Русская Википедия:Hyperloop

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Файл:Hyperloop all cutaway.png

Hyperloóp (МФА: Шаблон:IPA, Шаблон:Tr-en) — проект вакуумного поездаШаблон:Переход, предложенный в 2013 году американским венчурным предпринимателем Илоном МаскомШаблон:Переход. До конца не реализован, однако попытки Маска добиться разрешения глав многих государств на использование этих поездов до сих пор продолжаются. На сегодняшний день построены испытательные полигоны в Хоторне (компания SpaceX, длина трассы 1,5 км)Шаблон:Переход и Лас-Вегасе (компания Virgin Hyperloop One, длина 0,5 км)Шаблон:Переход. Возводится также полигон в Тулузе (компания HyperloopTT, участки длиной 1 км и 320 м)Шаблон:Переход. Максимальная достигнутая на испытаниях скорость порядка 450—460 км/ч[1].

Заключены соглашения о строительстве эксплуатационных трасс длиной 10 км в городах Дубай и Тунжэнь (компания HyperloopTT), сроки реализации проектов неизвестныШаблон:Переход. Принадлежащая Илону Маску Boring Company возводит тоннель между городами Балтимор и ВашингтонШаблон:Переход.

Предыстория

Файл:Elon Musk - The Summit 2013.jpg
Илон Маск, автор идеи (на Dublin Web Summit 2013)

Впервые концепция вакуумного поезда была предложена американским ученым Робертом Годдардом в 1904 году[2].

Первый проект движения поездов в вакууме в России был предложен в 1911 году российским ученым Борисом Вейнбергом. По его замыслу, внутри трубы, из которой откачан воздух, должна была перемещаться капсула. Она приводилась в движение с помощью «электромагнитной пушки» и теоретически могла развивать скорость 800—1000 км/ч. Учёный провёл опыты в Томском технологическом институте по перемещению капсулы в трубе, но воплощению идеи помешала Первая мировая война.

В целом история движения поездов в вакууме описана во множестве источников задолго до 2013 года, что отражено в публикации «Магнитолет профессора Вейнберга».

Идея Hyperloop возникла в ответ на правительственный проект высокоскоростной железной дороги Шаблон:Нп3, которая к 2029 году должна соединить Лос-Анджелес и Сан-Франциско. «Высокоскоростная» линия предполагает движение поездов со скоростью свыше 322 км (200 миль) в час[3], стоимость проекта в опубликованном в апреле 2012 года бизнес-плане была оценена в $68,4 млрд.Шаблон:Sfn[4] По этому поводу Илон Маск заявил, что калифорнийская дорога станет самой медленной среди скоростных железнодорожных магистралей мира и при этом самой дорогой в пересчёте на милю[5].

Впервые Маск упомянул о Hyperloop в интервью с Сарой Лэйси, которое дал в июле 2012 года на мероприятии PandoDaily в Санта-Монике. Предприниматель пообещал, что новое транспортное средство будет в 2 раза быстрее самолёта и в 3—4 раза быстрее скоростного поезда, время в пути от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско (расстояние 561 км по прямой) займёт всего 30 минут[6]. Позже Маск сделал ещё ряд громких заявлений: проект окажется в 10 раз дешевле по сравнению с California High-Speed Rail; транспорт не будет подвержен авариям; дорога должна работать от солнечной энергии; пассажирам не придётся подстраиваться к расписанию, ибо транспортные капсулы будут двигаться с короткими интервалами, как в метро; все спецификации окажутся в свободном доступе[7]. Наконец, в августе 2013 года была опубликована 58-страничная «альфа-версия» проектаШаблон:SfnШаблон:SfnШаблон:Sfn.

Описание идеи

Первая концепция (август 2013)

Файл:Hyperloop.jpg
Вид системы снаружи. На крыше расположены солнечные батареи.

