Hyperloop: вакуумные поезда и их подводные камни

Проект скоростного, качественно нового вида транспорта – пятого по счёту, после уже традиционного автомобильного, водного, железнодорожного и воздушного, – предложенный в августе 2013 года Илоном Маском, одним из самых популярных в мире бизнесменов, последнее время часто упоминается в новостях на ITC.UA. Однако перспектива массовых путешествий на расстояние в тысячу-полторы километров продолжительностью в полчаса остаётся при этом далеко не такой уж и безоблачной – недостатка в критиках у замысла «Гиперпетли» не наблюдается, а вот воплощений его на практике пока что так и не видно. Насколько реально осуществление этой теории, заманчивой и вполне привлекательной на бумаге и на иллюстрированных фантазией художников веб-сайтах? Совершится ли в ближайшем времени революция в средствах передвижения, или же Hyperloop суждено пополнить собой солидную кунсткамеру утопических проектов времён безудержного научно-технического оптимизма?

Для начала вкратце напомним основные идеи Илона Маска, изложенные им два с половиной года назад в 57-страничном дизайн-документе «Hyperloop Alpha». Задуматься над необходимостью нового вида транспорта предпринимателя заставила информация о планирующемся в Калифорнии строительстве скоростного поезда, который оказывался по своим показателям одним из самых дорогих в мире – и одним из самых медленных из всех железнодорожных проектов новейшего типа. Маск пришёл к выводу, что «пятый транспорт» должен быть непременно как дешевле, так и безопаснее – и обратился к идеям создания поезда в вакуумной трубе, выдвинутым ещё в начале ХХ века американским ракетостроителем Робертом Годдардом, а позднее развитым корпорацией RAND. Идеи эти остались нереализованными – не в последнюю очередь из-за сложности достижения ситуации полного вакуума.

А потому, в качестве оптимального транспортного средства для преодоления расстояний до 1500 км между большими городами (для более дальних поездок, считает Маск, сверхзвуковой самолёт будет и быстрее, и дешевле), можно было бы использовать ту же трубу, но не вакуумную, а с разрежённым воздухом, сводящим к минимуму эффект трения, – с давлением в 100 Па, т. е. на уровне 1/6 от давления на поверхности Марса, или подобно земной атмосфере на высоте 45 км. Как предприниматель, а не инженер, Илон Маск акцентировал внимание именно на практической стороне вопроса, хотя и не собирался сам заниматься конструированием, предоставив весь свой проект в открытое пользование.

Hyperloop: вакуумные поезда и их подводные камни

По его замыслу, Hyperloop представляет собой две – для движения в обе стороны – тонких стальных трубы диаметром около двух метров, расположенных на шестиметровых пилонах, выставленных через каждые тридцать метров. В целях экономии строить их предлагается вдоль уже имеющейся автотрассы; общие расходы, по расчётам Маска, должны составить около шести миллиардов долларов, или в десять раз меньше того самого скоростного поезда. Этот последний собирается преодолевать путь из Сан-Франциско в Лос-Анджелес за 2 часа 38 минут, а билет в один конец обойдётся в 105 долларов, – «Гиперпетля» же, уверяет глава Tesla, позволит добраться из одного крупнейшего калифорнийского мегаполиса в другой всего за 35 минут и всего за 20 долларов: по трубам будут перемещаться 40 капсул на 28 посадочных мест каждая, так что «поезда» смогут отправляться каждые две минуты, а в час пик и раз в тридцать секунд. В качестве дополнения предложен и чуть более дорогостоящий пассажирско-грузовой вариант, позволяющий перевозить также и автомобили.

