Первый китайский вакуумный поезд

Первый китайский вакуумный поезд
Автор вакуумной дороги утверждает, что практически все необходимые
для нее ингредиенты (материалы и технологии) уже существуют, нужно только
их доработать и свести в продуманную систему.
Разработчик спорной концепции самого быстрого наземного транспорта
продал в шести странах более 60 лицензий, позволяющих участвовать в
реализации проекта. Особый интерес задумка вызвала в Поднебесной, чьи ученые
намерены первыми воплотить смелый замысел, которому скоро исполнится вот
уже как сто лет.
Дэрил Остер — специалист в области
машиностроения, занимавшийся конструированием и
сертификацией различных морских и авиационных
систем
Деловой подход к реализации своей
мечты выбрал изобретатель из Флориды
Дэрил Остер (Daryl Oster). Его компания
ET3.com разрабатывает систему скоростного
сообщения, призванную заменить самолеты,
но строить ее предлагается всем желающим:
автор распространяет лицензии на право
использования
своей
интеллектуальной
собственности.
ET3 означает Evacuated Tube Transport Technologies (технологии
транспортировки по вакуумной трубе), соответственно, сам такой транспорт
Дэрил именует ETT. В общих чертах суть его проста. Герметичные капсулы на
магнитной подвеске (маглев) летят внутри трубы, из которой откачан воздух.
Evacuated Tube Transport — труба и
стартовая станция (рисунки из патента
Остера)
Поскольку «вагоны» не касаются
стенок,
а
аэродинамическое
сопротивление сведено практически к
нулю, затраты на перемещение такого
аппарата в пространстве (в расчете на
килограмм груза) могут быть в десятки
раз ниже, чем у обычного поезда. Ведь
начальная энергия, необходимая для
разгона капсулы до высокой скорости,
может
быть
почти
полностью
возвращена в сеть близ пункта
назначения — при торможении за счет
все тех же электромагнитных систем.
Типичная трасса ETT должна состоять из двух труб для движения в двух направлениях.
Трубы могут быть как надземными, так и подземными, в зависимости от конкретной
местности. В развитой системе труб может быть и больше, а также могут появиться
узловые станции с системами, автоматически направляющими входящие капсулы на боковые
ветки.
О деталях проекта Остера скажем чуть ниже. А сейчас необходимо
вспомнить, что перед нами не что иное, как вакуумный поезд. Его идея впервые
была выдвинута отечественным физиком Борисом Вейнбергом еще в 1914 г.
Дэрил Остер начал работать над идеей вакуумного поезда в середине 1980-х гг.
Неизвестно, был ли он знаком с предложением своего далекого предшественника из России —
профессора Вейнберга, которое популярно изложил в своей «Занимательной физике, часть 2»
Яков Перельман. Впервые эта книга, рисунок из которой мы приводим, вышла в свет в 1916 г.
и пережила множество изданий.
В теории, летающие в вакуумной трубе вагончики могли бы развивать
скорость, более-менее сопоставимую с космической (до 8 тыс. км/ч), и
преодолевать межконтинентальные расстояния быстрее любого самолета.
Но хотя в XX в. с подобными предложениями инженеры выступали не раз,
вакуумный поезд до сих пор остается сказкой. Очевидно, при его создании
необходимо преодолеть массу трудностей. Это нисколько не смущает Остера,
который еще в 1999 г. получил на ETT американский патент.
Документ описывает многие тонкости в устройстве и работе дороги:
капсулы и систему их подвески, приспособления для согласованного ускорения
капсул и регенеративного торможения, контроль за вибрациями и автоматическое
управление транспортными потоками в таких трубах, меры безопасности (в т. ч.
резервирование систем) и т. д.
Загрузка
и
выгрузка капсул должна
быть роботизирована.
Пассажирам
нужно
лишь
ввести
наименование станции
через
компьютерный
терминал и занять свои
места в «вагоне».
Автор ETT полагает, что вакуумированная дорога может быть реализована
в нескольких модификациях, отличающихся поперечником трубы и размером
капсул. Оптимальный же вариант по соотношению капитальных затрат и
вместимости — это полутораметровая труба и капсулы на шесть пассажиров либо
370 кг груза, насчитывающие 1,3 м в диаметре и 4,9 м в длину.
