Вакуумный поезд ( или поезд с вакуумной трубой ) — это предлагаемая конструкция для сверхскоростного железнодорожного транспорта. Это линия маглева (магнитной левитации), использующая частично вакуумированные трубы или туннели. Уменьшенное сопротивление воздуха может позволить вакуумным поездам двигаться на очень высоких ( гиперзвуковых ) скоростях с относительно небольшой мощностью — до 6400–8000 км/ч (4000–5000 миль/ч). Это в 5–6 раз превышает скорость звука в атмосфере Земли на уровне моря. [1]
В 1799 году Джордж Медхерст из Лондона задумал и запатентовал атмосферную железную дорогу , которая могла бы перевозить людей или грузы по герметичным или вакуумным трубам. Ранние атмосферные железные дороги и пневматические трубчатые транспортные системы (такие как Атмосферная железная дорога Далки ) полагались на паровую энергию для движения.
В 1888 году Мишель Верн , сын Жюля Верна , в коротком рассказе под названием «Экспресс будущего» представил себе подводную пневматическую транспортную систему, которая могла бы перемещать пассажирскую капсулу со скоростью до 1800 км/ч (1100 миль/ч) под Атлантическим океаном ( трансатлантический туннель ). [2]
Собственно вакуумный поезд был изобретен Робертом Х. Годдардом , когда он был первокурсником Вустерского политехнического института в Соединенных Штатах в 1904 году. [3] Впоследствии Годдард усовершенствовал эту идею в рассказе 1906 года под названием «Ставка на высокую скорость», который был обобщен и опубликован в редакционной статье журнала Scientific American в 1909 году под названием «Предел скоростного транспорта». Эстер, его жена, получила патент США на вакуумный поезд в 1950 году, через пять лет после его смерти. [4]
В 1909 году русский профессор Борис Вайнберг построил первую в мире модель предложенной им версии вакуумного поезда в Томском политехническом университете . [5] [6] Позднее, в 1914 году, он опубликовал концепцию вакуумного поезда в книге « Движение без трения (безвоздушный электрический путь)» .
В 1955 году польский писатель-фантаст Станислав Лем в романе «Магелланова туманность» писал о межконтинентальном вакуумном поезде под названием «organowiec», который двигался в прозрачной трубе со скоростью более 1666 км/ч (1035 миль/ч). Позже, в апреле 1962 года, вакуумный поезд появляется в рассказе «Mercenary» Мака Рейнольдса , [7] где он вскользь упоминает вакуумный транспорт.
В 1970-х годах ведущий сторонник вакцинации Роберт М. Солтер из корпорации RAND опубликовал ряд подробных инженерных статей. [8] [9]
Интервью с Робертом Солтером появилось в Los Angeles Times (11 июня 1972 г.). Он подробно обсудил относительную легкость, с которой правительство США могло построить систему шаттлов на трубе, используя доступные в то время технологии. Поскольку в то время магнитная подвеска была плохо развита, он предложил стальные колеса. Дверь камеры в трубу будет открыта, и сзади будет впущено достаточно воздуха, чтобы ускорить поезд в трубе. Гравитация еще больше ускорит отправляющийся поезд до крейсерского уровня. Поднимаясь с крейсерского уровня, прибывающий поезд будет замедляться, сжимая разреженный воздух впереди себя, который будет выпускаться. Насосы на станциях будут компенсировать потери из-за трения или выхода воздуха по краям поезда, самому поезду не потребуется двигатель. Эта комбинация модифицированного (неглубокого) гравитационного поезда и атмосферного железнодорожного движения будет потреблять мало энергии , но ограничит систему дозвуковыми скоростями, поэтому были предложены начальные маршруты протяженностью в десятки или сотни миль или километров, а не трансконтинентальные расстояния. [10]
Поезда не должны были требовать никаких сцепок , каждый вагон был бы непосредственно сварен, скреплен болтами или иным образом прочно соединен со следующим, маршрут не требовал бы большего изгиба, чем гибкость стали могла бы легко выдержать. В конце линии поезд должен был бы перемещаться боком в конечную камеру возвратной трубы. Железная дорога должна была бы иметь как внутреннюю вакуумную трубу, так и внешний туннель. На крейсерской глубине пространство между ними было бы достаточно воды, чтобы вакуумная труба плавала, смягчая поездку. [ необходима цитата ]
Был проложен маршрут через северо-восточный мегаполис с девятью станциями, по одной в Вашингтоне , округ Колумбия, Мэриленде , Делавэре , Пенсильвании , Нью-Йорке , Род-Айленде , Массачусетсе и двумя в Коннектикуте . Системы пригородных поездов были нанесены на карту для районов Сан-Франциско и Нью-Йорка, пригородная версия имела более длинные и тяжелые поезда, которые должны были двигаться меньше по воздуху и больше под действием силы тяжести, чем междугородняя версия. Нью-йоркская система должна была иметь три линии, заканчивающиеся в Вавилоне , Патерсоне , Хантингтоне , Элизабет , Уайт-Плейнс и Сент-Джордже . [ требуется ссылка ]