2

Рекламные цифры проекта Hyperloop смотрятся вполне привлекательно

Прежде, чем рассматривать реалистичность заявленных количественных и качественных характеристик Hyperloop, обратим внимание на историю этого нового типа транспорта. Ничего принципиально нового в проекте Илона Маска нет, кроме разве что соединения идей вакуумного поезда с не менее известным подвесом на воздушной подушке, – хотя до озвучивания им этих идей они и не могли похвастаться такой широкой популярностью. Дело собственно не в вакууме: соображения касательно скоростного перемещения по замкнутой трубе снарядоподобной капсулы высказывались задолго до Роберта Годдарда, ещё в XVII в., а успешно реализованы были в конце XVIII в. шотландским изобретателем Вильямом Мёрдоком. Правда, на практике распространение получили только перемещения таким способом сравнительно небольших объектов, используя для создания тяги вентиляторы: к середине XIX века пневматическая почта стала реальностью во многих городах Европы, где письма доставлялись адресатам по трубам при помощи как сжатого, так и разрежённого – отчасти подобно Hyperloop – воздуха. Да и поныне эта оригинальная система передачи малогабаритных предметов на небольшое расстояние продолжает использоваться – например, в банках, больницах или даже библиотеках, для доставки в книгохранилища листков с требованиями читателей.

3

Трубы пневмопочты – дальние предки современных проектов скоростного транспорта

Другое дело, что в середине XIX века как некоторым учёным, так и многим писателям-фантастам казалось само собой разумеющимся, что передвижение таким способом и пассажиров – вопрос самого скорого времени. Поезд, движимый по герметически закрытой (между станциями) трубе силой сжатого воздуха и электромагнитного притяжения подробно описан, например, в антиутопии Жюля Верна «Париж в XX веке», впервые опубликованной через сто тридцать лет после написания. В те же годы были осуществлены и две попытки практического воспроизведения задуманной технологии транспорта – обе успешные, но скорее экспериментальные. С августа 1864 года в течение нескольких месяцев в парке Хрустального дворца на юге Лондона действовала сконструированная Томасом Раммелем пневматическая железная дорога: вагон, перемещавшийся по туннелю длиной 550 м и диаметром около 3 м, приводился в движение гигантским вентилятором, работающим в свою очередь от паровой машины. Для рейса назад вентилятор включался в обратную сторону, создавая вакуум: вагон «засасывался» в туннель, а для остановки использовал собственные тормоза.

Hyperloop: вакуумные поезда и их подводные камни

Подобное же транспортное средство было продемонстрировано американским изобретателем Альфредом Эли Бичем в 1867 году в Нью-Йорке, а с 1870 по 1873 годы даже действовало как работающий прототип метрополитена: за 25 центов можно было прокатиться под Бродвеем в цилиндрическом вагончике на 22 пассажира по туннелю длиной всего 95 м. Хотя для публики это был своего рода аттракцион, его создатель планировал Beach Pneumatic Transit в качестве полномасштабной транспортной системы – которой, впрочем, так и не суждено было появиться на свет.

beachpneumatic.0

«Гиперпетля» середины позапрошлого века: демонстрация пневматического поезда А. Э. Бича на выставке Американского института в Нью-Йорке в 1867 году

Уже в конце XIX века простой пневматический транспорт стал выглядеть тупиковой ветвью развития, не способной конкурировать по скорости и стоимости с электрическими, а то и с паровыми двигателями. В 1909 году упоминавшийся уже Роберт Годдард анонимно опубликовал статью о поезде нового типа – вакуумном; однако, подробные чертежи прототипов такого транспорта, способного двигаться со скоростью до 1600 км/ч, были найдены в его бумагах после смерти изобретателя, отличавшегося редкой скрытностью, – патенты «Vacuum tube transportation system» и «Apparatus for vacuum tube transportation» были выданы его вдове только в 1949–50 годах.

Кроме того, практически одновременно с Годдардом, опыты с перемещением тел в вакуумной трубе при помощи электромагнитного подвеса успешно проводил в 1911–1913 годах профессор физики Томского технологического института Борис Вейнберг, прочитавший 31 марта 1914 года в Санкт-Петербурге лекцию под заглавием «Движение без трения», вскоре изданную и отдельной брошюрой. Идеальный «безвоздушный электрический путь», качественно отличающийся от всех обычных способов сообщения, представлял собой металлическую сигарообразную капсулу, движущуюся в горизонтальной трубе, из которой выкачан воздух; благодаря магнитам или соленоидам с током вагон не касается дна и не подтягивается к потолку, а значит и не сталкивается с трением – и потому развивает скорость в 800 км/ч. Вейнберг мечтал о создании скоростных вакуумных поездов из Москвы в Петербург или во Владивосток, – однако, дело не пошло далее лабораторных опытов с трубочкой в десять дюймов диаметром. Зато статья Вейнберга с описанием этого проекта в 1917 году была опубликована и на английском языке в журнале «Popular Science Monthly», так что вполне могла быть известна и самому Роберту Годдарду.

