فناوری هایپرلوپ چیست؟
فناوری هایپرلوپ نوع جدیدی از حمل و نقل زمینی است که در حال حاضر در چندین شرکت در دست توسعه است. این فناوری، با سرعت بیش از 1100 کیلومتر بر ساعت مسافران را در یک محفظه شناور، در امتداد و از داخل لوله‌های بسیار بزرگ و کم‌فشار، رو یا زیر سطح زمین جابجا می‌کند.
چه چیزی هایپرلوپ را متمایز کرده‌است؟
دو تفاوت بزرگ میان هایپرلوپ و حمل و نقل سنتی وجود دارد. اول، محفظه‌ها مسافران را در امتداد لوله‌ها یا تونل‌هایی که بیشتر حجم هوای موجود در آنها با هدف کاهش اصطکاک تخلیه شده، حمل می‌کنند. این موضوع به محفظه‌ها این امکان را می‌دهد تا با سرعت 1100 کیلومتر بر ساعت حرکت کنند.
دوم، بجای استفاده از چرخ، مانند قطار یا خودرو، این محفظه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا روی هوا سر بخورند. برای ایجاد همچین شرایطی از ایده شناوری مغناطیسی برای کاهش اصطکاک استفاده شده‌است.
فواید هایپرلوپ
فناوری هایپرلوپ می‌تواند ارزان‌تر و سریع‌تر از قطار یا خودروهای مسافربری باشد، همچنین می‌تواند نسبت به سفرهای هوایی ارزان‌تر و با تولید آلایندگی کمتر همراه باشد. ادعا شده که ساخت هایپرلوپ نیز از ساخت قطار پرسرعت سنتی، با سرعت بیشتر و هزینه کمتر اتفاق می‌افتد. از فناوری هایپرلوپ می‌توان برای کاهش بار ترافیکی جاده‌ها و بنابراین آسان‌تر کردن سفرهای بین‌شهری استفاده کرد. این فناوری به‌طور بالقوه‌ای می‌تواند فواید اقتصادی زیادی را به همراه داشته باشد.
اولین هایپرلوپ‌ها چه زمانی در دسترس قرار خواهند گرفت؟
شرکت‌های مختلفی در حال تلاش برای تبدیل این ایده به یک سامانه تجاری کارآمد هستند. با اینکه سال‌ها از بیان مفهوم فناوری هایپرلوپ گذشته، این فناوری کماکان در حال توسعه است و در فاز آزمایشی قرار دارد.
خدمات هایپرلوپ در کجا استفاده خواهند شد؟
هنوز مشخص نیست که هایپرلوپ‌ها قرار است در چه مناطقی استقرار پیدا کنند، اما چندین شرکت مسیرهایی را در ایالات متحده آمریکا، اروپا و دیگر نقاط ترسیم کرده‌اند. مسیرهای بالقوه شامل نیویورک به واشنگتن، پیون به مامبای، کانزاس به سن‌لوییس، براتیسلاوا به برنو، ویجایوادا و آماراواتی و غیره هستند.
” بخوانید: برنامه پژوهشی-نوآورانه ریل اروپا “
تاریخچه هایپرلوپ
ایده استفاده از لوله‌های کم‌فشار یا خلا به‌عنوان بخشی از سامانه حمل و نقلی تاریخچه‌ای طولانی دارد. در سال ۱۸۶۴، راه‌آهن پنوماتیک کریستال پالاس از فشار هوا برای هل داد واگن در سربالایی (و خلا در سرپایینی) استفاده می‌کرد. در اواخر قرن نوزدهم، در سامانه‌ای مشابه، از لوله‌های پنوماتیک برای ارسال نامه و بسته بین ساختمان‌ها استفاده می‌شد و هنوز هم از این فناوری در سوپرمارکت‌ها و بانک‌ها برای انتقال پول استفاده می‌شود.
مفهوم قطار خلا که در قرن بیستم توسعه یافته بود، یکی از نمونه‌های اولیه هایپرلوپ است. از آن زمان ایده‌های مشابه زیادی بدون کسب موفقیت‌های چشمگیر ارائه شدند.
ایلان ماسک نخستین کسی بود که مفهوم هایپرلوپ آلفا را در سال ۲۰۱۳ روی کاغذ آورد.