Несмотря на размер, как у легкового автомобиля, капсулы должны весить
всего 180–190 кг. Дело в том, что эти аппараты будут играть в системе
совершенно пассивную роль, как посылки пневмопочты. Все системы привода,
активные части магнитной подвески, управление движением — все отдано на
откуп самой трубе.
В капсулах будут размещены только магниты и проводящие обмотки для
отклика на внешние поля. По информации Gizmag, вероятно, там могут быть
использованы и сверхпроводники.
ETT предлагает променять различные удобства обычного поезда или самолета на
многократное сокращение времени поездки. Но страдающие клаустрофобией едва ли оценят
быстроту вакуумного транспорта. На протяжении всего вояжа тут нельзя будет встать и
размять ноги или сходить в туалет. А ведь более дешевый вариант ETT предусматривает
постройку еще более тонкой трубы с маленькой капсулой и вовсе на одного обитателя.
На станциях по всему маршруту ETT должны быть предусмотрены
автоматические шлюзы, запускающие заполненные капсулы в трубу и
извлекающие их в месте назначения. В коротких (междугородних) поездках
скорость таких капсул могла бы составлять 600 км/ч, а в дальних — до 6500 км/ч.
Это позволило бы добираться из Нью-Йорка в Пекин за 2 ч.
Системы регенерации воздуха, похожие на те, что применяются на
подлодках и в космических кораблях, обеспечивали бы пассажиров кислородом.
А заскучать в межконтинентальных рейсах им не давали бы экраны с
видеофильмами или играми. Также на «виртуальные окна» на стенках капсулы
можно выводить любой пейзаж, сообщает новатор.
При внеплановой остановке капсулы Дэрил предлагает использовать для
эвакуации людей аварийные люки, которые должны быть встроены в стенки
трубы каждые полтора километра. В общем, предусмотрено действительно
многое. Только реализация по-прежнему едва виднеется на горизонте.
За 100 долларов и 6-процентные отчисления от будущих доходов Остер
продает лицензии на ETT. Инженер надеется, что именно лицензиаты помогут
ему довести замысел до стадии железа.
Среди заинтересованных сторон могут найтись специалисты по
электромагнитным системам и вакуумным установкам, знатоки сопротивления
материалов и доки в автоматизированных системах управления… Свою
компанию Дэрил называет открытым консорциумом, а покупателей лицензий —
его совладельцами.
Финальное
проектирование
работоспособной
вакуумной
дороги
американец сравнивает с разработкой открытого ПО. Он утверждает, что дело
сдвинется с мертвой точки, если наберется тысяча владельцев лицензии,
способных в какой-то мере поучаствовать в проекте — расчетами, материалами,
лабораторными экспериментами. Пока таковых набралось едва больше 60.
Остер полагает, что ETT хорошо подходит для дальних междугородних маршрутов,
пролегающих по ровной и безлюдной местности на сравнительно южных широтах. В качестве
перспективных рынков для пионерских вакуумных линий американец называет Китай и Индию.
Возможно, первая такая дорога будет построена в Китае. Еще в 2001 г.
патентом на ETT заинтересовался доктор Чжан Яопин (Zhang Yaoping) из ЮгоЗападного университета Цзяотуна (SWJTU), который написал американцу письмо.
В 2002 г. Дэрил приехал в Китай, познакомился с Яопином лично и помог
ему запустить в Поднебесной исследования по ETT, причем в них удалось
заинтересовать еще нескольких ученых из разных китайских институтов и
университетов, а чуть позже и специалистов из Японии. Важно, что в число
соратников Дэрила вошли физики, занимающихся системами магнитной
левитации на основе высокотемпературных сверхпроводников.
Во время визита в Китай Остер
опробовал
прототип
маглева
на
сверхпроводниках, принцип действия которого
американец намерен перенести на «вагончики»
вакуумной дороги.
Международная сеть ETT в видении Дэрила
В 2010 г. появилась информация, что работа над китайским вариантом ETT
идет полным ходом. Чжан и его коллеги решили построить два прототипа. К 2013
г. они намерены создать небольшую модель вакуумного поезда, рассчитанную на
достижение скорости 600–1000 км/ч, а в последующие годы — более крупную
систему, фактически прообраз рабочего транспортного аппарата, с максимальной
скоростью 500–600 км/ч.
