Вакуумна залізниця: з Лондона до Нью-Йорка на поїзді за одну годину
Футуристичні транспортні засоби, задумані, щоб пронизувати тунелі, з яких висмоктано все повітря, теоретично можуть досягати швидкості до 4000 км/год, скоротивши переїзд із Європи до Північної Америки до якоїсь однієї години. В цьому швидкісному майбутньому пасажири прибували б на цілих чотири години раніше за відправлення. Поки Україна з помпою влади і обуренням громадян запускає поїзди, які курсують зі швидкістю 100 км на годину, передові країни розробляють залізницю, яка їздитиме швидше за літак.
Автор: Джон Стюарт, Бі-Бі-Сі Переклад: Артем Чапай
Трансатлантичні пасажири на Конкорді часто називали цей надзвуковий літак “машиною часу” за його здатність приземлитись у Нью-Йорку за дві години до вильоту з Лондона.
Але ця ілюзія може здатись іграшкою, якщо будь-коли з’являться так звані вакуумні поїзди.
Як у випадку з усіма передовими технологіями, це звучить як фантастика. І вакуумні поїзди справді з’являються у таких фільмах, як "Стар Трек" і "Втеча Логана". А в антиутопічному майбутному "451 за Фаренгейтом" Рей Бредбері описує "нечутний повітряний поїзд", який "беззвучно ковзнув у свій змащений підземний тунель".
Але сьогодні у США, Китаї й інших місцях існують команди, які працюють над цією концепцією, й дехто передбачає, що вакуумні поїзди з’являться менш ніж за десять років. Водночас, інші вважають, що вони змогли б створити потенційно дешевий спосіб запуску ракет у космос.
Качайте
Історія вакуумних поїздів налічує понад 100 років і починається з американського інженера Роберта Годдарда. Не задовольнившись тим, що він створив першу в світі ракету на рідкому пальному, Годдард також розробив прототипи швидкої транспортної системи, що об’єднала б найбільші міста США, включно з вакуумним поїздом.
З роками з’являлись і зникали різні розробки. Втім, принцип, що об’єднував їх усі, подібний: викачайте з закритого тунелю все повітря й запускайте поїзди чи якусь транспортну капсулу крізь них. Такі тунелі можна провести крізь породу чи прокласти по землі чи над землею, як звичайну колію. Деякі розробки також дозволяють прокласти їх через океани у вигляді великих труб на фіксованій глибині – хоча ці розробки досі залишаються доволі теоретичними.
"Перевага вакуумного тунелю в тому, що можливо досягти великих швидкостей, – каже Ернтс Франкель, почесний професор механічної інженерії й океанічної інженерії в Масачусетському технологічному інституті.
Це можливо завдяки малому опору повітря, яке заповільнювало б поїзд. Опір повітря "є значною частиною опору кочення" звичайного поїзда, каже Франкель. Поїзди, що рухаються крізь тунелі, штовхають поперед себе стіну повітря, що забирає енергію. Вони також створюють позаду себе розрідження, яке ледь не тягне поїзд назад. Цей опір повітря кардинально зростає з набором швидкості, і втрати від тертя означають, що дедалі більше енергії повинно йти на те, щоб подолати цей опір.
Але позбудьтеся повітря – й ви позбудетеся проблеми. Експерименти, проведені Франкелем і його командою на початку 90-х, показали, що це працює.
Ми створили на ігровому полі МІТ тунель завдовжки в півмилі. Викачали з нього повітря, а потім запускали крізь ного різні речі, щоб виміряти, яких швидкостей зможемо досягти, – каже Франкель. – Ми почали з м’ячик для пінг-понгу, а потім перейшли до механічних моделей".
Його команда виявила, що створення в трубці стану, близького до вакууму, дозволило швидкості до 930 км/год – удвічі більше, ніж у заповненій повітрям трубі.
Результати були достатніми, щоб команда запропонувала створення залізниці між Бостоном і Нью-Йорком із використанням цієї технології. Їхній план полягав у скороченні часу поїздки з понад чотирьох годин до якихось 40 хвилин на швидксті від 480 до 560 км/год.
