Způsobí Hyperloop revoluci v dopravě?
Pokud sledujete dění kolem Elon Muska (například prostřednictvím Elonovinek), jistě jste se už setkali s konceptem Hyperloopu – systému vysokorychlostní přepravy, který Musk před pár lety popularizoval. Podle některých půjde o revoluci v dopravě, zatímco jiní považují nápad za nedomyšlený a nerealistický. Nový redaktor Jiří Stránský pro vás připravil krátké shrnutí základních informací o Hyperloopu a také přeložil nové video, které koncept Hyperloopu rozebírá ze všech pohledů.
Koncept společnosti Hyperloop Transportation Technologies (Zdroj: PriestmanGoode)
Co je Hyperloop?
Dopravní systém budoucnosti, kde cestující sedí v dopravní kabině, která se žene tubusem rychlostí nadzvukového letounu. Tubus vede z centra jednoho velkoměsta do druhého a kabiny v něm překonávají obrovské vzdálenosti v řádech maximálně minut. Představa hodná 21. století? Ale moment, my už máme druhou dekádu. Technologie i materiál jsou dostupné a vlastně nic nebrání ze sci-fi udělat realitu.
Co to má společného s Elonem Muskem?
Koncept Hyperloop Alpha (Zdroj: Elon Musk)
Elon Musk v roce 2012 zmínil Hyperloop během debaty v PandoDaily. Tento způsob přepravy ho prý napadl po tom, co se dozvěděl o plánované vysokorychlostní železnici ze San Francisca do Los Angeles, která byla drahá a zároveň pomalejší než letecká doprava a jiné vysokorychlostní vlaky. Během následujících měsíců sepsal a nakreslil ve spolupráci s kolegy z Tesly a SpaceX vizi, jak by takový dopravní systém mohl vypadat. Koncept se nazýval Hyperloop Alpha a jako příklad uváděl právě trasu mezi San Franciscem a Los Angeles. Nyní cesta vlakem zabere čtyři hodiny, ale Hyperloopem by se cesta zkrátila na 30 minut.
Elon Musk tuto vizi prezentoval jako „open source“ a dal veškerou dokumentaci k dispozici. Dle jeho slov ho tato věc sice zajímá, ale nemá čas se podílet na jejím rozšiřování, pouze podporuje snažení v této oblasti. SpaceX na podporu tohoto snažení vytvořilo v roce 2015 zmenšenou verzi tubusu o délce cca 1,6 kilometrů v Hawthorne v Kalifornii. Na tomto místě také probíhá pravidelná soutěž týmů stavících kapse pro dopravu v tomto tubusu. V létě 2018 proběhl již třetí ročník. Zúčastnilo se mnoho studentských týmů, které rozpracovaly Muskovu vizi do konkrétních plánů a modelů Hyperloopu. Stejně tak vlastní verzi tohoto konceptu vyvíjí několik komerčních firem.
I když Musk původně Hyperloop přenechal jiným, nyní se k tomuto projektu vrací skrz svou novou společnost The Boring Company, jejíž tunely jsou jako stvořené pro provozování Hyperloopu. Navíc Musk ukázal vlastní kabinu s logem Tesly a prohlásil, že už příští rok by mohly začít práce na stavbě tunelu pro Hyperloop spojující L. A. a San Francisco.
Princip Hyperloopu
Hyperloop řeší dva největší problémy vysokorychlostní dopravy na zemském povrchu. Prvním je tření, který Hyperloop řeší stejným způsobem jako vlaky systému maglev, tj. celá kabina je nadnášena nad povrchem kolejnic umístěných v tunelu na magnetickém polštáři a zároveň je poháněna elektromagnetickými pulzy v jedné z kolejnic. Elon Musk však místo magnetické levitace navrhoval pohyb kabiny na vzduchovém polštáři. Druhým problémem je odpor vzduchu. Ten je minimalizován odčerpáním vzduchu z tubusu na tlak odpovídající tlaku ve výšce 60 kilometrů nad mořem (cca 20 Pa, přičemž na hladině moře je tlak 101325 Pa). Úplné vakuum tam není především proto, že vytvořit a udržovat vakuum je drahé a navíc pro vysokou rychlost kabiny není potřeba.
Kombinace těchto dvou faktorů umožní kabinám v tubusu dosáhnout rychlostí, které přesahují rychlosti proudových letadel. Předpokládaná maximální rychlost pohybu je zhruba 1220 km/h. Díky postupnému zrychlování a zpomalování je vysoká rychlost uvnitř kabiny prakticky nepozorovatelná.
Týmy vyvíjející Hyperloop
Zkušební trať Virgin Hyperloop One (Zdroj: Virgin Hyperloop One)
Do vývoje kabin pro Hyperloop se pustilo mnoho týmů jak z univerzit, tak soukromých společností. Jelikož je jich opravdu mnoho, zmíním pouze některé. O prvních dvou se dozvíte spoustu informací ve videu níže.
- Virgin Hyperloop One – Jde o větší firmu podporované podnikatelem Richardem Bransonem, která vzala vývoj opravdu hodně od základu. Společnost provozuje 500metrovou zkušební trať u Las Vegas a také už představila prototypy přepravních kabin. Pokud umíte anglicky, určitě doporučuji jejich stránky, kde docela podrobně popisují vlastní návrh, cíle, pokroky i realizaci.
- Hyperloop Transportation Technologies – Další velký hráč na poli Hyperloopu, který se ale nedělí o informace tak rád jako Virgin. V dubnu 2018 firma začala stavět vlastní testovací dráhu v poměru 1:1 poblíž Toulouse ve Francii.
- TransPod – Kanadská firma, která má slibná partnerství i v Evropě. Plánují také testovací dráhu v poměru 1:2 ve Francii.
- DGWHyperloop – Jediná indická společnost vyvíjející Hyperloop. Plánují Delhi Mumbai Hyperloop Corridor a mají podporu mnoha vládních agentur v Indii.
Společností je ještě mnohem více, ale většina z nich je zatím pouze ve fázi vývoje nebo návrhu prototypů.
Budoucnost Hyperloopu
Je to odvětví, které teprve vzniká. Elon odstartoval závod a spousta firem zvedla onu pomyslnou rukavici. Odhady hovoří o obrovském potenciálu, který rychlá doprava má a věští mu relativně brzký úspěch. Již v roce 2021 by společnost Virgin Hyperloop One chtěla mít funkční 3 dráhy Hyperloopu. Přeji jim, aby jejich plány vyšly a my se konečně dotkli technologií 21. století.
Toto byl jen krátký úvod do problematiky Hyperloopu, pro zevrubnější pohled se podívejte na následující přeložené video z kanálu The B1M. To se věnuje všem aspektům Hyperloopu od historie tohoto nápadu přes současný vývoj technologií a plánované projekty až po výhody Hyperloopu a jeho možný dopad na lidskou civilizaci. Video se také snaží odpovědět na nejčastější obavy vyplývající z cestování extrémní rychlostí ve vakuovém tubusu.
Další informace o Hyperloopu najdete ve starší epizodě Elonovinek.
Další přeložená videa s českými nebo slovenskými titulky najdete zde.
Hezké, klidně bych si dal i pokračování, po tomto krátkém úvodu, dobře se to četlo.
S tím vakuem. Si vybavuju, jak dlouho sme museli nechat na škole zapnutou dvoustupňovou vývěvu, abychom se dostali na pár jednotek Pascalů. Inu bez toho člověk nemohl kapilárou nalít do dilatometru rtuť a to jsme ji ještě potom zahřívali, abychom z ní dostali vlhkost. Ty rtuťové prasátka na skle vývěvy mluvila sama za sebe. 🙂
Nápadů je spousta. Časem určitě budu tohle téma doplňovat. Nic proti SpaceX, ale Elon si to taky rozděluje.
Zatím jsem nikde neviděl řešení oblouků. U nás se všude lidé bouří, že železniční trať je obrovským zásahem do krajiny. A co takovýto tubus? Navíc nelze spojit místo A a B pouze přímkou. Odstředivá síla pak v oblouku roste s hmotností a rychlostí na druhou, snížit jí je možné pouze poloměrem oblouku.
Jak se to bude řešit?
Hyperloop může jezdit v tunelu pod zemí. To pak umožňuje navrhnout hodně přímou trať a zároveň se řeší problém narušení krajiny. Alternativně se můžou minimálně zpočátku prioritizovat tratě, kde není potřeba výrazně zatáčet. V případě ostřejších zatáček pak ještě přichází v úvahu zpomalování, aby se snížila ona odstředivá síla, ale to není moc optimální.
