вторник, 14 июня 2016 г.

В транспорте будущего люди будут не пассажирами, а грузом


В мае этого года в США в штате Невада были проведены первые «летные испытания» прототипа транспорта будущего — Hyperloop, придуманного и разработанного известным американским миллиардером-инноватором Элоном Маском. Испытания оказались успешными, в связи с чем авторы проекта воодушевились и пообещали до конца года достигнуть крейсерской скорости нового транспортного средства в 1100 км/ч.

Так что же это было и о каком транспорте будущего мечтает Маск?


Калитка в будущее открывается

Уже сейчас многие инженеры-транспортники утверждают, что в недалеком будущем наземный транспорт может оказаться быстрее воздушного, оставаясь при этом значительно дешевле его. Решающим фактором в их конкуренции станет воздух: самолеты могут проиграть из-за того, что они летают в нем благодаря подъемной силе. Хотя человек некогда научил свои машины летать именно для того, чтобы передвигаться быстрее. Но дело в том, что воздух оказывает сильное сопротивление любому движущемуся в нем телу, и на больших скоростях это сопротивление становится весьма ощутимым тормозом. Вот в безвоздушном пространстве можно гонять быстрее и с куда меньшими энергозатратами!

Заметьте, все это — не абстрактные рассуждения. Существует вполне конкретный проект создания нового вида транспорта, почти не подверженного силе сопротивлении воздуха. Проект называется Hyperloop — «Гиперпетля», а его инициатором является ставший уже легендой миллиардер-новатор Элон Маск. Он известен как реальными, коммерциализированными разработками (платежная система PayPal, электромобили Tesla, космические корабли Dragon и ракеты-носители Falcon), так и абсолютно фантастическими идеями (нагревание Марса ядерными взрывами для его последующего заселения). Проект Hyperloop имеет все шансы попасть в первую категорию «детищ» Маска — ведь его реализуемость почти не вызывает сомнений у экспертов, а инвесторы проявляют к нему живой интерес. Как заявляет исполнительный директор специально созданной под этот проект компании HyperloopTransportationTechnologies (НТТ) Дирк Альборн, уже сейчас с НТТ на безвозмездной основе сотрудничают 350 специалистов из более чем 20 стран мира и порядка 400 инвесторов готовы вложить средства в «Гиперпетлю» без каких-либо гарантий.

Плод разочарования

Сама идея Hyperloop зародилась в голове Маска как ответ на разработанный под эгидой правительства США проект новой высокоскоростной железной дороги CaliforniaHigh-SpeedRail между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско. Параметры этого проекта — стоимость $68,4 млрд долларов, сроки сдачи в эксплуатацию — 2029 год и проектная скорость поезда — всего 320 км/ч — вызвали у Маска сильнейшее разочарование. По его мнению, сей проект непременно должен получить первые призы в номинациях «самая медленная» и «самая дорогая в пересчете на милю» среди скоростных железных дорог. Ведь уже сегодняшние скоростные поезда — TGV, AGV, Velaro, «Синкансэн» и Шанхайский маглев — носятся на скоростях 350-430 км/ч, а рекорды превышают 500 км/ч. Несомненно, к концу следующего десятилетия поезда будут двигаться еще быстрее, и CaliforniaHigh-SpeedRail устареет еще на стадии строительства. И все же ее заслугой можно считать уже то, что она вызвала к жизни интересную альтернативу себе и железнодорожному транспорту в целом.


Очень быстро…


Итак, что же за петлю такую хочет сделать Маск? Это просто трубопровод большого диаметра, из которого выкачан воздух. Пассажиры будут перемещаться внутри него в сигарообразных капсулах диаметром немногим более 1 метра. По 28 человек в поезде из одной или трех капсул, как в маршрутке или автобусе. Зато посадка — полулежа, как в спорткаре. И это неспроста, ведь на прямых участках капсула будет развивать фантастические 1220 км/ч. Причем разгон до «сотни» для нее — дело одной секунды! Придавать такое ускорение капсулам будут линейные двигатели в специальных рельсах, расположенных через каждые 50-70 километров пути. Между ними поезд будет в буквальном смысле лететь, не касаясь ничего и не встречая почти никакого сопротивления.

