Hyperloóp ( МФА: [haipə' lu:p] , с англ. — «гиперпетля») — проект вакуумного поезда , предложенный в 2013 году американским венчурным предпринимателем Илоном Маском . 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 (компания SpaceX , длина трассы 1,5 км) и Лас-Вегасе (компания , длина 0,5 км) . Возводится также полигон в Тулузе (компания , участки длиной 1 км и 320 м) . Максимальная достигнутая на испытаниях скорость порядка 450—460 км/ч .

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

В декабре 2023 года было сообщено о прекращении деятельности компании Hyperlooр One. К настоящему времени ни одной трассы построено не было .

Предыстория

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

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 « ».

Идея Hyperloop возникла в ответ на правительственный проект высокоскоростной железной дороги (англ.) ( , 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 , стоимость проекта в опубликованном в апреле 2012 года бизнес-плане была оценена в $ 68,4 млрд. 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 .

Впервые Маск упомянул о Hyperloop в интервью с , которое дал в июле 2012 года на мероприятии 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 . 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 будут двигаться с короткими интервалами, как в метро ; все спецификации окажутся в свободном доступе . Наконец, в августе 2013 года была опубликована 58-страничная «альфа-версия» проекта .

Описание идеи

Первая концепция (август 2013)

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

• 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 года концепции было стремление к дешевизне системы. Поэтому Маск взял за основу модель вакуумного поезда , 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 мм .

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 . 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 подушки .

Капсула должна приводиться в движение линейным электродвигателем . Статором послужит алюминиевый рельс длиной 15 м на полу трубы , который нужен только через каждые 110 км . 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 расходов . Как результат, билет в один конец должен стоить $20, и при общей стоимости системы $7,5 млрд окупаемость проекта будет достигнута за 20 лет .

На случай возникновения аварийных ситуаций предусмотрено следующее :

• в носу капсулы за вентилятором расположен электрический компрессор — он должен накапливать на борту сжатый воздух на случай разгерметизации (при этом баллоны неизбежно будут нагреваться до 585 °C ; их планируется охлаждать водой , для поездки в один конец потребуется 400 кг воды );
• в корме размещаются 1,5 т аккумуляторов , заряда которых хватит на 45 минут — этого достаточно, чтобы при перебоях с электропитанием добраться до ближайшей станции .

Результаты моделирования

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

• форму капсулы нужно сделать более обтекаемой ;
• требуется бороться с нагревом оболочки капсулы;
• следует предотвратить вращение капсулы вокруг продольной оси .

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

В январе 2015 года на ежегодной конференции (англ.) ( (AIAA SciTech 2015) специалисты представили свои результаты моделирования, выполненного в открытой программной среде . Ключевыми их выводами стало то, что диаметр трубы надо увеличить примерно в 2 раза, а опасение нагрева капсулы из-за трения воздуха является преувеличенным . Материалы, связанные с данным моделированием, выложены на GitHub .

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 левитацию . 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 поверхностью .

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 . 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 .

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

Конкуренция проектов

HyperloopTT

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

Для реализации идеи было решено создать компанию (HTT или HyperloopTT), ключевыми фигурами которой являются сооснователь JumpStartFund и президент SpaceX Гвинн Шотвелл . Бизнес-модель компании не совсем обычна: она объединяет волонтёров , которые трудятся бесплатно, рассчитывая в случае успеха на долю возможной выручки с проекта . На сегодня проект собрал 200 добровольцев из Cisco Systems , Boeing , Гарвардского университета и . Сотрудничество такой массы людей основано на том, что проект разбит на мелкие задачи. Взаимодействие участников обеспечивается с помощью Google Docs и еженедельных групповых видеоконференций .

В феврале 2015 года объявлено о том, что HTT достигла соглашения с девелопером эко-города (англ.) ( , 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 . 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 .

В июле 2017 года Алборн заявил, что его компания заказала создание первой капсулы для полевых испытаний у испанского производителя авиационных фюзеляжей и получила территорию для строительства научно-исследовательского центра в Тулузе ( Франция ) . 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 .

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 . Стоимость проекта оценена в $295 млн. На втором этапе планируется продлить дорогу до горы (англ.) ( , в этом случае протяжённость маршрута вырастет до 50 км .

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 .

Virgin Hyperloop One

Другая команда сформирована — первым инвестором Uber , основателем венчурного фонда Sherpa Ventures, крупным спонсором Демократической партии США . На конференции 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 , руководителя победной для Обамы , основателя Space Adventures и главу фонда X Prize Питера Диамандиса , члена « мафии PayPal » . Последний стал сопредседателем компании и привлёк к работе над проектом «гуру SpaceX» инженера Кевина Брогана, сменившего имя на Брогана Бемброгана ( англ. Brogan BamBrogan ) .

