Как работает вакуумный поезд

Впервые идея вакуумного поезда была высказана Робертом Годдардом в 1909 году в журнале «Scientific American». Он предложил организовать движение автомобилей в вакуумной трубе на основе магнитной левитации. Первые в мире опыты с перемещением тела в вакуумной трубе за счёт электромагнитного поля поставил в 1910-х годах российский профессор Борис Вейнберг. Однако вскоре они были приостановлены из-за Первой мировой войны. Впоследствии опыты ставили в Германии, Японии, Швейцарии и Англии, а в 2012 году Илон Маск представил проект Hyperloop, который также пока находится на стадии разработки. Помимо SpaceX работы над созданием вакуумного поезда ведут компании Virgin Hyperloop One и Hyperloop Transportation Technologies. Как же будет работать вакуумный поезд — об этом в сегодняшнем выпуске!
 

Hyperloop представляет собой закрытую надземную магистраль в форме двух параллельных труб, соединяющихся в конечных точках маршрута. Внутри в одном направлении будут перемещаются одиночные капсулы длиной 25—30 метров со скоростью от 480 до 1220 км/ч. Интервалы движения согласно проекту составят всего 30 секунд. Инженерами разработано два варианта системы — пассажирский и пассажирско-грузовой. В первом варианте диаметр трубы составит 2,2 метра, а капсула будет вмещать 28 человек. Во втором — предлагается использовать трубопровод диаметром 3,3 метра, а в капсулах помимо людей размещать до трех автомобилей.

Стоит отметить, что на самом деле Hyperloop не является полностью вакуумным поездом. Вполне достаточно форваккума (с давлением в 100 Паскаль), который поддерживается насосами умеренной мощности и стенками трубы из обычной стали толщиной 20—25 мм.
 


При этом согласно расчётам капсулы на высоких скоростях всё будут сталкиваться с набегающими воздушными массами. Их было решено использовать для создания воздушной подушки: расположенные в носовой части капсулы сопла будут перенаправлять встречный поток воздуха под днище. Таким образом нет необходимости использовать более дорогую магнитную подушку.

Капсула будет приводиться в движение линейным электродвигателем. Статором послужит алюминиевый рельс длиной 15 метров на днище трубы, который будет повторяться через каждые 110 километров. Ротор будет находиться в каждой капсуле, при этом требуемая постоянная мощность составляет всего 100 киловатт. Поскольку статор выполняет не только ускорение, но и торможение, в последнем случае кинетическая энергия капсулы будет преобразовываться в электрическую.

На случай разгерметизации в носовой части капсулы будет предусмотрен электрический компрессор, накапливающий сжатый воздух на борту. Кроме того в капсулах разместят 1,5 тонны аккумуляторов, заряда которых хватит на 45 минут, чтобы при перебоях с электричеством добраться до ближайшей станции.

Стоит отметить, что компании Virgin Hyperloop One и Hyperloop Transportation Technologies рассматривают возможность использования магнитной левитации вместо воздушной подушки, что удорожит создание линии вакуумных поездов, но сведет к минимуму возможные проблемы с управлением. При этом имеется в виду не активная левитация, как у маглева, а пассивная. Она предполагает движение постоянных магнитов над проводящей поверхностью.

В настоящее время идут активные испытания вакуумных поездов разными компаниями. Так в декабре прошлого года Virgin Hyperloop One смогла разогнать свою капсулу до рекордной на данный момент скорости 387 км/ч. Первые линии вакуумных поездов могут появиться в Индии, США, Объединённых Арабских Эмиратов и Южной Кореи.