لقد خلص العلماء منذ فترة طويلة إلى أنزيادة سرعة حركة أي مركبة ، من الضروري قمع قوة الاحتكاك قدر الإمكان. وفقًا لهذا المبدأ ، تطير سفن الفضاء ، والتي يمكنها السفر في الفضاء لفترة طويلة جدًا دون مقاومة بيئية. هذه هي الميزة التي تقع في قلب المشروع المعروف باسم "قطار الفراغ من المستقبل".
أسرع القطارات
أعلى إنجاز للعلماء في هذا المجالتعتبر الحركة الأرضية عالية السرعة ، اعتبارًا من اليوم ، ارتفاعًا مغناطيسيًا. تم اختبار قطارات الرفع المغناطيسي في اليابان وإنجلترا وألمانيا في سبعينيات القرن الماضي. حاليًا ، يتم استخدام هذا النوع من النقل بنجاح في العديد من البلدان. في هذه الحالة ، من خلال تقليل الاحتكاك ، يتم توفير سرعات تصل إلى 500 كم / ساعة. علاوة على ذلك ، فإن هذه المعدات ذات الكفاءة العالية ، صديقة للبيئة ومنخفضة الضوضاء. في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أن الزيادة في سرعة الحركة تستلزم زيادة المقاومة الديناميكية الهوائية. يقترح العلماء إنشاء قطار فراغ باستخدام نهج مماثل. مبدأ عملها هو أن المسار يجب أن يمر داخل أنبوب بهواء مفرغ ، وبالتالي يتم استبعاد جميع قوى المقاومة.
نشأة فكرة النقل الفراغي
مفهوم البناء عبر المحيط الأطلسيظهر خط أنابيب لنقل البضائع من أوروبا إلى أمريكا وفي الاتجاه المعاكس لأول مرة في الولايات المتحدة في ستينيات القرن الماضي. وفقًا للفكرة ، تم التخطيط لبناء أنبوب في المحيط على عمق نصف كيلومتر ، سيتم داخله النقل على حساب القطارات التي تتحرك على وسادة مغناطيسية. في عام 1999 فقط تمكن المهندس الأمريكي داريل أوستر من الحصول على براءة اختراع لتقنيات نقل الأنابيب المفرغة ، مما أعطى دفعة جديدة لتطويرها.
مشروع أوستر
وفقًا لفكرة أوستر ، يجب أن يمثل المسارهما أنبوبان علويان (للحركة في اتجاهات مختلفة) يبلغ قطر كل منهما 150 سم ، ويفترض أن كبسولات النقل الموجودة على تعليق مغناطيسي ستنزلق إلى الداخل. سيبلغ قطرها 130 سم وطولها 490 سم ، ويمكن لستة ركاب بوزن إجمالي يصل إلى 370 كجم التحرك في المقطورة في نفس الوقت.
سوف المحرك لقطار فراغ أوسترتتكون من العناصر الأولية (أنبوب المسار المجهز بملفات) والثانوية (جسم الكبسولة نفسه مصنوع من سبيكة مغناطيسية حديدية). يسمح الحد الأدنى من الخلوص بينهما باستخدام محرك خطي غير متزامن. في المقطورة نفسها ، تحتاج فقط إلى تثبيت نظام تعليق إلكتروديناميكي لتوفير رفع مغناطيسي ونظام تجديد الهواء ومقاعد وبطاريات مصغرة مصممة للنوافذ وأجهزة التلفاز الافتراضية. نظرًا لأن حركة الكبسولة ستتم عمليًا بدون مقاومة ، يمكن إرجاع جزء كبير من الطاقة المنفقة على التسارع أثناء الكبح. العقبة الرئيسية في تنفيذ هذا المشروع هي أن القطار في أنبوب مفرغ يجب أن يتحرك على طول مسار مستقيم تمامًا. خلاف ذلك ، سيتعين على المغناطيسات الكهربائية تعويض قوة الطرد المركزي عند الانعطاف.
