Pirmo reizi kā koncepciju Tesla un SpaceX dibinātājs Elons Masks izstrādāja 2012. gadā, hipercilpa tiek reklamēta kā pasažieru transporta nākotne.
Nezinātājiem hipercilpa ir ātrgaitas pasažieru transporta sistēma, kas ietver noslēgtu cauruli, caur kuru pārvietojas ātrgaitas spārni, tādējādi samazinot ceļojuma laiku. Piemēram, brauciens no Londonas uz Edinburgu, kas vilcienā aizņem vairāk nekā četras stundas, teorētiski aizņemtu tikai 30 minūtes.
Kopš tā laika Musks ir mudinājis jaunuzņēmumus un studentu vadītus projektus izveidot savas hipercilpas versijas. Ātrgaitas sistēma izmanto magnētiskās levitācijas versiju, bet kas tas ir un kā tas darbojas?
Kas ir magnētiskā levitācija?
Magnētiskā levitācija jeb maglev ir tad, kad objekts tiek pakārts gaisā, izmantojot tikai magnētiskos laukus un bez cita atbalsta.
Līdzās īpaši ātrajiem maglev vilcieniem magnētiskajai levitācijai ir dažādi inženiertehniskie pielietojumi, tostarp magnētiskie gultņi. To var izmantot arī displeja un jauninājumu vajadzībām, piemēram, peldošiem skaļruņiem.
Kā darbojas magnētiskā levitācija?
Magnētiskās levitācijas vispazīstamākais lietojums ir maglev vilcienos. Pašlaik Maglev vilcieni, kas darbojas tikai nedaudzās valstīs, tostarp Ķīnā un Japānā, ir ātrākie pasaulē ar rekordlielu ātrumu 375 jūdzes stundā (603 km/h). Tomēr vilcienu sistēmas ir neticami dārgas būvēt, un tās bieži vien kļūst par maz izmantotu iedomības projektu.
Fotoattēlu kredīts: Enerģētikas departamentsIr divi galvenie maglev vilcienu tehnoloģijas veidi – elektromagnētiskā piekare (EMS) un elektrodinamiskā balstiekārta (EDS).
EMS izmanto elektroniski vadāmus elektromagnētus vilcienā, lai to piesaistītu magnētiskai tērauda sliežu ceļam, savukārt EDS izmanto supravadošus elektromagnētus gan uz vilciena, gan uz sliedēm, lai radītu savstarpēji atgrūdošu spēku, kas liek vagoniem levitēt.
EDS tehnoloģijas variants, ko izmanto Inductrack sistēmā, izmanto pastāvīgo magnētu masīvu vilciena apakšpusē, nevis elektromagnētus vai atdzesētus supravadošus magnētus. To sauc arī par pasīvās magnētiskās levitācijas tehnoloģiju.
Kā Hyperloop izmanto magnētisko levitāciju?
Muska sākotnējā koncepcijā pākstis peldēja uz saspiesta gaisa slāņa, līdzīgi kā ripas peld uz gaisa hokeja galda. Tomēr jaunākā Hyperloop Transportation Technologies (HTT) tehnoloģijas versija – viena no divām hipercilpas sacīkstes vadošajām kompānijām – izmanto pasīvo magnētisko levitāciju, lai panāktu tādu pašu efektu.
Fotoattēlu kredīts: HyperloopTTTehnoloģija ir licencēta HTT no Lawrence Livermore National Labs (LLNL), kas to izstrādāja kā daļu no Inductrack sistēmas. Tiek uzskatīts, ka šī metode ir lētāka un drošāka nekā tradicionālās maglev sistēmas.
Izmantojot šo metodi, magnēti tiek novietoti kapsulu apakšpusē Halbaha masīvā. Tas fokusē magnētu magnētisko spēku vienā masīva pusē, vienlaikus gandrīz pilnībā dzēšot lauku otrā pusē. Šie magnētiskie lauki liek pākstiem peldēt, kad tie šķērso elektromagnētiskās spoles, kas iestrādātas trasē. Lineāro motoru vilce dzen pākstis uz priekšu.
HTT galvenais sāncensis Hyperloop One izmanto arī pasīvo magnētiskās levitācijas sistēmu, kurā pastāvīgie magnēti atgrūž pasīvo celiņu, un vienīgo ievades enerģiju iegūst no pod ātruma.
Fotoattēlu autors: Virgin HyperloopAbām sistēmām gaisa spiediens tuneļos tiek pazemināts, izmantojot gaisa sūkņus, lai atvieglotu pākstu kustību. Zemais gaisa spiediens dramatiski samazina pretestību, tāpēc, lai sasniegtu maksimālo ātrumu, ir nepieciešams tikai salīdzinoši neliels elektroenerģijas daudzums.
Hipercilpas progress
Tagad, kad mēs saprotam Magnetic Levitation, ir pienācis laiks apskatīt uzņēmumu progresu, paplašinot tehnoloģiju vispārējai lietošanai.
Aizraujošās ziņās Virgin’s Hyperloop droši nogādāja divus pasažierus ar 2-vietīgo Pod-2. Šis transportlīdzeklis ir daudz mazāka versija tam, ko mēs sagaidām no uzņēmuma vēlāk. Saskaņā ar Virgin prognozēm, mēs kādreiz redzēsim 28-vietīgu pasažieru transportlīdzekli.
Pašreizējais modelis sasniedza tikai 107 jūdzes stundā, taču viņi to darīja droši, un mēs to sauksim par jaunu tehnoloģiju ieguvumu.
Protams, Īlons Masks neļauj Virgin pārņemt visu Hyperloop slavu. Šā gada jūlijā Musks tviterī ierakstīja, ka ar nepacietību gaida 10 kilometru gara tuneli ar vairākiem līkumiem, lai labāk atdarinātu reālās dzīves hipercilpas pārvietošanos.
Hyperloop nākotne
Tā kā 2020. gadā notiek tik lieli panākumi, ir dabiski domāt, kad mēs redzēsim, ka transporta sistēma tiks pilnībā izmantota. Pagaidām ir pāragri pateikt godīgi. Tehnoloģija ir neticami dārga, un tai vēl tāls ceļš ejams, lai sasniegtu plānotos ātrumus, uz kuriem zinātnieki un inženieri uzskata, ka tā spēj.
Pagaidām mēs turpināsim vērot progresu un informēsim jūs par jaunākajiem sasniegumiem magnētiskajā levitācijā balstītos transportos, piemēram, Hyperloop.