Илон Маск подавал свою идею как пятый вид транспорта после поезда, самолёта, автомобиля и корабля[5]. По его словам, это нечто среднее между «Конкордом», рельсотроном и столом для аэрохоккеяШаблон:Sfn. Hyperloop был задуман как расположенный на опорах надземный трубопровод, внутри которого со скоростью от 480 до 1102 км/ч (в зависимости от ландшафтаШаблон:Sfn) с интервалом в 30 секунд в одном направлении перемещаются одиночные транспортные капсулы длиной 25—30 м. Предусмотрены два варианта системыШаблон:Sfn:

  • пассажирский — предполагает внутренний диаметр трубопровода 2,23 м, сечение капсулы 1,35 м в ширину х 1,1 м в высоту, площадь лобовой проекции 1,4 м², капсула вмещает 2 ряда сидячих мест по 14 кресел в каждом;
  • пассажиро-грузовой (нечто вроде парома, даёт возможность пассажирам перемещаться вместе с их легковыми автомобилями) — внутренний диаметр трубы 3,3 м, лобовая проекция капсулы 4,0 м².

Ключевым фактором обнародованной 12 августа 2013 годаШаблон:Sfn концепции было стремление к дешевизне системы. Поэтому Маск взял за основу модель вакуумного поездаШаблон:Sfn, преимуществом которого является отсутствие необходимости преодолевать трение опоры и встречное сопротивление воздуха. Однако предприниматель усовершенствовал идею: по его мнению, нет смысла стремиться к достижению в трубе полного вакуума. Достаточно поддержания форвакуума, а именно давления в 100 Па (это 1/1000 от атмосферного давления) — дальнейшее снижение давления невыгодно, потому что ведёт к экспоненциальному росту затрат. В то же время поддерживать форвакуум можно с помощью насосов умеренной мощности и стенок трубы из обычной стали толщиной 20—25 ммШаблон:Sfn.

Файл:Hyperloop capsule.svg
Схема пассажирской капсулы. Спереди расположен вентилятор с компрессором. За ним находится отсек с 28 пассажирами, в хвосте размещены аккумуляторы.

Однако на предусмотренной проектом скорости транспортное средство всё равно сталкивается с набегающими воздушными массами. Маск решил использовать их для создания воздушной подушки: расположенные в носу транспортной капсулы специальные направляющие и вентилятор должны перенаправлять встречный поток воздуха под днище. В условиях форвакуума для создания воздушной подушки достаточно будет обеспечить давление в 9,4 кПа, что потребует подачи всего 200 г воздуха в секунду. Тем самым Маск отказывается от гораздо более дорогой в реализации идеи магнитной подушкиШаблон:Sfn.

Капсула должна приводиться в движение линейным электродвигателем. Статором послужит алюминиевый рельс длиной 15 м на полу трубыШаблон:Sfn, который нужен только через каждые 110 кмШаблон:Sfn. Ротор будет находиться в каждой капсуле, при этом требуемая постоянная мощность составляет всего 100 кВт. Поскольку система будет приводиться в движение электричеством, предусмотрено получение энергии с помощью солнечных батарей. Они должны вырабатывать 57 МВт электроэнергии при потребности системы только в 21 МВт. Поскольку статор выполняет не только ускорение, но и торможение, в последнем случае кинетическая энергия капсулы также преобразуется в электрическую. От продажи излишков энергии планируется выручать $25 млн ежегодно, что создаст дополнительный источник финансирования эксплуатационных расходовШаблон:Sfn. Как результат, билет в один конец должен стоить $20, и при общей стоимости системы $7,5 млрд окупаемость проекта будет достигнута за 20 летШаблон:Sfn.

На случай возникновения аварийных ситуаций предусмотрено следующееШаблон:Sfn:

Результаты моделирования

Проведённое в сентябре 2013 года работниками Ansys компьютерное моделирование показало, что идея осуществима, однако нуждается в доработке. Необходимы корректировки следующего рода[8]:

В ноябре того же года в своём блоге на сайте компании The MathWorks Ги Руло (Шаблон:Lang-en) поделился результатами собственного моделирования, которое показало, что по условиям трассы между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско скорость 1220 км/ч будет недостижима[9].

В январе 2015 года на ежегодной конференции Шаблон:Не переведено 3 (AIAA SciTech 2015) специалисты NASA Glenn Research Center представили свои результаты моделирования, выполненного в открытой программной среде OpenMDAO. Ключевыми их выводами стало то, что диаметр трубы надо увеличить примерно в 2 раза, а опасение нагрева капсулы из-за трения воздуха является преувеличеннымШаблон:Sfn. Материалы, связанные с данным моделированием, выложены на GitHubШаблон:Sfn.