مشروع سويسري
بدأ شيء مماثل من المهندسين من سويسراتم تطويره في عام 1974. ذهب مشروعهم في التاريخ تحت اسم Swissmetro. وفقًا للفكرة ، كان من المفترض أن تعمل الكبسولات الموجودة على وسادة مغناطيسية بسرعة تصل إلى 500 كم / ساعة. تم تصميم قطار الفراغ السويسري للمستقبل لربط المدن الرئيسية في الولاية (برن وزيورخ وجنيف ولوزان وبازل). في هذه الحالة ، تم التخطيط لاستخدام أنابيب بقطر 180 سم وعربة ذات ثمانية مقاعد لنقل الركاب. من الصعب اليوم الحكم على الخصائص الأخرى ، حيث لم يتم وضع المشروع حتى النهاية. في عام 2009 ، تخلت حكومة البلاد عن هذه الفكرة.
قطار المستقبل الإنجليزية
عاد المهندسون البريطانيون في عام 2002 إلىمشروع إنشاء قطار فراغ. خططهم هي ببساطة عظيمة ، لأن المخترعين يعتزمون إنشاء شبكة ستحل محل النقل بالسكك الحديدية والطرق. للقيام بذلك ، تحتاج إلى بناء شبكة كاملة من الأنابيب في جميع أنحاء البلاد. في هذه الحالة ، سيتم تصميم الكبسولات لراكبين كحد أقصى في وضعية الانبطاح. على عكس المشاريع السابقة ، يجب أن يتحرك الدرفلة على سكك حديدية بسرعات تصل إلى 420 كم / ساعة. سيتم تشغيل المحركات الكهربائية الموجودة في العربات بواسطة سكة التلامس. العيب الرئيسي لقطار الفراغ الإنجليزي ، وفقًا للمطورين ، يرتبط بارتفاع استهلاك الطاقة لنقل راكب واحد ، مقارنة بالمشاريع السابقة. من ناحية أخرى ، تكمن ميزته الرئيسية في التكلفة المنخفضة نسبيًا لبناء شبكة النقل.
مشروع هايبرلوب
يبدو المشروع الواعد وكأنه قطارالمستقبل يسمى هايبرلوب. اقترح الملياردير الأمريكي إيلون ماسك فكرة إنشائها في عام 2012. في البداية ، تم الحديث عن المشروع باعتباره وسيلة النقل الخامسة ، لكنه لم يذهب إلى أبعد من المناقشات على التلفزيون. بعد أن أصبح معروفًا بخطط الحكومة لبناء خط سكة حديد عالي السرعة بين لوس أنجلوس وسان فرانسيسكو ، بدأ رجل الأعمال في تنفيذ مفهومه. مشروع Hyperloop عبارة عن خط أنابيب على الشاطئ حيث يمكن لقطار التفريغ السفر بسرعات تتراوح من 400 إلى 1220 كم / ساعة. في أغسطس 2013 ، تم تقديم الفكرة رسميًا لعامة الناس في عرض تقديمي من 58 صفحة.
مبدأ العملية
الفكرة الرئيسية وراء مشروع هايبرلوب هيالتكلفة القصوى لإنشاء شبكة نقل من الأنابيب وتشغيل إضافي. في هذا الصدد ، كان يعتمد على نموذج مثل قطار الفراغ. في الولايات المتحدة ، وفقًا للمخترع ، من الضروري بناء شبكة من الطرق المتوازية المغلقة التي سيتم توصيلها عند نقاط نهاية المسارات. لإنشاء فراغ فيها وصيانتها ، يكفي وجود أنابيب فولاذية بسمك 25 مم ومضخات منخفضة الطاقة. داخلها ، يقترح Elon Musk إطلاق كبسولات يصل طولها إلى 30 مترًا. أول رجل أعمال يريد ربط سان فرانسيسكو ولوس أنجلوس.
