суббота, 30 января 2016 г.

Hyperloop Элона Маска, как новый вид общественного транспорта

"Коллекция Транспортного блога Saroavto"
15.08.2013

По заявлению предпринимателя Элона Маска (Elon Musk), грядет настоящая революция в наземном транспорте. Гиперпетля – нашумевший проект целой сети транспорта будущего, способный вскоре изменить представление о путешествиях. Элон Маск, один из величайших предпринимателей современности, на его счету создание таких проектов как электронная система платежей PayPal, компания Tesla Motors, и частная космическая корпорация SpaceX. Прототип первой гиперпетли был представлен 12 августа 2013 года. Однако ещё до официальной презентации стали известны некоторые новые подробности этого амбициозного проекта.


Как средство доставки пассажиров гиперпетля имеет целый ряд преимуществ. Её работа не зависит от погоды, капсулам не требуется жёсткий график отправления, столкновения исключены, а аварии сведены к минимуму. Время в пути сокращается даже по сравнению с самолётом. Будет ли труба заполнена воздухом, чем-то ещё или же в ней создадут глубокий вакуум — пока официально не сообщается. Однако последнее куда более вероятно. «По гиперпетле вы попадете из Сан-Франциско в Лос-Анджелес меньше чем за тридцать минут», — говорил Элон Маск на июньской конференции All Things Digital. Её строительство предполагается вдоль имеющихся скоростных шоссе и железнодорожных путей.


Простой расчёт показывает, что средняя скорость перемещения составит более 268 м/с. К середине пути капсула с пассажирами сможет разгоняться почти до скорости звука в воздухе, однако из самой трубы воздух, скорее всего, будет удалён для снижения сопротивления. 

Другая идея заключается в том, что гиперпетля может стать вариантом петли Лофстрома, иначе известная как пусковая петля. Первоначально проект предназначался для вывода грузов на околоземную орбиту. Петля Лофстрема, по сути, вакуумная труба длинной в несколько тысяч километров, которая содержит ротор из железа или другого магнитного материала. Ротор отделяется от оболочки магнитной подвеской, и вращается вокруг петли со скоростью, намного превышающей орбитальную скорость на поверхности Земли (7,9 км / с, или 17700 миль / ч). Скорость ротора, разработанного на схеме, составляет, около 14 км / с (35 000 миль / ч). Точный план проекта пока остается в тайне, будем надеяться, что Элон Маск покажет что-то действительно потрясающее на своей официальной презентации. 

Гиперпетля Элона Маска становится общественным проектом.

За несколько дней до официального представления проекта Hyperloop Элон Маск сделал ряд заявлений, всколыхнувших общественность. Самым неожиданным стало известие о том, что ни он сам, ни его компания SpaceX не станут патентовать революционный вид общественного транспорта. Гиперпетля предлагается как открытая идея, к реализации которой, по словам изобретателя, приглашаются все, кому хватит способностей и средств. 

По-прежнему не говоря ни слова о технической составляющей проекта до намеченной презентации, Элон Маск опроверг ряд появившихся предположений о функционировании гиперпетли. Исходя из истории проекта, заявленной высокой скорости и низких затрат энергии, многие попытались представить гиперпетлю и даже начертить её.

Предполагаемая схема гиперпетли (изображение: John Gardi / GoCompare).

Схема Джона Гарди была оценена самим Маском как наиболее точное предположение среди всех увиденных. Позже её прокомментировал один из изобретателей скоростного поезда bullet train и директор проекта Maglev 2000 Джим Пауэлл. Он полагал магнитную левитацию в вакууме как самое логичное решение для Hyperloop, но всё-таки ошибся. 

«Гиперпетля – это не вакуумный тоннель. В нём будет слабое трение, но оно всё же будет», – пишет Элон Маск в «Твиттере». Он отмечает, что взялся за проект в поисках альтернативы для строящейся скоростной железнодорожной ветки между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом. «За 60 миллиардов долларов это будет самый медленный и самый дорогой скорый поезд в мире», — говорит он в интервью изданию Business Insider. 