هایپرلوپ آلفا چیست؟
مدل هایپرلوپ آلفا ماسک، برای خدمات‌رسانی بین لس‌آنجلس و سانفرانسیسکو مطرح شده بود که از طرح قطار پرسرعت، ارزان‌تر و سریع‌تر بود. ماسک ادعا می‌کرد که مدل هایپرلوپ او می‌تواند ایمن‌تر، سریع‌تر، مقرون به صرفه‌تر، مقاوم در برابر آب و هوا، خودکشش و برای ساکنان اطراف مسیر کمتر آزاردهنده باشد.
بنابر صحبت‌های ایلان ماسک، سرویس هایپرلوپ پاسخگوی مسیرهای بین‌شهری تا ۱۵۰۰ کیلومتر است. وی معتقد بود تنها گزینه برای یک سفر فوق پرسرعت وجود دارد و آن ساخت یک لوله در رو یا زیر سطح زمین با یک فضای مخصوص است.
مدل هایپرلوپ ایلان ماسک
لوله هایپرلوپ چگونه کار می‌کند؟
اساس ایده هایپرلوپی که ماسک متصور شده بود، محفظه‌ها یا کپسول‌های مسافربری بود که در طول یک لوله چه روی سطح زمین و چه در زیر آن حرکت می‌کردند. برای کاهش اصطکاک، بیشتر هوا (نه همه آن)، توسط پمپ‌هایی از لوله‌ها تخلیه می‌شدند.
غلبه کردن بر مقاومت هوا یکی از بزرگترین کاربردهای انرژی در سفرهای پرسرعت است. هواپیماهای مسافربری برای حرکت در هوای کم‌چگال‌تر، در ارتفاعات بالاتر پرواز می‌کنند. به‌منظور ایجاد اثر مشابه در سطح زمین، هایپرلوپ کپسول‌ها را در یک لوله با فشار کاهش‌یافته محبوس می‌کند و به‌طور موثری این امکان را برای قطار فراهم می‌کند تا در حالی که روی سطح زمین است با سرعتی معادل سرعت هواپیما حرکت کند.
در مدل ماسک، فشار داخل لوله هایپرلوپ تقریبا یک ششم فشار اتمسفر روی مریخ است، معادل فشار کاری ۱۰۰ پاسکال که نیروی کشش هوا را ۱۰۰۰ برابر نسبت به سطح دریا کمتر می‌کند و به فشاری معادل فشار در ارتفاع ۱۵۰ هزار فوتی می‌رساند.
کپسول‌های هایپرلوپ چگونه کار می‌کنند؟
کپسول‌های هایپرلوپ در مدل ماسک، بالای سطح لوله و بر روی 28 عدد بالشتک هوا شناور هستند. یک تفاوت اصلی این است که از بالشتک‌های هوایی استفاد می شود تا لوله تا حد امکان ساده و ارزان دربیاید. نسخه‌های دیگر هایپرلوپ بجای استفاده از شناوری هوایی از شناوری مغناطیسی استفاده می‌کنند تا محفظه‌های مسافری را بالای مسیر نگه دارند.
کپسول مسافر سرعت اولیه خود را از یک موتور الکتریکی خارجی باریک دریافت می‌کند که به سرعت زیرصوت شتاب پیدا می‌کند و سپس هر ۷۰ مایل سرعت آن را تقویت می‌کند. در این میان، محفظه در فضایی نزدیک به خلا حرکت می‌کند. هر کپسول ظرفیت حمل ۲۸ مسافر و چند چمدان را دارد (در برخی ورژن ها تا 40 نفر)؛ نسخه دیگر محفظه‌ها، برای حمل بار و خودرو طرح‌ریزی شده‌اند. محفظه‌ها هر دو دقیقه یکبار عازم می‌شوند (در زمان‌های پیک هر ۳۰ ثانیه یکبار).
هایپرلوپ چگونه شارژ می‌شود؟
در مدل ماسک، هایپرلوپ با پانل‌های خورشیدی که روی لوله‌ها تعبیه شده‌اند شارژ می‌شود و به سامانه اجازه می‌دهد بیشتر از انرژی مورد نیاز برای حرکت خود را تامین کند.