Последующие доработки

Наработки конкурирующих команд пока далеки от завершённости. Так, HTT отказался от использования воздушной подушки, поскольку она может создать проблемы с управлением, и выбрал магнитную левитациюШаблон:Sfn. Virgin Hyperloop One тоже предпочёл магнитную левитацию, только не активную (как у маглева), а пассивную. Эта технология разработана в Ливерморской национальной лаборатории, она предполагает, что постоянные магниты прикреплены к капсуле, тем самым движутся над проводящей поверхностьюШаблон:Sfn.

Капсула команды WARR Hyperloop

Абсолютные рекорды скорости (457 и 463 км/ч) были установлены 22 июля в 2018 и 2019 годах студенческой командой WARR Hyperloop из Мюнхенского технического университета, победительницей всех трёх соревнований Hyperloop pod competition. К настоящему моменту не построено ни одной трассы Hyperloop, где капсула приводилась бы в движение методом электромагнитной катапульты, как в классической концепции вакуумного поезда. Поэтому участники соревнований должны были создавать самодвижущиеся капсулы на электрических двигателях. 70-килограммовая капсула команды из Мюнхена оснащена восемью электромоторами суммарной мощностью 240 кВт[1][10].

22 июля 2019 года на конкурсе SpaceX Hyperloop Pod команда Мюнхенского университета установила очередной скоростной рекорд, разогнав капсулу Hyperloop до 463 км/ч[11][12].

Конкуренция проектов

HyperloopTT

Поскольку Маск объявил, что сам заниматься реализацией Hyperloop не собирается, появилось несколько групп энтузиастов, которые решили воплотить проект в жизнь самостоятельноШаблон:Sfn. Уже спустя месяц после публикации «альфа-версии» группа специалистов Ansys во главе с Сандипом Совани (Шаблон:Lang-en) провела компьютерное моделирование, которое показало принципиальную возможность реализации идеи[8]. Результаты моделирования побудили оказать проекту поддержку со стороны краудсорсинговой платформы JumpStartFund, в ходе голосования на которой проект получил более 300 голосов[13].

Для реализации идеи было решено создать компанию Hyperloop Transportation Technologies Inc. (HTT или HyperloopTT), ключевыми фигурами которой являются сооснователь JumpStartFund Дирк Алборн и президент SpaceX Гвинн ШотвеллШаблон:Sfn. Бизнес-модель компании не совсем обычна: она объединяет волонтёров, которые трудятся бесплатно, рассчитывая в случае успеха на долю возможной выручки с проекта[14]. На сегодня проект собрал 200 добровольцев из Cisco Systems, Boeing, Гарвардского университета и Школы архитектуры и дизайна Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Сотрудничество такой массы людей основано на том, что проект разбит на мелкие задачи. Взаимодействие участников обеспечивается с помощью Google Docs и еженедельных групповых видеоконференцийШаблон:Sfn[15].

В феврале 2015 года объявлено о том, что HTT достигла соглашения с девелопером эко-города Шаблон:Не переведено 3, возведение которого должно начаться в 2016 году в округе Кингс штата Калифорния, о строительстве там первой 8-километровой трассы. Необходимые для строительства $100 млн компания надеялась привлечь с помощью IPO[16]. В марте 2016 года Дирк Алборн объявил о подписании с правительством Словакии договора о строительстве трассы, которая соединит Братиславу с Веной и Будапештом. Время поездки по ней должно составлять восемь минут. При этом сроки реализации проекта Алборн не обозначил[17].

В июле 2017 года Алборн заявил, что его компания заказала создание первой капсулы для полевых испытаний у испанского производителя авиационных фюзеляжей Carbures и получила территорию для строительства научно-исследовательского центра в Тулузе (Франция)[18]. Выбор маршрута первой эксплуатационной линии был осуществлён в апреле 2018 года. Это будет трасса длиной 10 км между аэропортом Аль-Мактум и местом проведения выставки Экспо-2020 в Дубае (ОАЭ). Соответствующее соглашение было заключено с Aldar Properties. При этом глава HyperloopTT не спешит называть конкретные сроки окончания строительства. Ожидается, что в будущем трасса свяжет Дубай с Эр-Риядом (Саудовская Аравия). Тогда же было объявлено о начале строительства испытательного полигона в Тулузе, состоящего из двух участков — длиной 320 м для грузовых капсул и длиной 1 км для пассажирских. Завершение пассажирской трассы планируется на июль-август[19][20].

В июле 2018 года был выбран второй маршрут: HTT учредил совместное предприятие с муниципалитетом китайского города Тунжэнь для строительства 10-километровой трассы между городом и местным аэропортом Tongren Fenghuang Airport. Стоимость проекта оценена в $295 млн. На втором этапе планируется продлить дорогу до горы Шаблон:Не переведено 3, в этом случае протяжённость маршрута вырастет до 50 км[10][21].

В конце февраля-начале марта 2019 года компания объявила о завершении строительства в Тулузе первой испытательной трассы длиной 320 м, начало испытаний назначено на апрель. Тогда же в испанском городе Эль-Пуэрто-де-Санта-Мария впервые представлена пассажирская капсула Hyperloop в натуральную величину. Капсула имеет длину 15 метров при массе 5 тонн, рассчитана на 28-40 пассажиров[22].

Virgin Hyperloop One

Файл:Virgin Hyperloop One XP-1 pod - front view.jpg
Virgin Hyperloop One XP-1

Другая команда сформирована Шаблон:Нп5 — первым инвестором Uber, основателем венчурного фонда Sherpa Ventures, крупным спонсором Демократической партии США. На конференции All Things Digital в мае 2013 года Пишевар публично просил Маска обнародовать детали Hyperloop. После публикации три месяца спустя подробностей проекта Пишевар добился аудиенции у президента Обамы, после чего президент поручил Бюро по научно-технической политике своей администрации изучить идею. Постепенно Пишевар привлёк в компанию, которую назвал Hyperloop Technologies Inc. (Hyperloop Tech), следующих партнёров: сооснователя Palantir и совладельца венчурного фонда Formation 8 Джо Лонсдэйла, руководителя победной для Обамы президентской кампании 2012 года Джима Мессину, основателя Space Adventures и главу фонда X Prize Питера Диамандиса, члена «мафии PayPal» Дэвида Сакса. Последний стал сопредседателем компании и привлёк к работе над проектом «гуру SpaceX» инженера Кевина Брогана, сменившего имя на Брогана Бемброгана (Шаблон:Lang-en)Шаблон:Sfn.

Hyperloop Tech начиналась в гараже Бемброгана в местечке Шаблон:Нп5, затем переехала в здание бывшей фабрики мороженого. В планах компании построить опытную трассу, строительство которой оценено в $80 млн, не считая $8,5 млн затрат на инжиниринг и дизайн. На тему выбора участка для строительства уже полноценной трассы были проведены переговоры с Энтони Марнеллом III (Шаблон:Lang-en), владельцем Marnell Corrao Associates — крупнейшего американского строителя казино. Марнелл давно намеревается соединить Лас-Вегас высокоскоростной железнодорожной линией с Западным побережьем США и является одним из инвесторов проекта XpressWest, которому принадлежит право на возведение подобной дорогиШаблон:Sfn.

В ходе двух раундов инвестиций компания смогла привлечь более $92,6 млн.Шаблон:Sfn Среди инвесторов оказались Sherpa Ventures, EightVC, ZhenFund, Национальная компания французских железных дорог, Oerlikon Leybold Vacuum (одним из акционеров является Виктор Вексельберг), а также российский венчурный фонд Caspian VC Partners (представляет интересы Зиявудина Магомедова)[23][24].

11 мая 2016 года в жизни компании произошло два знаковых события. Во-первых, во избежание путаницы с HTT, она была переименована в Hyperloop One. Во-вторых, в городе Норт-Лас-Вегас (Невада) на открытом воздухе было проведено испытание двигателя для Hyperloop[24]. Впрочем, не менее важной новостью из стана Hyperloop One стал на тот момент иск уволившегося Бемброгана к Пишевару, Лонсдэйлу и CEO компании Роберту Ллойду[25]. В то же время один из акционеров проекта, Caspian VC Partners, презентовал на втором Восточном экономическом форуме во Владивостоке план строительства ветки Hyperloop длиной около 65 км по маршруту Хуньчунь (Китай) — порт Зарубино. Средняя скорость движения должна составить около 740 км/ч, инвестиции оцениваются в 30-40 млрд рублей, срок реализации — в 5 лет[26].