«Что вы действительно хотите [вместо него], так это нечто, что не подвержено авариям, вдвое быстрее самолёта, работает от солнечной энергии и не привязывает вас к точному времени отправки, — заявил он на собрании в Tesla Motors, анонсируя проект Hyperloop. — Соединить Сан-Франциско и Лос-Анджелес гиперпетлёй можно в десять раз дешевле».


Преимущества проекта обсуждались много раз, но сегодня известный изобретатель называет гиперпетлю спекулятивной идеей и отказывается от её непосредственной реализации. «Я создал себе массу проблем, преждевременно упомянув о ней», —говорит Маск в интервью изданию Wired. «Сейчас я разрываюсь между SpaceX и Tesla Motors, — сетует он. — У меня просто нет возможности заниматься ещё и гиперпетлей, выделяя на неё миллионы». 

«После официального объявления 12 августа это будет открытый проект, и любой сможет построить её, — цитирует Маска портал Extreme Tech. — Ни лично я, ни SpaceX не станут патентовать Hyperloop. Все спецификации будут доступны свободно. Если спустя несколько лет никто не преуспеет в создании гиперпетли, возможно, я вернусь к проекту». 

Мы вряд ли узнаем, что именно вынудило Маска отказаться от непосредственного участия в реализации гиперпетли. Недостаток средств выглядит слабой причиной, особенно с учётом его феноменальной способности привлекать средства для столь грандиозных проектов. Однако о трудностях можно получить довольно хорошее представление, исходя из уже известных параметров и неудачного опыта создания подобной транспортной сети в XX веке.

Предтеча гиперпетли — концепт пневматического пассажирского транспорта Брайна Додсона.

Хорошо упакованный груз допускает довольно безалаберное отношение к нему, чего не скажешь о человеке. Люди привыкли путешествовать с комфортом, и он тем важнее, чем большее расстояние необходимо преодолеть. Как раз обеспечение минимального комфорта и может стать одной из серьёзных проблем гиперпетли. 

В скупых строках предварительного анонса внимание акцентировалось на продольное ускорение, которое (несмотря на огромную скорость) будет меньше, чем в самолёте на взлёте, и составит около 1 G большую часть пути. При этом за рамками оставался куда более важный вопрос: как быть с центростремительным ускорением? 

Оно неминуемо возникает из-за невозможности сделать на таком расстоянии идеально прямую транспортную трубу и из-за её дизайна в виде петли. Чтобы удерживать ускорение в комфортных пределах (0,1 g) требуется либо снизить скорость капсулы, либо увеличить радиус закругления пути. По расчётам Джима Пауэлла, для гиперпетли он составит не менее шестидесяти четырёх километров — непозволительная роскошь. 

Если первые железнодорожные ветви прокладывались через степи и полупустыни, то гиперпетля должна соединить два крупных населённых пункта, пройдя через множество других. Прокладка её под землёй стала бы стройкой века, а возводить петлю на опорах вдоль скоростного шоссе — значит переносить сотни прибыльных построек и выплачивать компенсации их владельцам.

Соединить Лос-Анджелес и Сан-Франциско по прямой сегодня уже практически невозможно.

Бюрократическую машину США многие указывают отдельной проблемой. Строительство каждого участка гиперпетли потребует согласования со своим муниципалитетом и десятками организаций в сфере экологического контроля. Одних будет заботить шум и вибрация, других — изменения в облике города, третьих — блики от солнечных панелей, и всех — пополнение собственного кошелька. 

Помимо указанных проблем, есть ещё не решённые вопросы в сфере логистики. Архитектура петли замкнутая. Её транспортная эффективность зависит от поддержания баланса между количеством капсул в пути и запасе в каждом из двух городов. Легко представить ситуацию, когда поток пассажиров резко увеличиться в одном направлении. Достаточно устроить очередное шоу или спортивное мероприятие. Предложить решение гораздо сложнее: придётся чем-то жертвовать в любом случае, и это неминуемо скажется на стоимости содержания петли. 

Поездка на обычном поезде сопряжена с тщательным планированием — больше со стороны транспортной компании, чем пассажира. Билеты начинают продавать за полтора месяца, люди занимают очередь с утра, чтобы успеть купить место получше. Дата и время отправления строго определены. Множество промежуточных остановок требуется не столько для изменения численности пассажиров, сколько для пропуска других поездов. Гиперпетля лишена всех указанных недостатков, но явно будет обладать своими. 