تفاوت هایپرلوپ با قطارهای پرسرعت
فناوری هایپرلوپ به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بهتر از قطارهای پرسرعت عمل می‌کند. این فناوری کم‌هزینه‌تر و از نظر مصرف انرژی بهینه‌تر است، چراکه دیگر نیازی نیست ریل‌ها برای محفظه‌ها دائما انرژی تامین کنند. هایپرلوپ به‌طور بالقوه ۲ الی ۳ برابر سریع‌تر از قطار پرسرعت است و ۱۰ برابر خدمات ریلی معمولی سرعت بالاتری دارد.
” بخوانید: نگاهی بر پرسرعت ترین قطارهای دنیا “
حس سفر با هایپرلوپ
منتقدان فناوری هایپرلوپ ادعا می‌کنند که سفر در لوله ممکن است به دلیل حس تهوع ناشی از شتاب و نیروی جانبی G در پیچ‌های مسیر، تجربه‌ای ناخوشایند باشد. اما پروژه هایپرلوپ ۱ شرکت ویرجین این ادعا را رد کرده و بیان می‌کند سفر با هایپرلوپ حسی شبیه به بودن در آسانسور یا هواپیمای مسافربری را دارد. گفته می‌شود اگرچه سرعت هایپرلوپ سریع خواهد بود، اما سامانه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با یک نیروی G قابل تحمل مشابه در بوئینگ ۷۴۷ در حال صعود شتاب بگیرند. افزایش و کاهش سرعت تدریجی خواهد بود و هیچ نیروی G و آشفتگی اضافه‌ای اعمال نخواهد شد.
پروژه هایپرلوپ ۱ شرکت ویرجین
موفقیت یا عدم موفقیت فناوری هایپرلوپ
این پروژه بودجه مالی بسیار عظیمی را می‌طلبد. همچنین تا به امروز فناوری مورد نیاز برای پیاده‌سازی آن وجود نداشت. اما در حال حاضر این امکان وجود دارد که فناوری مورد نیاز هایپرلوپ فراهم شود.
شرکت‌های زیادی وجود دارند که در حال تلاش برای رسیدن به جایگاه اولین ارائه‌دهنده خدمات هایپرلوپ هستند، اما با وجود زمان‌بندی خوش‌بینانه آنها، این پروژه‌ها هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارند.
موفقیت هایپرلوپ بسته به مقصد، اقتصاد منطقه و موقعیت جغرافیایی متغیر است. برای مثال، ساخت یک مسیر جدید در انگلستان می‌تواند بسیار گران تمام شود و سال‌ها به طول بیانجامد. اما در کشورهای دیگری که قیمت زمین ارزان‌تر است و یا مسیر‌ها می‌توانند در مناطق کم‌جمعیت‌تری کشیده شوند، پروژه هایپرلوپ می‌تواند آسان‌تر و سریع‌تر وارد خدمت عملیاتی شود.
مسئله دیگه ظرفیت است. هنوز مشخص نیست که آیا فناوری هایپرلوپ می‌تواند در جابجا کردن حجم زیادی از جمعیت از دیگر گزینه‌های حمل و نقل انبوه بهتر عمل کند یا خیر. تعداد بسیار زیادی محفظه نیاز است تا بتوان به ظرفیت حمل مسافر سیستم حمل و نقل سنتی دست یافت. موانع مهندسی زیادی نیز وجود دارند، از جمله اینکه لوله‌ها باید به قدری محکم ساخته شوند که بتوانند فشارهای ناشی از عبور محفظه‌های پرسرعت را تحمل کنند، همچنین پیدا کردن روش‌هایی برای پایین نگه داشتن هزینه و استفاده از انرژی کارآمد برای تدوام عملکرد لوله‌ها در فشار پایین الزامی است.
گذار از یک تست موفق به استفاده تجاری قدمی بزرگ است، همچنین آزمایش‌های مسافری نیز هنوز در صف انتظار هستند. با توجه به اینکه استفاده از این فناوری برای مسافران بسیار جالب‌توجه و خوشایند است، اعلام هزینه منطقی برای استفاده از خدمات هایپرلوپ نیز بسیار حیاتی است.
منبع:
