Elon Musk y el tren Hyperloop
(Text/Wang Lin)
Justo antes de que el tren de alta velocidad de California estuviera a punto de comenzar a navegar, un multimillonario y técnico estadounidense preguntó el genio. Existe una considerable insatisfacción con la alta inversión y la baja velocidad del tren de alta velocidad de California. Se dio la vuelta y se le ocurrió su propia idea de un tren de alta velocidad, que era genial, ahorraba dinero, era de alta velocidad, seguro y respetuoso con el medio ambiente. Esta idea es el "hyperloop" que se ha vuelto popular en todo el mundo en los últimos tres años y que se dice que puede cambiar la historia del desarrollo del ferrocarril de alta velocidad. Aunque los funcionarios del gobierno estadounidense no han comentado al respecto, no se puede subestimar el atractivo de este genio técnico. El creciente capital privado y la cooperación remota de talentos de todos los ámbitos de la vida finalmente han hecho realidad esta tecnología ferroviaria de alta velocidad aparentemente imposible. Este genio tecnológico y multimillonario es Elon Musk. Entre los diez inventos tecnológicos que cambiarán la historia de la humanidad en el futuro, la empresa de Elon Musk ocupa dos: la tecnología de cohetes reciclables y la tecnología de conducción autónoma de Tesla. Se dice que el propio Elon Musk es el prototipo de Iron Man, el famoso personaje de cómic de Marvel Comics. El genio dijo una vez que algún día se retiraría en Marte y está trabajando duro para lograrlo. Dejando de lado por el momento el lejano retiro de los ricos, miremos hacia atrás y veamos qué magia tiene el “súper circuito”.
(Elon Musk)
Sin el discurso de Obama de 2009 sobre la tecnología ferroviaria de alta velocidad, los planes para construir una nueva línea ferroviaria de alta velocidad entre San Francisco y Los Ángeles, California, podrían haberse sido retrasado. Después de arduo trabajo y promoción, el nuevo proyecto ferroviario de alta velocidad de California finalmente comenzó a construirse recientemente. Sin embargo, según el experto en tecnología Elon Musk, el coste asciende a 68.400 millones de dólares, la velocidad media es de 264 kilómetros por hora y el viaje dura hasta 2,5 horas. En comparación con los aviones y los coches, la relación precio/rendimiento no es alta. Por ello, en 2013 propuso la idea de un nuevo modo de transporte llamado "Hyperloop" y realizó un análisis de viabilidad técnica. Compartió los resultados de su investigación a través de la plataforma abierta de Internet, con la esperanza de utilizar el crowdfunding para hacer realidad esta prometedora idea.
Según los datos aportados por el libro blanco técnico de Musk, el tren "Hyperloop" tiene una velocidad media de hasta 970 km/h, una velocidad máxima de funcionamiento de 1.200 km/h, y es respetuoso con el medio ambiente, energéticamente -ahorro y libre de contaminación. Utilizando la energía solar como fuente de energía, la distancia de 500 km de Los Ángeles a San Francisco solo toma 35 minutos y cuesta aproximadamente entre 6 mil millones y 7,5 mil millones de dólares, lo que representa más de 65,438 dólares el costo del tren de alta velocidad con ruedas. Elon Musk, cuya popularidad e influencia rivaliza con la de Steve Jobs, encendió el fuego del "Súper Circuito". Sin embargo, no fue el primero en proponer el concepto. En resumen, el concepto de tren de tubos de vacío fue propuesto por primera vez en 1812 por el ingeniero mecánico e inventor británico George Mayhurst. Aproximadamente en 1864, se construyó un "ferrocarril neumático Crystal Palace" en Londres, Inglaterra, donde una máquina de vapor impulsaba un enorme ventilador con un diámetro de 6,7 metros para impulsar el tren. En 1870, se puso en funcionamiento el "Sistema de transporte neumático Seaside" en Nueva York, EE. UU. Los trenes eran impulsados por aire comprimido a través de tuberías enterradas; en 1910, el experto en cohetes estadounidense Robert Goddard llamó por primera vez al tren de tuberías de vacío; Fue el primero en proponer la idea de una tubería de vacío y quien solicitó la patente fue el ingeniero alemán Hermann Corpster. Propuso esta idea basándose en los principios técnicos del tren maglev y solicitó una patente en 1934. La marca "tubería de vacío" fue acuñada por el ingeniero mecánico Daryl Oster en la década de 1990 y patentada en 1997.