Отправка капсул по мере готовности — несомненный плюс с точки зрения удобства пассажиров, но только если допустить, что каждый из них ведёт себя максимально тактично по отношению к другим. В реальной ситуации даже десять незнакомых людей договорятся с трудом. Один будет торопиться сам и подгонять остальных, другой станет суетиться с багажом и выбором места, а третий начнёт упрашивать подождать четвёртого, который вот-вот подойдёт.

Капсула не отправится, пока все пассажиры не будут на местах (кадр из демонстрационного ролика).

Даже эти чисто человеческие факторы легко похоронят красивую идею о быстром и дешёвом перемещении без привязки к конкретному времени отправления. Выход — ограничить время посадки в капсулу, исходя из оптимального интервала движения между ними. Не успел в одну — жди следующую, как в метро. 

Низкая цена может стать другим камнем преткновения. Большое число желающих прокатиться на новом скоростном транспорте приведёт к длинным очередям из-за малой вместимости капсул. Их точные габариты и число мест пока неизвестны, но, по отрывочным сведениям, планируется установка шести–восьми сидений в каждую. 

Для сравнения: один туристический автобус рассчитан в среднем на пятьдесят–шестьдесят человек с объёмным багажом. Примерно столько же размещается в каждом плацкартном вагоне. Чтобы обеспечить стабильный поток пассажиров и не создавать огромных очередей, капсулы должны отправляться каждую минуту–две.

Элон Маск в лаборатории.

Сейчас в планах Элона Маска развитие нового варианта общественного транспорта — сверхзвуковых пассажирских самолётов с вертикальным взлётом и посадкой. «Я думаю, это самый перспективный вариант, — делится Маск соображениями. — Компания Boeing только что потратила 20 миллиардов долларов и десять лет, чтобы улучшить свои самолёты на десять процентов. Это слишком расточительно. Мой проект принесёт действительно кардинальные улучшения. Такой самолёт сможет доставить вас гораздо ближе к месту назначения, а не выбросит в огромном аэропорту за пределами города». 

Увлечённость Элона Маска глобальными проектами привлекает и настораживает одновременно. Он не довольствуется малым и по-прежнему намерен создавать что-то совершенно новое. Пока ему практически во всём сопутствовала удача. Он уже внёс свой вклад в развитие интернет-платежей и космической отрасли, его характер послужил прообразом для персонажа Тони Старка. Остаётся надеяться, что революция общественного транспорта ему тоже по плечу. 

Серебряная пуля: Элон Маск раскрыл секреты Hyperloop.

Выждав почти год после первого упоминания, основатель компаний SpaceX, Tesla Motors и Solar City Элон Маск ночью обнародовал детали проекта Hyperloop — транспортного средства нового поколения. Даже сейчас официальный сайт Tesla Motors всё ещё безнадёжно перегружен — и скачать PDF-презентацию невозможно. Впрочем, документ уже разлетелся по сети, и самое время смаковать подробности и делать выводы. Если коротко, Hyperloop оказался скромной золотой серединкой между фантастическими концептами, в избытке выдаваемыми футуристами, и существующими видами транспорта. Вместо вакуума — низкое давление, вместо сверхпроводников — простые электромоторы и воздушная подушка. Сравнительно дёшево и технологически осуществимо, но… Впрочем, давайте по порядку. 

Из сказанного Маском в предыдущие десять месяцев рисовалась картина принципиально нового общественного транспортного средства, работающего без задержек (в смысле — без расписания, свойственного поездам, самолётам и кораблям), с авиационными скоростями, невероятно дешёвого (H-магистраль примерно на порядок дешевле железной дороги, билет на расстояния в сотни километров сравним с ценой поездки на внутригородском такси) и беспрецедентно безопасного. Так и получилось. 

Hyperloop — замкнутая в петлю магистраль из поднятой над землёй полой стальной трубы. Внутри неё летит алюминиевый челнок, достаточно крупный, чтобы вместить 28 человек или три автомобиля. На воображаемой линии между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско (грубо: 600 километров) будет курсировать примерно семь десятков челноков, отправляемых с интервалом от 30 секунд (то есть отправиться в путь можно практически сразу же после посадки). Поездка будет комфортной во всех отношениях: после начального толчка, физически сравнимого с возникающим во время разгона пассажирского самолёта, в салоне воцаряются тишина и спокойствие. 