5

Вакуумный электромагнитный поезд Бориса Вейнберга: диаметр цилиндра составляет всего около метра, и одинокий пассажир может преодолевать весь путь разве что лёжа

За прошедшие с тех пор десятилетия проекты вакуумного поезда так и не были реализованы, хотя идеи, напоминающие о проектах Годдарда и Вейнберга, всё же продолжали периодически выдвигаться. Так, в 1974 году инженер Швейцарских федеральных железных дорог Родольф Ньет, вынужденный ежедневно ездить на работу из Лозанны в Берн, придумал способ сократить время на такой путь, используя маглев-поезда в подземном вакуумном туннеле. Перспектива реализации такого проекта вызревала крайне медленно, в течение всех 1990-х годов, вылившись в итоге в проект Swissmetro – вакуумного поезда, движущегося в среде низкого давления (около 100 миллибар – в сто раз больше, чем в планах Илона Маска) со скоростью около 500 км/ч и соединяющего Сент-Галлен с Цюрихом, а затем следующего в Базель, Берн, Лозанну и Женеву. К примеру, из Берна в Цюрих можно было бы добраться тогда за всего 12 минут вместо нынешнего часа. Увы, после многих лет проектировки Swissmetro окончательно закрывается в 2009 году, так ни к чему и не приведя. Причина банальна: нехватка финансирования для реализации – и, согласно всем подсчётам, нерентабельность проекта в плане стоимости и сроков, необходимых для его воплощения в жизнь.

6

Swissmetro: ещё один так и не родившийся идейный предшественник Hyperloop

Собственно, как раз стоимость оказывается одним из основных предметов для критики в адрес и проекта Илона Маска – несмотря на то, что именно дешевизну автор идеи «Гиперпетли» указывает в качестве одного из двух ключевых её преимуществ сравнительно с уже привычными скоростными поездами. Американские экономисты, в том числе специализирующиеся по железным дорогам, утверждают, что даже без учёта стоимости приобретения необходимых для строительства земельных участков, – а именно эта статья расходов оказывается основной составляющей в тех возмутивших Маска 68-ми миллиардах, запланированных на создание калифорнийского скоростного поезда, – цифра в 6 миллиардов для создания Hyperloop занижена как минимум в 10–20 раз.

Hyperloop: вакуумные поезда и их подводные камни

Да и того самого приобретения земли избежать никак не получится: даже если стараться прокладывать линию труб как можно ближе к шоссе, всё равно на некоторых участках она будет значительно отходить от автострады. Как говорит профессор экономики Калифорнийского университета Майкл Андерсон, основываясь на собственных расчётах стоимости строительства «Гиперпетли» между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом, более-менее реалистичная цена на билет в одну сторону составит не двадцать, а тысячу долларов, – всё же предприятие в целом способно потянуть на сто миллиардов вместо заявленных шести.

7

Предложенное Илоном Маском устройство капсулы Hyperloop

К критикам-экономистам присоединяются и инженеры: некоторые аспекты замысла Маска кажутся им не менее сложными для практической реализации, чем известные уже в истории безуспешные попытки конструирования вакуумных поездов. Так, по мнению одного из бывших разработчиков Swissmetro, профессора Федеральной политехнической школы в Лозанне Марселя Жуфера, достижение давления в 1 миллибар (или 100 Па) может оказаться крайне трудной и ресурсоёмкой задачей, в том числе в плане конструирования шлюзов для посадки и высадки пассажиров. Самые большие сомнения вызывает та самая воздушная подушка, которая выступает отличительной чертой проекта Илона Маска, сравнивающего «Гиперпетлю» с шайбой в аэрохоккее. Зазор между внутренней стенкой трубы и подвесом капсулы не должен превышать 0,5–1,3 мм – показатель, необходимый для достижения нужных скоростей, но выдвигающий крайне жёсткие требования в плане точности всей конструкции. Один из изобретателей маглев-поезда, Джеймс Пауэлл, утверждает, что достигнуть подобной точности на практике крайне сложно: любая неровность внутренней поверхности, любая «кочка» размером всего в ¾ мм будет означать катастрофу мчащегося с огромной скоростью снаряда-вагона.