Правда, тут могут быть нюансы. Изначально идея была еще более смелой: перемещать капсулы с помощью магнитно-левитационных двигателей в «глубоком вакууме», то есть практически в абсолютной пустоте, где редкая молекула пролетит раз в полчаса. Но ввиду технической сложности и дороговизны поддержания в трубе такой степени разреженности частиц конструкторы решили пойти по другому пути: создать в трубе «технический» вакуум (иначе называемый форвакуум) — атмосферу с минимальным давлением, как на высоте 80 км над Землей. В этом случае капсулу будет удерживать «на курсе» не электромагнит, а обтекающие ее потоки разреженного воздуха, ускоряемые расположенной спереди турбиной. Однако и это пока лишь «рабочий вариант», имеющий ряд нерешенных проблем (нагрев оболочки капсулы, вращение вокруг продольной оси и т. п.). Но в целом идея «поезда в вакууме» кажется специалистам весьма перспективной.

… И задешево


Hyperloop обещает стать весьма недорогим проектом (конечно, для своей ценовой категории) как при строительстве, так и в процессе эксплуатации. Конструкторы нашли немало способов «высокотехнологичной» экономии. Так, трубу проложат не по земле, как рельсы, и уж тем более не под землёй, а по воздуху, на бетонных опорах. Это позволит не тратиться на земляные работы и не выкупать землю под трубой. Отказ от «глубокого вакуума» в системе сделает возможным использование для нее обычных стальных труб и сравнительно недорогих насосов. В общем, поначалу разработчики проекта обещали, что вакуумный поезд от Сан-Франциско до Лос-Анджелеса на круг обойдется в 10 раз дешевле, чем CaliforniaHigh-SpeedRail — всего в $6 млрд. Потом, правда, чуточку — на 10 миллиардов — скорректировали свои расчеты в сторону удорожания. Но все равно выходит в разы дешевле, чем «классическая» скоростная железная дорога.


К тому же Hyperloop будет практически энергонезависимым предприятием. Сверху по всей длине трубопровода планируется установить солнечные батареи, которые в ясную погоду с избытком покроют его потребности в энергии. Какую-то ее часть можно будет накапливать аккумуляторами или продавать. Подсчитано, что таким образом первая вакуумная дорога сможет приносить «непрофильный доход» в $25 млн в год. Кроме того, будет использоваться и кинетическая энергия капсулы, высвобождаемая при торможении. А вот торможения, вызванного трением (о рельсы, асфальт, грунт), не будет вовсе!

В НТТ обещают, что за счет всех этих ухищрений билет в «петлю» от Сан-Франциско до Лос-Анджелеса будет стоить не более $20, а в периоды низкой загруженности — и того меньше, вплоть до нуля — лишь бы только люди ездили, привыкали. В общем, вакуумный поезд обещает быть не только самым быстрым, но и самым дешевым видом транспорта.


Подышать возьмите с собой

Конечно, проект Маска не лишен недостатков. Основным неудобством «гиперпетли» с точки зрения пассажиров будет, пожалуй, полная замкнутость и отсутствие обзора. Как ни крути, но, перемещаясь внутри стальной трубы, насладиться пейзажами за окном не получится. Правда, ее создатели обещают частично компенсировать пассажирам такой недостаток, пустив по окнам-экранам или стенкам салона «бегущую картинку». Тут, кстати, открывается простор для фантазии: можно ведь при желании не просто воспроизводить наружный ландшафт, а отправить пассажиров в виртуальную экскурсию по каким-нибудь достопримечательностям или вообще в фэнтезийный мир. Другой недостаток — отсутствие воздуха. Ведь из трубы он будет практически полностью выкачан. Придется снабжать капсулы автономными системами его подачи или регенерации.

В любом случае Hyperloop неизбежно заставит людей почувствовать себя не пассажирами, а грузом. Причем таким, который можно транспортировать по трубе. Что ж, это не сильно противоречит физике: говорят, человек более чем на 80% состоит из воды… Применительно к «гиперпетле» как нельзя лучше подходит термин «пассажиропоток». Причем авторы проекта хотят сделать его непрерывным: капсулы будут отправляться с интервалом в 30 секунд, что обеспечит «перетекание» по такой трубе до 7,5 млн человек в год.


Труба опасней самолета?