В мае 2017 года компания провела первое полноценное полевое испытание системы. Испытание проводилось на тестовом участке под названием DevLoop, строительство которого завершено месяцем ранее в пригороде Лас-Вегаса. Протяжённость участка составляет 500 м, диаметр трубы — 3,3 м. Пассажирская капсула разогналась до 113 км/ч[27], а 29 июля скорость удалось поднять до 310 км/ч[28]. По словам З. Магомедова, который стал сопредседателем совета директоров Hyperloop One, при тех же технических характеристиках системы скорость на дистанции 2 км увеличится до 1 000-1 200 км/ч[29].

В сентябре того же года компания закрыла третий раунд привлечения инвестиций в размере $85 млн. В результате общая сумма инвестиций составила $245 млн, а оценка стартапа превысила $700 млн.[30] В следующем месяце глава Hyperloop One Роб Ллойд (Шаблон:Lang-en) дал пресс-конференцию, где заявил, что ожидает начала реализации первого транспортного проекта в 2019 году с запуском во временную эксплуатацию в 2021 году. По его мнению, строительство вакуумных трасс на треть дешевле высокоскоростных железных дорог, в то время как скорость поездки в 2-3 раза выше. Также он высказал предположение, что билет для поездки на расстояние 50-60 км будет стоить $5[31].

15 декабря 2017 года компания смогла разогнать свою капсулу до рекордной пока скорости 387 км/ч, а днём ранее из-за сексуального скандала Hyperloop One покинул её основатель Ш. Пишевар. Освободившееся место занял один из новых акционеров Ричард Брэнсон, компания стала называться Virgin Hyperloop One[32].

В феврале 2018 года компания заключила с правительством Индии соглашение о строительстве трассы в штате Махараштра, между городами Пуна и Мумбаи. Предполагается, что после 6-месячного исследования проекта Virgin Hyperloop One возведёт в течение 2-3 лет демонстрационную трассу, а в течение следующих 5-7 лет — и полноценную дорогу[33]. В начале мая объявлено о том, что компания создала совместное предприятие с портовым оператором DP World, которое будет называться DP World Cargospeed. Оно задумано как оператор грузоперевозок на технологиях Virgin Hyperloop One[34]. Несколькими днями позже принадлежащая BMW дизайнерская студия Designworks представила концепт салона пассажирской капсулы[35].

В октябре 2018 года Брэнсон покинул пост главы совета директоров из-за конфликта с властями Саудовской Аравии, вызванного убийством журналиста Джамаля Хашогги[36]. Освободившееся место занял руководитель DP World Султан Ахмед бен Сулайем, а должность CEO получил Джей Уолдер, ранее возглавлявший MTR Corporation[37].

28 июля 2019 года компания подписала соглашение с правительством Саудовской Аравии о строительстве самого длинного полигона (35 километров) для вакуумного поезда Hyperloop[38].

В ноябре 2020 года компания осуществила пробную перевозку двух пассажиров примерно на 500 метров в специальной капсуле, проходящей в вакуумном туннеле на испытательном полигоне Virgin Hyperloop в Неваде. Капсула развила скорость 170 км/ч, вся поездка заняла 6,25 секунды. В настоящее время компания строит десятикилометровую испытательную трассу в Западной Вирджинии и планирует запустить коммерческий вакуумный поезд в 2021 году[39].

SpaceX

Как оказалось, Илон Маск тоже не готов совсем отказаться от реализации проекта. В январе 2015 года он заявил на Техасском транспортном форуме, что собирается построить пробную трассу Hyperloop длиной 8 км, и лидирующее место в списке потенциальных участков для строительства принадлежит ТехасуШаблон:Sfn[40].