la-fi-spacex-hyperloop-competition-20150615

Безопасность Hyperloop и просто удобство его использования оказывается вторым наиболее популярным – после стоимости – предметом для критики. Согласно показателям исходного проекта Маска, максимальная ширина пассажирской капсулы достигает всего 1,35 м, а наибольшая высота – 1,10 м: пусть это и не «сигара» Вейнберга начала ХХ века, в которой можно было только лежать плашмя, но и далеко не самое комфортабельное транспортное средство. Даже если не говорить о катастрофах вследствие мельчайших выпуклостей внутри трубы, простое её отклонение от прямого курса всего на миллиметр способно привести к значительной качке – при том, что ни встать в капсуле, ни перейти на другое место практически невозможно, не говоря уже о том, что ни туалетов, ни врачебной помощи во время пути не предусмотрено. Иначе говоря, «Гиперпетлёй» смогут успешно пользоваться только очень стройные пассажиры с очень крепкими нервами и очень сильным вестибулярным аппаратом: планируемый уровень перегрузки в 2–3 раза превышает таковой при взлёте или посадке рейсового самолёта и напоминает скорее пиковые показатели «американских горок»: до потери сознания и до реальной угрозы для жизни пусть и далеко, но тошноту вызвать вполне может, что в условиях тесной и замкнутой капсулы уже само по себе достаточная неприятность.

elon-musk-backing-hyperloop-tube-that-could-transport-people-750-mph-01

Иллюстрация к проекту компании Hyperloop Technologies: помещение капсулы в трубу

Разумеется, все эти критические замечания теоретиков, выдвинутые в большинстве своём сразу же следом за громкой декларацией Илона Маска в 2013 году, можно было бы опровергнуть простым фактом успешной реализации предложенного замысла. Однако, и на практическом фронте дела обстоят пока что не очень впечатляюще. Прежде всего, стоит упомянуть две компании с похожими названиями, взявшиеся за воплощение идеи нового транспорта в жизнь. Hyperloop Technologies, основанная Шервином Пишеваром и ныне руководимая Робом Ллойдом, бывшим до этого президентом по продажам и развитию в Cisco, занимается лабораторными тестированиями, производит трубы и в этом году собирается приступить к строительству экспериментальной дороги длиной в 3 км в пустыне штата Невада, – создание же полноценного Hyperloop планируется не ранее, чем в 2020 году.

Примерно в таком же состоянии дела и у конкурирующей фирмы Hyperloop Transportation Technologies, возглавляемой Дирком Альборном. Обновления на сайте проекта появляются крайне редко, зато эта компания куда более активно мелькает в СМИ в связи с подписываемыми ею договорами: HTT собирается построить в Калифорнии действующую систему длиной в 8 км, а в Словакии – соединить Братиславу с Веной и Будапештом. Однако в первом случае речь идёт о таком же экспериментальном проекте: Quay Valley – запланированный к возведению «город будущего» на солнечной энергии и на 75 тыс. жителей, который пока что находится на стадии проектирования – начало строительства ожидается в этом году. Столь же далеки ещё от реализации и планы постройки Hyperloop в Восточной Европе: подписанный с руководством Словакии документ означает лишь выражение обоюдной заинтересованности, но ни точного расчёта стоимости, ни конкретных планов относительно финансирования и начала производственной фазы пока что не озвучено, – судя по всему, не были ещё начаты и переговоры с Австрией и Венгрией. По мнению словацких специалистов, перспектива сооружения такого масштабного проекта хотя бы к 2020 году остаётся весьма сомнительной. Кроме этого, практически одновременно появились новости и о переговорах Hyperloop Transportation Technologies с Россией, в отношении проекта скоростного поезда, позволяющего добраться из Москвы в Санкт-Петербург за 35 минут, и с Китаем (по поводу строительства такого сообщения между материком и Гонконгом).