Hyperloop Tech начиналась в гараже Бемброгана в местечке , 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 ( англ. Anthony Marnell III ), владельцем — крупнейшего американского строителя казино . Марнелл давно намеревается соединить Лас-Вегас высокоскоростной железнодорожной линией с Западным побережьем США и является одним из инвесторов проекта , которому принадлежит право на возведение подобной дороги .

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

11 мая 2016 года в жизни компании произошло два знаковых события. Во-первых, во избежание путаницы с HTT, она была переименована в . Во-вторых, в городе Норт-Лас-Вегас ( Невада ) на открытом воздухе было проведено испытание двигателя для Hyperloop . Впрочем, не менее важной новостью из стана Hyperloop One стал на тот момент иск уволившегося Бемброгана к Пишевару, Лонсдэйлу и CEO компании Роберту Ллойду . 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 .

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 , а 29 июля скорость удалось поднять до 310 км/ч . 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 .

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. В следующем месяце глава Hyperloop One Роб Ллойд ( англ. Rob Lloyd ) 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 .

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 .

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 . 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 . Несколькими днями позже принадлежащая BMW дизайнерская студия представила концепт салона пассажирской капсулы .

В октябре 2018 года Брэнсон покинул пост главы совета директоров из-за конфликта с властями Саудовской Аравии , вызванного убийством журналиста Джамаля Хашогги . Освободившееся место занял руководитель DP World , а должность CEO получил , ранее возглавлявший MTR Corporation .

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

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 ^{[ какое? ]} время компания строит десятикилометровую испытательную трассу в Западной Вирджинии и планирует запустить коммерческий вакуумный поезд в 2021 году .

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 Техасу .

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 . Соревнование получило название (англ.) ( . 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 .

Первоначально проведение финального этапа Hyperloop pod competition ожидалось в середине августа того же года , 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 . 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 . 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 .

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 (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 . В феврале 2018 года Маск получил разрешение на подготовку места строительства станции и первичные земляные работы на пустыре в северо-восточной части Вашингтона .

Критика

В 2019 году (ИПЕМ) опубликовал экспертное мнение 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-Анджелес — Сан-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 .
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

Литература

• Апбин Б. (рус.) = // Forbes : журнал. — 15 апреля 2015.
• Березин А. (рус.) Компьюлента (13 августа 2013). Дата обращения: 12 марта 2015. Архивировано из 20 марта 2015 года.
• Краузова Е. (рус.) // Forbes : журнал. — 2 июня 2016.
• Chin J. C. etc. (англ.) (pdf). 2015 AIAA SciTech Conference . (20 января 2015). Дата обращения: 30 марта 2015. Архивировано из 2 апреля 2015 года.
• Dodson B. (англ.) . Gizmag (22 августа 2013). Дата обращения: 12 марта 2015.
• (англ.) // The Economist : журнал. — 17 августа 2013. — ISSN .

Дополнительная литература

• Futch D. (англ.) // : журнал. — Калвер-Сити, 31 марта 2015.
• Hanlon M. (англ.) // The Daily Telegraph : газета. — Лондон, 20 августа 2013. — ISSN .
• Lee D. (англ.) . BBC News (13 августа 2013). Дата обращения: 12 марта 2015.
• Statt N. . Ansys, a company specializing in computer-based engineering simulations, inches the moon-shot idea one step closer to reality (англ.) . CNET (19 сентября 2013). Дата обращения: 22 марта 2015.
• Taylor-Hochberg A. (англ.) . Archinect (1 апреля 2015). Дата обращения: 6 апреля 2015.

Ссылки

• (англ.) (pdf). SpaceX (12 августа 2013). — Первая концепция системы, предложенная Илоном Маском 12 августа 2013. Дата обращения: 16 марта 2015. Архивировано из 28 января 2016 года.
• Gray J. . An open source Hyperloop model built in openmdao (англ.) . GitHub . Дата обращения: 30 марта 2015.
• (англ.) . . — Рабочая группа компании Hyperloop™ Transportation System на сайте JumpStartFund. Дата обращения: 17 марта 2015.
• (англ.) (pdf). Hyperloop Transportation Technologies . . — Текущая версия системы в исполнении команды HTT. Дата обращения: 17 марта 2015.
• (англ.) . Дата обращения: 13 июля 2016.