Файл:Hyperloop pod competition tube.jpg
Труба для Hyperloop pod competition

В июне того же года SpaceX объявила конкурс на дизайн пассажирской капсулы. Капсулы предполагалось испытать в ходе гонок на пробной трассе в калифорнийском Хоторне, где расположена штаб-квартира компании[41]. Соревнование получило название Шаблон:Нп3. В январе 2016 года на базе Техасского университета A&M в Колледж-Стейшен состоялся первый этап, на котором были отобраны 22 лучшие команды. Все они получили право испытать свои модели на настоящей трассе в ходе второго этапа. Главный приз достался команде Массачусетского технологического института[42].

Первоначально проведение финального этапа Hyperloop pod competition ожидалось в середине августа того же года[43], но было отложено. SpaceX объявила о начале строительства испытательной трассы длиной 1500 м и с диаметром трубы 1,8 м только в начале сентября 2016 года[44]. В итоге заключительный этап состоялся 27 августа 2017 года. Первое место на нём завоевала команда из Мюнхенского технического университета, чья капсула развила скорость 327 км/ч[45]. Впрочем, рекорд немцев продержался всего несколько дней, ведь 31 августа Маск продемонстрировал капсулу, созданную совместно компаниями SpaceX и Tesla, которая смогла достичь скорости 355 км/ч[46].

В середине октября Маск получил первое официальное разрешение на строительство полноценной трассы Hyperloop. Участок протяжённостью примерно 16,58 км должен связать окраину Балтимора с территорией Ганновер (штат Мэриленд). Ожидается, что дорога станет в дальнейшем частью маршрута Вашингтон — Нью-Йорк с остановками в Балтиморе и Филадельфии. Трасса будет строиться в подземном исполнении, тоннель должна построить Boring Company Илона Маска[47]. В феврале 2018 года Маск получил разрешение на подготовку места строительства станции и первичные земляные работы на пустыре в северо-восточной части Вашингтона[48].

Критика

В 2019 году Институт проблем естественных монополий (ИПЕМ) опубликовал экспертное мнение[49] об экономической целесообразности строительства линии Гиперлупа между Москвой и Санкт-Петербургом длиной 650 км и о потенциальной стоимости билета для пассажиров. Рассмотрены три варианта: однотрубное исполнение без гос. субсидии и двутрубное с государственной субсидией в объёме 50 % и без таковой. Оценка капитальных затрат произведена на основе технико-экономического обоснования строительства линии Стокгольм-Хельсинки без учёта стоимости выкупа земли под линию. Вместимость капсул соответствует заявленной НТТ: 28 или 40 мест, минимальные интервалы — 6 минут, предельная скорость — 1102 км/ч, полные перегрузки — не более 1,5g. Срок окупаемости принят равным 20 годам. Результаты проведённых оценок показали, что:

  1. Максимально реализуемый пассажиропоток составит 5,2 млн человек в год, что не превосходит перевозки «Сапсаном»;
  2. Стоимость билета для поездки одного пассажира в одном направлении в ценах 2019 года будет варьироваться от 16100 рублей при господдержке для двутрубной системы до 48900 рублей для однотрубной без господдержки. Минимальная и средняя стоимость проезда, выраженная в долларах в расчёте на 1 км пути (0,4-0,7$/км), сопоставима с оценкой стоимости проезда на линиях Киев-Одесса (0,4 $/км) и Хельсинки-Таллин (0,5 $/км), но в 3 раза меньше стоимости проезда на линии Мумбай-Пуна (1,6 $/км). Все эти оценки в 10-40 раз больше первоначальных оценок стоимости проезда для линии Лос-АнджелесСан-Франциско (0,04 $/км).
  3. Стоимость капитальных затрат составит от 18 до 36 млрд долларов в зависимости от исполнения без учёта стоимости отчуждения земли, экологических и прочих экстерналий, что в расчёте на 1 км пути дороже строительства конвенциональной двухпутной ВСМ с эксплуатационной скоростью до 400 км/ч[50][51].
  4. Реальное сокращение времени путешествия с учётом передвижения по городу к станции Гиперлупа составит от трёх до двух часов, то есть не более чем в 2-3 раза.
  5. Для окупаемости клиентом такой системы может быть лишь долларовый миллионер, причём от 2,4 % до 7,6 % всех долларовых миллионеров России должны пользоваться системой Гиперлуп ежедневно.


Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Дополнительная литература

Ссылки

Шаблон:Скоростные и высокоскоростные поезда Шаблон:Илон Маск