Конструкторы, естественно, утверждают, что Hyperloop застрахован от подавляющего большинства аварийных ситуаций, в которые попадают традиционные транспортные средства. Однако если разобраться, то с безопасностью у него далеко не все гладко. Если сравнить с самолетом, то, с одной стороны, риск кажется меньше, поскольку здесь движение происходит практически по поверхности земли, и если что — падать невысоко. Но, с другой стороны, упасть-то и не получится — вы в трубе! В случае ЧП на большом удалении от шлюза — например, банального обесточивания системы — экстренно вызволить пассажиров можно будет, только разрезав эту самую трубу. А если там произошла разгерметизация капсулы — чем, спрашивается, им дышать?

Другая проблема — сейсмическая активность. Перемещение капсулы внутри трубы на околозвуковой скорости требует абсолютной гладкости всех поверхностей и соединений. А она может быть нарушена в результате даже небольшого подземного толчка: достаточно одной опоре чуть-чуть накрениться — труба деформируется, и движение по ней станет невозможным: несущуюся со скоростью 1200 км/ч капсулу ждет очень жесткая посадка, шансов выжить в такой ситуации не больше, чем у пассажиров падающего самолета. А ведь сзади в полуминуте подлета — следующая капсула!

Довольно сложно нейтрализовать и террористическую угрозу: если самолет достаточно проверить перед вылетом, то для безопасности Hyperloop нужно будет постоянно охранять тысячи опор, многие из которых наверняка окажутся в весьма уязвимых местах. Одним словом, над безопасностью суперпоезда его конструкторам еще предстоит хорошенько поработать.


Россия тоже полезет в «петлю»


Руководитель НТТ Альборн с удовольствием сообщает, что «гиперпетля» уже охватывает континенты: строительство транспортных сетей Hyperloop планируется начать не только в США, но и ряде стран Европы и Азии. Заинтересовались проектом и в России. Точнее, вернулись к нему, так как именно Россию можно в некоторой степени считать прародиной Hyperloop! Еще в 1914 году физик из Томска Борис Вейнберг разработал концепцию вакуумного транспорта на магнитной подушке, и если бы не Первая мировая война, может, и воплотил бы ее.

В наши дни американский проект вакуумного поезда помогают реализовывать российские инвесторы. Венчурный фонд CaspianVCPartners, созданный Зиявудином Магомедовым, уже вложил в «петлю» несколько миллионов долларов и планирует новые инвестиции. В технической реализации Hyperloop участвует германская компания OerlikonLeyboldVacuum, принадлежащая российскому миллиардеру, президенту фонда «Сколково» Виктору Вексельбергу.

Наконец, интерес к Hyperloop стали проявлять и в РЖД (чтобы не остаться за бортом прогресса!). Центр развития пассажирских железнодорожных перевозок работает над пилотным проектом «российской гиперпетли»: она должна связать Москву с портами Балтийского моря; ориентировочная стоимость — $12−13 млрд. Есть уже даже потенциальный инвестор — компания GordonAtlantic, дело буквально только за правительственным решением. И оно тоже, видимо, не за горами. На недавнем саммите Россия — АСЕАН министр транспорта РФ Максим Соколов отметил, что Россия «как никакая другая страна» готова к реализации проектов скоростных железных дорог вроде Hyperloop.


Впрочем, вакуумный поезд еще надо адаптировать к нашим условиям, и тут могут возникнуть проблемы. Петербургский государственный университет путей сообщения сейчас тщательно изучает параметры Hyperloop. Наших экспертов смущает, прежде всего, энергозатратность поддержания форвакуума в многокилометровой трубе. И еще тот факт, что в России солнечных дней в году куда меньше, чем в Калифорнии, а стало быть, солнечные батареи едва ли смогут обеспечить энергоснабжение суперпоезда. Придется подключать традиционные источники энергии, а это увеличит расходы на эксплуатацию. Кроме того, нужно будет решать проблемы, связанные с нашей суровой зимой, — промерзание, обледенение и т. п.

Тем не менее очень хочется верить, что все эти проблемы найдут свое решение, и необъятные российские просторы вскоре свяжут нитки гипер — супер — железной дороги. Тогда путешествие из Петербурга в Москву займет менее часа, к Черному морю из столицы можно будет доехать часа за полтора, а на Дальний Восток — всего за 6−7 часов!