsteem kasutab magnetlevitatsiooni versiooni, kuid mis see on ja kuidas see töötab?
Mis on magnetlevitatsioon?
Magnetlevitatsioon ehk maglev on siis, kui objekt riputatakse õhus, kasutades ainult magnetvälju ja mitte mingit muud tuge.
Lisaks ülikiiretele maglev-rongidele on magnetlevitatsioonil mitmesuguseid tehnilisi kasutusviise, sealhulgas magnetlaagrid. Seda saab kasutada ka kuvamiseks ja uudsuse eesmärgil, näiteks ujuvad kõlarid.
Kuidas magnetlevitatsioon töötab?
Magnetlevitatsiooni tuntuim kasutusala on maglev-rongides. Praegu on Maglevi rongid, mis töötavad vaid mõnes riigis, sealhulgas Hiinas ja Jaapanis, maailma kiireimad, rekordkiirusega 375 miili tunnis (603 km/h). Rongisüsteemide ehitamine on aga uskumatult kulukas ja sageli langeb vähekasutatud edevusprojektidena.
Foto krediit: energeetikaministeeriumMaglev-rongitehnoloogiat on kahte peamist tüüpi – elektromagnetiline vedrustus (EMS) ja elektrodünaamiline vedrustus (EDS).
EMS kasutab rongis elektrooniliselt juhitavaid elektromagneteid, et meelitada see magnetilisest terasest rööbastee külge EDS kasutab ülijuhtivaid elektromagneteid nii rongis kui ka raudteel, et tekitada vastastikku tõrjuvat jõudu, mis paneb vagunid leviteerima.
Üks EDS-tehnoloogia variant – nagu seda kasutatakse Inductracki süsteemis – kasutab rongi alumisel küljel mitmesuguseid püsimagneteid, mitte jõuallikaga elektromagneteid või jahutatud ülijuhtivaid magneteid. Seda tuntakse ka passiivse magnetilise levitatsioonitehnoloogiana.
Kuidas Hyperloop magnetilist levitatsiooni kasutab?
Muski algse kontseptsiooni kohaselt hõljusid kaunad surveõhukihil sarnaselt õhuhokilaual hõljuvatele litritele. Kuid Hyperloop Transportation Technologiesi (HTT) tehnoloogia uuem versioon – üks kahest hüperloopi võidujooksu juhtivast ettevõttest – kasutab sama efekti saavutamiseks passiivset magnetlevitatsiooni.
Foto krediit: HyperloopTTTehnoloogia on HTT-le litsentsinud Lawrence Livermore National Labs (LLNL), kes arendas selle välja Inductracki süsteemi osana. Seda meetodit peetakse traditsioonilistest maglev-süsteemidest odavamaks ja ohutumaks.
Selle meetodi abil asetatakse magnetid Halbachi massiivi kapslite alumisele küljele. See koondab magnetite magnetjõu massiivi ühele küljele, samal ajal kui peaaegu täielikult tühistab välja teisel küljel. Need magnetväljad panevad kaunad hõljuma, kui need liiguvad üle raja sisseehitatud elektromagnetmähiste. Lineaarmootoritest tulenev tõukejõud lükkab kaunad edasi.
HTT peamine rivaal Hyperloop One kasutab ka passiivset magnetilist levitatsioonisüsteemi, kus kambripoolsed püsimagnetid tõrjuvad passiivset rada, kusjuures ainus sisendenergia pärineb kambri kiirusest.
Foto krediit: Virgin HyperloopMõlema süsteemi puhul alandatakse tunnelites õhurõhku õhupumpade abil, et hõlbustada kaunade liikumist. Madal õhurõhk vähendab järsult takistust, nii et tippkiiruse saavutamiseks kulub vaid suhteliselt väike kogus elektrit.
Hüperloopi edenemine
Nüüd, kui me mõistame Magnetic Levitationit, on aeg vaadata edusamme, mida ettevõtted teevad tehnoloogia laiendamisel üldiseks kasutamiseks.
Põneva uudisena transportis Virgin’s Hyperloop 2-kohalise Pod-2-ga turvaliselt kaks reisijat. See sõiduk on palju väiksem versioon sellest, mida me ettevõttelt hiljem ootame. Virgini prognooside kohaselt näeme kunagi 28-kohalist sõiduautot.
Praegune mudel saavutas vaid 107 miili tunnis, kuid nad tegid seda ohutult ja me nimetame seda uue tehnoloogia võiduks.
Muidugi ei lase Elon Musk Virginil kogu Hyperloopi hiilgust endale võtta. Selle aasta juulis säutsus Musk Twitteris, et ootab pikisilmi 10 kilomeetri pikkuse mitme kõveriku tunneli ehitamist, et paremini jäljendada tegelikku hüperloopi reisimist.
Hyperloopi tulevik
Kuna 2020. aastal toimuvad nii suured edusammud, on loomulik mõelda, millal näeme transpordisüsteemi täies mahus kasutuses. Ausalt öelda on veel vara. Tehnoloogia on uskumatult kallis ja sellel on veel pikk tee minna, et saavutada prognoositud kiirused, milleks teadlased ja insenerid arvavad.
Praegu jätkame edenemise jälgimist ja hoiame teid kursis viimaste arengutega magnetlevitatsioonil põhinevates transportides, nagu Hyperloop.