Como podemos ver en lo anterior, Elon Musk acaba de proponer nuevamente un concepto similar y lo llamó "Super Circuito". Lo más importante es que no es un soñador, sino un hacedor. Se esfuerza por convertir esta tecnología en realidad y convoca a más personas con conocimientos a participar en esta gran revolución del transporte. Este es su punto culminante. El "súper bucle" está suspendido sobre un colchón de aire en una tubería sellada que logra un vacío parcial. Está impulsado por un motor lineal y un compresor de aire para hacer que la cabina de pasajeros presurizada se mueva rápidamente, logrando así una conducción a alta velocidad.
El principio técnico del "hyperloop" es similar al del "tren de tubería de vacío", pero la mayor diferencia con este último son los diferentes requisitos de sellado de la tubería. El "tren de tuberías de vacío" tiene requisitos estrictos para el sellado de tuberías. Es muy difícil alcanzar el nivel de vacío y abandonar toda resistencia del aire. El "súper ciclo" requiere que la tubería se despresurice a 1 milibar (100 Pascales), lo que es técnicamente fácil de lograr.
La cabina de pasajeros circula a gran velocidad en un conducto de vacío parcial, tan rápido como un avión, y el aire residual en el conducto se ha convertido en el mayor obstáculo. La solución es instalar un ventilador de entrada de aire y un compresor de aire delante del habitáculo para aspirar el aire de la parte delantera del habitáculo y luego desviarlo hacia la parte trasera, reduciendo así la resistencia del aire. Un motor lineal dispuesto a lo largo de la parte inferior del tubo proporciona energía al compartimiento de pasajeros. Se forma un colchón de aire de 0,5 ~ 1,3 mm entre el fondo del compartimiento de pasajeros y la pared del tubo, haciendo que el compartimiento de pasajeros esté suspendido únicamente sobre el colchón de aire. al superar la resistencia del aire se puede lograr un viaje a alta velocidad.
Durante el funcionamiento a alta velocidad del habitáculo, la fricción del aire generará una gran cantidad de calor y será necesario instalar un sistema de refrigeración para reducir la temperatura. Al mismo tiempo, el tren puede ser frenado por el ventilador y el compresor de aire situados en la cabecera del habitáculo. Cuando el tren comienza a acelerar, la aceleración aplicada a los pasajeros es de 0,5 g, que es de 2 a 3 veces la aceleración de los aviones que despegan y aterrizan, lo que plantea ciertos desafíos a los pasajeros. En términos de infraestructura, el oleoducto "Super Loop" puede construirse sobre puentes o perforarse bajo tierra, lo que no sólo puede ahorrar terreno sino también lograr la coordinación con el entorno circundante.
La idea de “superciclo” es muy rica, pero la realidad es muy flaca. Desde la imaginación hasta la realización técnica, se requiere trabajo duro y es necesario superar una gran cantidad de problemas técnicos. Para dar sólo algunos ejemplos, el primero es el problema de la dirección de control del funcionamiento a alta velocidad en el habitáculo. Como todos sabemos, los trenes de alta velocidad sobre ruedas se guían por vías férreas, los trenes maglev se guían por electroimanes dispuestos a ambos lados de la línea e incluso los automóviles se guían por el volante del conductor. Entonces, ¿cómo se guía la cabina sin conductor? Al tomar curvas a alta velocidad, ¿cómo evitar accidentes de tráfico por colisión entre el habitáculo y la pared de la tubería? Según los resultados de la investigación, cuando la cabina de pasajeros circula a una alta velocidad de 230 m/s, siempre que se desvíe de la línea central en 1 mm, provocará golpes y vibraciones terribles. No es difícil imaginar que los pasajeros que viajan en este entorno deben sentir lo mismo que ante un accidente aéreo.
En segundo lugar, ¿cómo garantizar una frenada segura del habitáculo? Hasta ahora, el método de frenado de los trenes "hyperloop" aún se encuentra en las etapas conceptual y de simulación preliminar. Si puede lograr un frenado rápido y de alta velocidad es la clave para garantizar la seguridad de las vidas y propiedades de los pasajeros. En lo que respecta a las EMU de alta velocidad rueda-carril, todas utilizan sistemas de frenado compuestos, lo que significa que se pueden utilizar hasta 9 métodos de frenado por etapas o en combinación. La distancia desde el frenado hasta la parada es directamente proporcional a la velocidad del tren. En términos generales, la distancia de frenado y parada de los trenes con velocidades de 120 km/h o menos es de unos 800 m, mientras que la distancia de frenado de los trenes de alta velocidad con velocidades de 300-350 km/h es de hasta 5-6 km. Por analogía, no nos resulta difícil estimar la distancia de frenado de un tren "Hyperloop" con una velocidad de 1.200 km/h. Cuando un tren de alta velocidad sobre ruedas frena en todas direcciones, tarda varios kilómetros en detenerse. Los trenes "Hyperloop" pueden detenerse de forma segura basándose únicamente en la fuerza de frenado proporcionada por el aire, lo cual es demasiado optimista.