"Велетенські насоси створювали б у тунелі стан, близький до вакууму, вони були б розміщені на відстані 30-40 км один від одного, – пояснює професор Франкель. – Основні місця, де були б витоки, були б кінцеві станції. Поїзд проходив би крізь шлюзі на вході та виході з тунелю".
Насправді поїзду довелося б пройти крізь серію повітряних шлюзів, які поступово зменшують тиск, перш ніж зайти до тунелю з повністю викачаним повітрям, де він збільшив би швидкість до максимальної.
На жаль, велетенські кошти на будівництва такої системи є її загибеллю – а також той факт, що максимальна швидкість еквівалентна тій, яку вже розвивають обтічні поїзди-"кулі" в Китаї та Японії.
Постріл у космос
Але поєднання вакуумних поїздів з іншими технологіями допоможе подолати бар’єр швидкості. Кілька тижнів тому я писав про поїзди магнітної левітації, що летять на магнітному полі для усунення тертя. У стандартних варіантах ці поїзди досягали швидкості в 581 км/год. Але у вакуумі, вважає дехто, вони б могли досягти швидкостей у понад 4000 км/год.
Тут теж було запропоновано кілька систем, які поєднують обидві технології. Проте сьогодні одним із головних людей, що обстоюють цю ідею, є американський інженер Деріл Остер, який має патент на те, що він називає Вакуумно-Тунельний Транспорт. Його розробка – це капсула на шість осіб завбільшки приблизно як машина, що їде по вакуумній трубі діаметром 1,5 м із використанням магнітної левітації.
Він запропонував різні конфігурації та розробки від низькотехнологічних систем зі швидкістю в 300 км/год для місцевих перевезень до систем зі швидкістю понад 6000 км/год для континентального й інтерконтинентального транспорту. Це означало б, що подорож зі США до Китаю забрала б лише кілька годин, що призвело б до революції як у пасажирських, та і в вантажних перевезеннях.
Він також каже, що це не коштуватиме стільки, скільки думають. Він цитує дослідження 2003 року, де було вирахувано, що ціна системи на 500 км/год коштувала б близько 2 мільйонів доларів на милю – а це при побудові приблизно стільки ж, скільки коштують високошвидкісні залізничні проекти, запропановані у США – хоча при цьому не враховується ціна на утримання, персонал і власне транспортні засоби.
Компанія Остера не пропонує будувати магістралі сама. Натомість вона продає ліцензії на запатентовану технологію. Наразі, стверджує компанія, вона продала понад 60 ліцензій, 12 із яких у Китай, де також проводять дослідження вакуумного транспорту.
Усе це може здаватися віддаленим, але професор Франкель каже, що час для вакуумних поїздів настав.
"Наші залізничні технології налічують майже 100 років, – каже він. – Наші авіакоридори жахливо переповнені, а добирання до аеропортів, з аеропортів і крізь них забирає дуже багато часу. Поїзд, який ішов би з центру міста в центр міста, мав би перевагу".
Деріл Остер погоджується. Він вірить, що ми б могли перейти до використання вакуумно-магнітного транспорту для подорожей по світу менш ніж за 10 років, з найпривабливішими маршрутами – між найбільшими містами.
В ідеалі між цими містами була б суха, пласка, незаселена земля, де грунт не промерзає. Він вважає, що Індія та Китай наразі – найбільш багатообіцяючи місця для того, що він скромно називає "космічні подорожі на Землі".
Але ця назва може виправдати себе, якщо досягне свого доктор Джеймс Пауелл, один із винахідників технології магнітної левітації. Він запропонував систему, що називається Startram ("Зоряний трамвай"), яка за допомогою магнітно-вакуумних технологій зможе запускати об’єкти в космос.
Цей проект вимагав би велетенського гарматоподібного тунелю, який прискорив би ракетоносій до швидкості принаймні вдвічі більшої, ніж "Вакуумно-Тунельний Транспорт" Остера – тоді можна було б вийти на орбіту. Якщо збудувати такий тунель, каже Пауелл, це різко скоротило б вартість виведенення ракет у космос. Оце була б справжня вакуумна подорож.