Солтер указал, как такая система поможет сократить экологический ущерб, наносимый атмосфере авиацией и наземным транспортом. Он назвал подземный высокоскоростной транспорт (трубные шаттлы) «логичным следующим шагом» своей страны. Планы так и не были доведены до следующего этапа. [ необходима цитата ]
На момент публикации этих отчетов национальный престиж был вопросом, поскольку Япония уже несколько лет эксплуатировала свой образцовый синкансэн , а исследования поездов на магнитной подвеске были горячей технологией. Американский Planetran должен был создать трансконтинентальное метро в Соединенных Штатах и обеспечить поездку из Лос-Анджелеса в Нью-Йорк за один час. Туннель должен был быть зарыт на глубину нескольких сотен футов в твердые скальные образования. Строительство должно было использовать лазеры для обеспечения выравнивания и вольфрамовые зонды для плавления через магматические скальные образования. В туннеле должен был поддерживаться частичный вакуум для минимизации сопротивления . Поездка должна была проходить со средней скоростью 4800 км/ч (3000 миль/ч) и подвергать пассажиров ускорениям до 1,4 раз превышающим силу тяжести, что требовало использования карданных отсеков. Огромные затраты на строительство (по оценкам, до 1 триллиона долларов США) были основной причиной, по которой предложение Солтера так и не было реализовано. [ необходима цитата ]
Начиная с конца 1970-х и начала 1980-х годов, Swissmetro было предложено использовать изобретение экспериментального немецкого поезда на магнитной подвеске Transrapid и эксплуатировать его в больших туннелях, пониженных до барометрической высоты 21 000 м (68 000 футов), на которой был сертифицирован Concorde SST для полетов. [ необходима цитата ]
В 1980-х годах Фрэнк П. Дэвидсон, основатель и председатель проекта туннеля под Ла-Маншем , и японский инженер Ёсихиро Кётани занялись решением трансокеанских проблем, предложив проложить над дном океана плавающую трубу, закрепленную тросами ( погруженной плавучий туннель ). Транзитная труба должна была находиться на глубине не менее 300 м (1000 футов) под поверхностью океана, чтобы избежать турбулентности воды. [ требуется цитата ]
18 ноября 1991 года Джерард К. О'Нил подал заявку на патент на систему вакуумного поезда. Он назвал компанию, которую хотел создать, VSE International , за скорость, тишину и эффективность. [11] Однако саму концепцию он назвал Magnetic Flight . Транспортные средства, вместо того, чтобы двигаться по паре рельсов, будут подниматься с помощью электромагнитной силы по одному рельсу внутри трубы (постоянные магниты на рельсе с переменными магнитами на транспортном средстве) и приводиться в движение электромагнитными силами через туннели. Он подсчитал, что поезда могли бы развивать скорость до 4000 км/ч (2500 миль/ч) — примерно в пять раз быстрее, чем реактивный авиалайнер — если бы воздух был откачан из туннелей. [12] Чтобы получить такие скорости, транспортное средство должно было ускоряться в течение первой половины поездки, а затем замедляться во второй половине поездки. Планировалось, что ускорение будет составлять максимум около половины силы тяжести. О'Нил планировал построить сеть станций, соединенных этими туннелями, но он умер за два года до того, как был выдан его первый патент на это. [11]
В 2001 году Джеймс Р. Пауэлл — один из изобретателей сверхпроводящего маглева в 1960-х годах — начал возглавлять исследование перспективы использования вакуумного поезда на маглеве для запуска в космос , получившего название StarTram . Теоретически, это потребовало бы на два порядка меньше затрат, чем нынешние ракеты. Предложение StarTram позволит транспортным средствам достигать скорости от 14 300 до 31 500 км/ч (от 8 900 до 19 600 миль/ч) в длинном разгонном туннеле. [13]
ET3 утверждает, что выполнили определенную работу, результатом которой стал патент на «технологию транспортировки по вакуумной трубе», выданный в 2009 году. [14] Они представили свою идею в 2013 году на публичной сцене. [15]
В августе 2013 года Илон Маск , генеральный директор Tesla и SpaceX, опубликовал статью Hyperloop Alpha, в которой предложил и рассмотрел маршрут, проходящий от региона Лос-Анджелеса до залива Сан-Франциско , примерно по коридору Interstate 5. [16] Концепция Hyperloop была явно «открыта» Маском и SpaceX, и другим было предложено взять эти идеи и развить их дальше.
С этой целью было создано несколько компаний, а несколько междисциплинарных студенческих команд работают над развитием технологии. [17] SpaceX построила субмасштабную трассу длиной около 1 мили (1,6 км) для своего конкурса по проектированию капсул в своей штаб-квартире в Хоторне, Калифорния . [18]