El tercero es el problema psicológico de los pasajeros. Muchos de nosotros somos claustrofóbicos en un grado u otro. En un espacio reducido, no podemos movernos, comer, ni siquiera ir al baño, y mucho menos sentirnos cómodos, y mucho menos ver el paisaje exterior. Una vez que surge una enfermedad, es temporalmente difícil tratarla. Este ambiente claustrofóbico es más adecuado para la aventura y la emoción, no para viajes de larga distancia. Por lo tanto, resolver la psicología de viaje de los pasajeros y brindarles un entorno de viaje cómodo también son cuestiones que deben considerarse.
El genio técnico Elon Musk está listo para responder, y muchos talentos técnicos de todo el mundo se están preparando para hacer todo lo posible para realizar esta revolución del transporte. Hasta ahora, tres empresas de tecnología "Hyperloop" se han establecido en todo el mundo para luchar por sus sueños. Uno es el ambicioso HTT. Además de construir un "hyperloop" desde San Francisco a Los Ángeles, también han puesto sus miras en el extranjero, firmando un contrato de construcción con el gobierno eslovaco para conectar Slava, Viena y Budapest, y comenzaron una investigación sustancial en marzo de 2016. Para acelerar el progreso de la I+D, en mayo de 2015, la empresa HTT anunció que construiría una línea de prueba de 8 kilómetros de longitud en California y comenzó a construirla en junio de 2011. En los próximos 32 meses se completará una inversión de 150 millones de dólares, y el responsable de la empresa predice de manera conservadora que si el "Hyperloop" se va a poner en uso real,
Sin embargo, otro La empresa está más por delante que HTT La empresa es más rápida, es decir, "Hyperloopone", anteriormente conocida como empresa "Hyperloop Technology", el nombre se cambió para evitar confusión con el nombre de la empresa HTT. La compañía se está preparando para construir un "hyperloop" de Los Ángeles a Las Vegas y ha construido una línea de prueba de unos 5 kilómetros de longitud en Nevada, Estados Unidos. El 16 de mayo, el sistema de propulsión del tren se probó por primera vez al aire libre y tuvo éxito. Solo tarda 1 segundo en acelerar de 0 kilómetros a 96 kilómetros. Según el plan de la compañía, el sistema de propulsión completo del Hyperloop One se someterá a pruebas exhaustivas a finales de 2016. Esta prueba también tiene un gran significado, lo que significa que el "supercircuito" se despide de la teoría sobre el papel y comienza un largo camino para afrontar las dificultades. Según el plan de la empresa "Hyperloop One", el transporte de carga podrá realizarse a partir de 2019 y las pruebas tripuladas podrán realizarse en 2021.
Además de la competencia entre las dos grandes empresas, spaceX, fundada por Elon Musk, también participó en la investigación y el desarrollo tecnológico del "Super Circuit" y propuso construir una pista de pruebas de 1,5 kilómetros, que se lanzó en 2016. En febrero de 2008, se anunciaron al público las "Instrucciones de la pista de prueba del" Supercircuito "de la Corporación de Tecnología de Exploración Espacial", que enumeran una serie de problemas técnicos que deben resolverse mediante una lluvia de ideas.
También cabe mencionar que la empresa canadiense TransPod se especializa en investigar el equipamiento clave en la "superautopista": la cabina de pasajeros. En marzo de 2016, TransPod anunció que desarrollaría una cabina "hyperloop" de tamaño completo, que se presentó en la Expo de Berlín en febrero de 2016. Los planes de I+D de la empresa son ambiciosos. Fijaron la velocidad objetivo de la cabina en 1.000 km/h, utilizando un control automático por ordenador y suministrando energía a través de energía solar. Se espera que para 2020 la cabina comercial esté fuera de servicio y puesta en funcionamiento.
Queda por ver si el "hyperloop" puede traer una revolución tecnológica al campo del transporte tradicional.
(Este artículo está seleccionado del nuevo libro del autor "La vida pasada del ferrocarril de alta velocidad" publicado por China Railway Press en 2006.