Технически Hyperloop — электромагнитная пушка, «выстреливающая» челноком: бегущий ЭМ-импульс разгоняет капсулу с людьми до субзвуковой скорости (около 330 метров в секунду), поддерживает её на большей части пути, после чего так же проводит торможение (кинетическая энергия, преобразованная в электрическую, запасается). В свою очередь, челнок облегчает разгон и скольжение, всасывая воздух носовой частью (минус потери на лобовое сопротивление) и выбрасывая его через сопла металлических «лыж», под которыми образуется воздушная прослойка.


Всё дорогостоящее оборудование сосредоточено в челноке, тогда как собственно магистраль дёшева и сравнительно проста. Hyperloop состыкована из стометровых труб, установленных на пилонах (можно и положить их на землю или закопать). Давление внутри понижено примерно до одной тысячной атмосферного, что делает конструкцию дешевле вакуумного тоннеля и в то же время позволяет сильно снизить сопротивление воздуха. Трубы идут бок о бок и покрыты панелями солнечных батарей, которые полностью (и даже с избытком) удовлетворяют потребности магистрали в электроэнергии. 

Конечно, экономически целесообразной «Гиперпетля» будет не везде. Для местных перевозок она слишком быстра и дорога. На расстояниях же свыше полутора тысяч километров, по мнению Маска, дешевле и быстрей окажется сверхзвуковая авиация. Специализацией Hyperloop должно стать соединение мегаполисов, отдалённых друг от друга примерно на тысячу километров. Поскольку между такими точками, как правило, уже кипит транспортное сообщение, H-магистраль гарантированно не будет простаивать без дела, да и построить её легче. Так, между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом она могла бы идти рядом с межштатным автомобильным хайвэем Interstate-5. Правда, в отличие от автомобилей, Hyperloop не любит поворотов (теряется скорость!), поэтому трассу придётся оптимизировать, спрямив углы. Что, впрочем, не должно быть проблемой: ведь построить её можно даже над сельхозугодьями.


Пожалуй, самый большой недостаток Hyperloop на текущий момент в том, что это хоть и очень детально проработанный, но всё ещё концепт. Документация на него насчитывает 57 страниц. Дюжина инженеров, вырванных Маском из автомобильных и космических отделов, просчитали даже такие мелочи, как коррекция положения челнока относительно стен (воздушной струёй сзади), охлаждение воздуха для дыхания пассажиров, и — весьма подробно — аспекты безопасности. Изолированный от капризов погоды и неподвластный пассажирам, Hyperloop-челнок уже должен быть безопасней самолёта и (тем более) автомобиля, но разработчики смоделировали даже последствия землетрясений (и доказали, что «Гиперпетлю» можно сделать сейсмоустойчивой, позаимствовав инженерные решения из мостостроения). Наконец, благоприятно сказаться на цене и безопасности должно применение проверенных технологий собственной разработки: электроника и аккумуляторы предоставлены Tesla Motors, металлические сплавы — SpaceX, солнечные батареи — Solar City.


Так что, возьмись Элон Маск за постройку Hyperloop, шестисоткилометровую магистраль, вероятно, удалось бы возвести в пятилетний срок. К сожалению, от идеи строить сам он отказался, ибо слишком — «fucking hard»! — занят электромобилями и космосом. Но чтобы мечта не осталась только мечтой, Маск опубликовал исходники Hyperloop «на условиях open source»: его команда рассмотрит и учтёт любые дельные предложения и дополнения, поступившие со стороны, а равно, похоже, не будет чинить препятствий, если кто-то возьмётся реализовать проект своими силами. 

Скептики уже проснулись и давят главным образом на недооценку денежных затрат на постройку первой H-магистрали, как и энергии, необходимой для обеспечения её работы. Что ж, осталось только устроить генеральную проверку. Маск обещает в ближайшем будущем построить действующий субмасштабный прототип (при личном состоянии в 8 млрд долларов это реально). Если же и после такого общество и бизнес не решатся действовать, за Hyperloop возьмётся сама Tesla Motors.