9

Пока что Hyperloop Technologies может продемонстрировать журналистам из CNN только уже готовые секции труб

Как известно, занимается своим проектом и сам Илон Маск, организовав недавно соответствующий студенческий конкурс. Следующим этапом этого соревнования должны стать практические испытания на тестовом треке в Калифорнии длиной в 1,6 км с участием примерно двадцати команд и с уже объявленными техническими характеристиками трубы, предусматривающими возможность использования и колёс, и воздушной подушки, и магнитной левитации, – однако дата начала «Фазы 2» остаётся не совсем ещё определённой, отодвинувшись недавно на август 2016 года. Наконец, можно упомянуть и канадскую компанию Transpod, также занимающуюся в настоящее время испытаниями и поисками финансирования, но планирующую соединить скоростной линией сообщения Торонто и Монреаль к тому же знаковому 2020 году.

Hyperloop: вакуумные поезда и их подводные камни

Вполне очевидно, таким образом, что бесспорная теоретическая возможность сооружения вакуумного поезда на воздушной подушке или на магнитной левитации ещё далеко не означает скорой перспективы практической реализации такого проекта, а главное – его массового, а не штучно-экспериментального характера в случае успешного воплощения на практике. Для примера можно вспомнить историю сверхзвуковой гражданской авиации, которая часто приводится в качестве аналогии и самим Илоном Маском, описывающим Hyperloop как своего рода симбиоз «Конкорда» и аэрохоккея. Англо-французский проект «Конкорд», как и схожий с ним по своей нелёгкой судьбе советский Ту-144, наглядно демонстрируют все подводные камни, подстерегающие попытки массовизации передовых технологий, связанных со скоростным транспортом. Зародившись в 1960-е годы, когда сверхзвуковые авиалайнеры казались наиболее перспективным видом транспорта для всеобщего внедрения в самом скором будущем, оба этих проекта не дожили до нашего времени по тем же двум банальным причинам – высокая стоимость и не всегда достаточный уровень безопасности. Уже в 1970-х годах, после разразившегося нефтяного кризиса, содержание «Конкордов» оказалось для авиакомпаний тяжёлой ношей – прибыль удавалось получать разве что от чартерных рейсов, в том числе и от сдачи флагманских воздушных суден в аренду африканским диктаторам. Ту-144 прекратил рейсовые полёты намного раньше, поскольку практику повышение цен на билеты, не говоря уже об аренде частным лицам, плановая экономика допустить никак не могла. Да и внештатные ситуации в полётах возникали в большом количестве.

10

Аналогии Hyperloop с проектами пассажирского звукового самолёта могут быть истолкованы далеко не в пользу коммерческой перспективности задумки Илона Маска

Иными словами, такого рода проект может стать в наше время успешным лишь при условии своего массового характера – как мобильные телефоны, о популярности которых умалчивали писатели-фантасты ХІХ и ХХ веков, щедро наделявшие будущее космическими путешествиями, скоростными поездами или телепортами и видеофонами. В конце концов, до широкого распространения пока что далековато и самому любимому детищу Илона Маска – электромобилям. Не зря, несмотря на всю свою славу и харизму, глава Tesla явно проигрывает в сравнении, скажем, с Генри Фордом: Tesla Model S обходится ненамного менее сотни тысяч долларов, в то время как легендарная Ford Model T в лучшие свои годы стоила всего 260 долларов (или около 3–3,5 тысяч в переводе на современные американские деньги) – то есть примерно столько же, сколько зарабатывал в месяц любой нью-йоркский слесарь или плотник.

В итоге из Hyperloop может получиться нечто вроде Tesla Powerwall – технологии несомненно интересной, но отнюдь не для всех полезной (и отнюдь не революционной). Тем не менее, мечта о скоростном вакуумном поезде вполне научно обоснована и куда ближе к реализации, чем мечта, скажем, о скором полёте на Марс, которой Илон Маск также далеко не чужд. В любом случае, до 2020 года остаётся не так много времени – и все критики ещё вполне могут быть посрамлены.


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: