Teslan ja SpaceX:n perustajan Elon Muskin vuonna 2012 ensimmäisen kerran hioman konseptina hyperloopia mainostetaan matkustajaliikenteen tulevaisuutena.
Asiattomille hyperloop on nopea matkustajakuljetusjärjestelmä, joka sisältää tiivistetyn putken, jonka läpi nopeat kotelot liikkuvat, mikä lyhentää matka-aikoja. Esimerkiksi matka Lontoosta Edinburghiin – joka kestää yli neljä tuntia junalla – kestäisi teoriassa vain 30 minuuttia.
Musk on sittemmin rohkaissut startup-yrityksiä ja opiskelijavetoisia projekteja luomaan omia versioita hyperloopista. Suurinopeuksinen järjestelmä käyttää magneettisen levitaation versiota, mutta mikä se on ja miten se toimii?
Mikä on magneettinen levitaatio?
Magneettinen levitaatio eli maglev on, kun esine ripustetaan ilmaan käyttämällä vain magneettikenttiä eikä muuta tukea.
Supernopeiden maglev-junien ohella magneettisella levitaatiolla on useita teknisiä käyttötarkoituksia, mukaan lukien magneettiset laakerit. Sitä voidaan käyttää myös näyttö- ja uutuustarkoituksiin, kuten kelluviin kaiuttimiin.
Kuinka magneettinen levitaatio toimii?
Magneettisen levitaation tunnetuin käyttö on maglev-junissa. Tällä hetkellä vain muutamassa maassa, mukaan lukien Kiinassa ja Japanissa, käytössä olevat Maglev-junat ovat maailman nopeimpia ennätysnopeudellaan 375 mph (603 km/h). Junajärjestelmät ovat kuitenkin uskomattoman kalliita rakentaa ja ne päätyvät usein kuivumaan vähän käytettyinä turhamaisuusprojekteina.
Kuva: EnergiaministeriöMaglev-junateknologiaa on kahta päätyyppiä – sähkömagneettinen jousitus (EMS) ja sähködynaaminen jousitus (EDS).
EMS käyttää elektronisesti ohjattuja sähkömagneetteja junassa houkuttelemaan sitä magneettiselle teräsraiteelle EDS käyttää suprajohtavia sähkömagneetteja sekä junassa että kiskoissa tuottaakseen toisiaan hylkivän voiman, joka saa vaunut leijumaan.
Eräs EDS-tekniikan muunnelma – sellaisena kuin sitä käytetään Inductrack-järjestelmässä – käyttää kestomagneetteja junan alapuolella moottorikäyttöisten sähkömagneettien tai jäähdytettyjen suprajohtavien magneettien sijaan. Tämä tunnetaan myös passiivisena magneettisena levitaatioteknologiana.
Kuinka Hyperloop käyttää magneettista levitaatiota?
Muskin alkuperäisessä konseptissa palot kelluivat paineilmakerroksen päällä samalla tavalla kuin ilmakiekkopöydällä kelluvat kiekot. Hyperloop Transportation Technologiesin (HTT) - yksi kahdesta hyperloop-kilpailua johtavasta yrityksestä - uudempi versio teknologiasta käyttää passiivista magneettista levitaatiota saman vaikutuksen saavuttamiseksi.
Kuvan luotto: HyperloopTTTekniikka on lisensoitu HTT:lle Lawrence Livermore National Labsilta (LLNL), joka kehitti sen osana Inductrack-järjestelmää. Tämän menetelmän uskotaan olevan halvempi ja turvallisempi kuin perinteiset maglev-järjestelmät.
Tällä menetelmällä magneetit asetetaan kapselien alapuolelle Halbach-ryhmässä. Tämä keskittää magneettien magneettisen voiman ryhmän toiselle puolelle ja kumoaa kentän lähes kokonaan toisella puolella. Nämä magneettikentät saavat podit kellumaan, kun ne kulkevat rataan upotettujen sähkömagneettisten kelojen yli. Lineaarimoottorien työntövoima työntää koteloita eteenpäin.
HTT:n pääkilpailija Hyperloop One käyttää myös passiivista magneettista levitaatiojärjestelmää, jossa pod-puolen kestomagneetit hylkivät passiivista raitaa ja ainoa syöttöenergia tulee podin nopeudesta.
Valokuva: Virgin HyperloopMolemmissa järjestelmissä ilmanpainetta tunneleissa alennetaan ilmapumpuilla koteloiden liikkumisen helpottamiseksi. Matala ilmanpaine vähentää dramaattisesti ilmanvastusta, joten huippunopeuksien saavuttamiseen tarvitaan vain suhteellisen pieni määrä sähköä.
Hyperloopin edistyminen
Nyt kun ymmärrämme Magnetic Levitationin, on aika tarkastella yritysten edistystä laajentaessaan teknologiaa yleiseen käyttöön.
Jännittävänä uutisena Virgin’s Hyperloop kuljetti turvallisesti kaksi matkustajaa 2-paikkaisella Pod-2:lla. Tämä ajoneuvo on paljon pienempi versio siitä, mitä odotamme yhtiöltä myöhemmin. Virginin ennusteiden mukaan näemme joskus 28-paikkaisen henkilöauton.
Nykyinen malli saavutti vain 107 mailia tunnissa, mutta ne tekivät sen turvallisesti, ja kutsumme sitä uuden tekniikan voitoksi.
Elon Musk ei tietenkään anna Virginin ottaa kaikkea Hyperloopin loistoa. Tämän vuoden heinäkuussa Musk twiittasi odottavansa rakentavansa 10 kilometriä pitkän tunnelin, jossa on useita kaarteita, jotka jäljittelevät paremmin tosielämän hypersilmukkamatkoja.
Hyperloopin tulevaisuus
Kun näin suuria harppauksia tapahtuu vuonna 2020, on luonnollista ihmetellä, milloin näemme kuljetusjärjestelmän täydessä käytössä. Vielä on liian aikaista sanoa rehellisesti. Tekniikka on uskomattoman kallista, ja sillä on vielä pitkä matka päästäkseen ennustettuihin nopeuksiin, joihin tutkijat ja insinöörit uskovat sen kykenevän.
Toistaiseksi jatkamme edistymisen seuraamista ja pidämme sinut ajan tasalla uusimmasta kehityksestä magneettiseen levitaatioon perustuvissa kuljetuksissa, kuten Hyperloopissa.