Tuhle otázku řešil i Elon přímo v alfa dokumentu. Nepočítal s tím, že by se jelo pořád na plný plyn, právě kvůli zatackam. Především na koncích tratě. Ale pořád tam možnost zatáčekje i při maximální rychlosti, ale máte pravdu že poloměr se počítá v desítkách kilometrů. Na druhou stranu, když je trať na poušti, nebo v stepi, je to tak trochu jedno.
Nepomohlo by v zatáčkách naklánět kabinou, jak to dělají rychlovlaky?
Pomohlo, ale síla, kterou kapsle způsobí se bude tedy rozkládat do dvou směrů a bylo by potřeba zpevnit stranu tubusu, na kterou bude působit tedy boční síla kabiny. V podzemí a na povrchu to je, pokud by vedl tubus nad zemí, na pilířích, neumím si moc představit konstrukci, která to bude ještě zpevňovat a přenášet sílu na zem.
Ono je otázkou jak moc by se kabina naklonila, našel jsem stránku s popisem podobného problému u letadel.
http://www.lkzn.cz/teorie/leteckaTechnika/vypoctyVzatacce.html
Jinak jsem to zkoušel sám v rychlosti 950km/h, vyšel mi poloměr něco kolem 15km a přetížení bylo 1,2G.
Výhoda tu uši je, že se nemusí nutně jet po spodní straně. Teď jsem se ještě díval do původního návrhu a trať je rozdělena do části podle max rychlosti od 300 do 760 mph. Max pretizeni je stanoveno na 0.5 g. Při maximální rychlosti je nejmenší zatáčka spočítána 12.5 km.
Nejsem si jistý, ale nemělo by se uvádět 1,5g? Jinak omluva za velké G o něco výše, ale všiml jsem si toho pozdě… 🙂
V tom dost plavu, ale jde o rozdíl přetížení nikoliv o cílové. Alespoň tak jsem to pochopil, takže výsledné rozpětí je 0.5 – 1.5 g. Rozhodně to je na pásy po celou dobu letu. 😉
Já jen že v klidu se uvádí 1g, takže pokud jde o přetížení, pak jsou to hodnoty na 1 a pokud jde o negativní přetížení, pak to jsou hodnoty pod 1g. Pokud to tedy chápu správně, tak v mnou testovaném letu bylo 1.2g, takže člověk má pocit, že váží o 20% více, v případě vašem by to mělo být o 50% více.
No a to negativní, tedy 0.5g by mohlo ve vašem případě nastat v klesání.
Nezdá se mi to s těmi pásy po celou dobu letu. Podle mě jako v letadle, pípne to a please fasten your seatbelts. Protože určitě budou okamžiky, kdy se bude pohybovat rovnoměrně přímočaře a v té chvíli bude stav v kabině nerozlišitelný od klidu (I. Newtonův zákon). Takže bude možno se hýbat bez nebezpečí.
To byla ironie. Na druhou stranu půl g není úplně málo, a čas kolem půl hodiny se nechá vydržet. Bude ale hodně záležet na vlastním provedení, které může být na hony vzdálená od studie, kterou přednesl Elon.
nemelo, 1g je tihove zrychleni a pusobi smerem k zemi a clovek je na neho zvykly – pusobi na neho stale po cely zivot (s drobnymi vyjimkami)
zrychleni pri rozjezdu/brzdeni je neco jineho, pusobi soubezne se zemi a jeho stredni hodnota je nula – bud se stoji nebo jede konstantni rychlosti, nenulove zrychleni je jen pri rozjezdu a brzdeni
limit 0,5g je maximum, kdy je to pro cestujici jeste pohodlne
pro automobil jedouci 50 km/h se uvadi brzdna draha 28 m, z ceho 14 m je reakcni doba ridice a 14 m draha skutecneho brzdeni
pokud jsem se nespletl, tak zastaveni z 50 km/h na 14 metrech znamena pretizeni cca 0,7g, kazdy si to muze vyzkouset na opustene silnici 🙂
v takto brzidicim automobilu pretizeni pusobi 2 vteriny, srovnatelne brzdeni z rychlosti 950 km/h by trvalo necelych 38 vterin
v pripade naklaneni v zatackach, kdy by bylo mozne nakloneni o 90 stupnu, muze byt pretizeni vetsi nez 1g, protoze 1g smerem do sedacky je normalni tihove zrychleni, pusobici na kazdeho cestujiciho trvale – at uz na kole, v tramvaji nebo v hyperloopu