وفقًا للمطور ، قم بإنشاء فراغ مطلقفي الأنابيب لن تعمل. في هذا الصدد ، سيتم توجيه الكتل الهوائية أسفل قاع المعدات الدارجة من خلال فوهات خاصة في قوسها. سيؤدي ذلك إلى إنشاء وسادة هوائية وتوفير أموال كبيرة مطلوبة لتنفيذ مغناطيس كهربائي. لإعادة شحن المحرك ، بسبب تشغيل الكبسولة ، سيتم تركيب سكة من الألومنيوم بطول 15 مترًا على أرضية الأنبوب كل 110 كيلومترات.
خيارات عمل النظام
العرض يتعامل مع الركاب ونسخة الركاب والبضائع من النظام. في الحالة الأولى ، يُقترح بناء أنبوب بقطر 2.23 م ، حيث يمكن لقطار التفريغ الذي يعمل بالداخل أن يحمل ما يصل إلى 28 راكبًا في رحلة واحدة. ينص الخيار الثاني على استخدام خط أنابيب يبلغ قطره 3.3 م ، وفي هذه الحالة ، يمكن لكل كبسولة نقل ثلاث مركبات إضافية. تجدر الإشارة إلى أنه وفقًا لمشروع Elon Musk ، ستغادر القطارات كل نصف دقيقة.
فعالية التكلفة والاختبار
يمكن تسمية مشروع Hyperloop بأنه فعال للغاية.يعتزم المطورون تلبية احتياجاتها بالكامل من خلال الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. إنهم يخططون لبيع كل فائضها ، ويكسبون حوالي 25 مليون دولار سنويًا. وفقًا لإيلون ماسك ، يجب أن تكون أجرة الاتجاه الواحد حوالي 20 دولارًا. في هذه الحالة ، سيؤتي المشروع ثماره خلال عشرين عامًا
أجريت الاختبارات الأولى لقطار التفريغ فيمايو 2016. لهذا الغرض ، تم بناء موقع اختبار خاص في الصحراء بالقرب من لاس فيغاس. تسارعت العربة ، بمساعدة المغناطيسات الكهربائية ، أولاً إلى 180 كم / ساعة ، وبعد ذلك توقفت تدريجياً.
سلامة
كان المطورون حذرين بشكل خاص بشأنالأمان. لن تؤثر حركة الكبسولة بأي شكل من الأشكال على راحة الركاب. لن يختلف الشعور بتسارعها عن هرول الطائرة قبل الإقلاع ، ثم الانزلاق الهادئ وعدم الاضطراب. يجادل Elon Musk بأن قطار الفراغ لا يمكن أن يخرج عن مساره أو يسقط من ارتفاع ، لذلك ينبغي اعتباره أحد أكثر وسائل النقل أمانًا. في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، تحتوي الكبسولة على بطاريات ، سيكون مصدر الطاقة بها كافياً لدعم حياة الركاب لمدة 45 دقيقة ، بمعنى آخر ، لكامل المسار. بعد كل شيء ، يشعر معظم الناس بارتياح شديد بشأن السفر على متن طائرات ، على الرغم من حقيقة أن وسائل الإنقاذ في حالة وقوع كارثة أمر مشكوك فيه للغاية.
اكتمال
لا شك في أن إنشاء قطار فراغيتطلب تكاليف مالية ضخمة. بالإضافة إلى ذلك ، قبل تنفيذ المشروع ، من الضروري حل أكثر من مشكلة فنية. ومع ذلك ، في عصرنا ، مع الأخذ في الاعتبار التطور المستمر للتكنولوجيا ، فإن إمكانية تنفيذ هذا المشروع لا تبدو غامضة كما كانت قبل عدة عقود. في هذا الصدد ، لا ينبغي أن يتفاجأ المرء عندما سيبدأ قريبًا استخدام القطارات ، التي هي أسرع من الطائرات الأسرع من الصوت الحديثة ، لنقل الركاب والبضائع.