Этот поезд должен передвигаться по подземному туннелю. Причем если
Дэрил предлагал создавать в туннеле вакуум, то китайцы решили ограничиться
просто пониженным давлением воздуха. Это позволило бы получить заметную
экономию энергии и в то же время упростило бы и удешевило бы конструкцию
трубы. Ее стоимость китайцы оценили примерно в 3 млн долларов за километр,
что ниже, чем для двухпутного рельсового высокоскоростного транспорта.
Трансатлантический туннель, плавающий в
толще воды, — это еще один футуристический
проект, в котором могла бы пригодиться концепция
вакуумного поезда. Впервые идея туннеля между
Лондоном и Нью-Йорком в варианте с магнитной
левитацией вагонов и откачкой воздуха была
выдвинута в 1960-х гг. и позже всплывала несколько
раз. Но все оценки говорили не только о колоссальной
технической сложности сооружения, но и его
заоблачной стоимости, измерявшейся триллионами.
Очевидно, для построения пассажирской
системы ETT нужно будет подумать еще над
тысячей вещей. Как дорога будет защищена от
землетрясений, какие дублирующие тормоза
будут останавливать капсулы при сбое в работе
электроники, сколько энергии будет уходить на
поддержание низкого давления в трубах
длиной в сотни километров и т. п. На часть из
этих вопросов ответы были получены в 2011 г.:
Остер и его соратники из Китая и Японии
опубликовали две работы, в которых
рассмотрели проблему построения больших
вакуумных труб с разумными капитальными
затратами и способы быстрой откачки воздуха, задачу регулирования
температуры внутри такой дороги и методы поиска утечек воздуха, работу систем
жизнеобеспечения в капсулах и другие аспекты проекта.
Интересно, что похожую вакуумированную дорогу в 2002 г. предлагали
британцы. Правда, в их системе Fast Tube крохотные капсулы двигались на
колесах по рельсам. И хоть это было явно более простое решение, чем маглев,
дело закончилось пшиком.
Капсулы Fast Tube System: несомненно, идея
о путешествии со скоростью 420 км/ч в
капсуле, находящейся в вакууме, столкнется
с общественным неприятием и проблемами,
с ним связанными, но они отпадут так же,
как это было с путешествиями на самолете.
Большой прототип системы ETT вряд ли стоит ждать раньше 2020 г. Но,
может быть, именно упорные китайцы с японцами первыми доведут столетнюю
идею до воплощения. Идею, которую флоридский инженер поэтично называет
Space Travel on Earth — космическим путешествием на Земле.
Библиографический список
1. Электронный ресурс. — Режим доступа: ET3.com.
2. Evacuated tube transport. US Patent 5950543 / Электронный ресурс. — Режим доступа:
http://www.wikipatents.com/US-Patent-5950543/evacuated-tube-transport.
3. New York to Beijing in Two Hours Without Leaving the Ground? / Электронный ресурс.
— Режим доступа: http://www.gizmag.com/et3-vacuum-maglev-train/21833/.
4. Китайцы решили построить первый вакуумный поезд / Электронный ресурс. — Режим
доступа: http://www.membrana.ru/particle/17789.
5. Laboratory working on train to run at 1,000kph / Электронный ресурс. — Режим доступа:
http://www.shanghaidaily.com/sp/article/2010/201008/20100803/article_445162.htm.
6. Daryl Oster, Masayuki Kumada, Yaoping Zhang. Evacated Tube Transport Technologies: a
Maximum Value Global Transportation Network for Passengers and Cargo // Journal of Modern
Transportation / Электронный ресурс. — Режим доступа:
http://jmt.swjtu.edu.cn/EN/abstract/abstract8357.shtml.
7. Yaoping Zhang, Daryl Oster, Masayuki Kumada, Jianye Yu, Shengshan Li. Key Vacuum
Technology Issues to be Solved in Evacuated Tube Transportation // Journal of Modern
Transportation / Электронный ресурс. — Режим доступа:
http://jmt.swjtu.edu.cn/EN/abstract/abstract8365.shtml.