سفر با سرعت صوت در ‌تونل بین‌شهری

ماسک که بنیانگذار شرکت تسلاموتور و شرکت اسپیس‌ایکس است در این طرح پیشنهادی توضیح داده که این سیستم از یک کپسول برای حرکت تحت فشار پایین از میان تونلی مخصوص بین دو شهر و از مسیر بزرگراه بین‌ایالتی i 5 استفاده می‌کند. هایپرلوپ شامل یک کپسول آلومینیومی است که داخل دو تیوب استیل حرکت می‌کند. هر تیوب مربوط به یک مسیر رفت و یک مسیر برگشت است که به ایستگاه‌های مبدا و مقصد متصل می‌شود. تیوب‌ها روی ستون‌های مخصوصی به ارتفاع شش متر قرار گرفته و فاصله هر ستون از هم حدود 31 متر است. سطح این تیوب‌ها را صفحات خورشیدی مخصوصی می‌پوشاند که انرژی لازم برای حرکت را فراهم می‌کند. کپسول‌هایی که داخل تیوب‌ها قرار می‌گیرند قادرند مسافران را با سرعت 1223 کیلومتر بر ساعت جابه‌جا کنند. هر کپسول گنجایش حمل 28 مسافر را دارد و هر دو دقیقه یک کپسول، ایستگاه مبدا را به سمت مقصد ترک خواهد کرد که این زمان در اوج شلوغی تا یک دقیقه هم قابل کاهش است. بنابراین هر کپسول هنگام حرکت حدود 40 کیلومتر با کپسول بعدی فاصله دارد و حجم جابه‌جایی مسافر در یک ساعت 840 نفر است.

سرعت کپسول‌ها تا حد زیادی متکی به محیط کم‌فشار است که این فشار معادل 1.6 میزان فشار موجود روی سطح مریخ است. این مقدار کسری از یک درصد میزان فشار موجود در جو زمین است. این میزان فشار از سوی پمپ‌های خلأ تامین می‌شود. کپسول‌ها در پهن‌ترین قسمت خود حدود 1.35 متر عرض و در بلندترین قسمت حدود 1.86 متر ارتفاع دارند. هر کپسول 3492 کیلوگرم وزن دارد و هزینه ساخت هر یک از آنها 275 هزار دلار بر‌آورد شده است. هزینه کلی تمام تجهیزات داخلی، قسمت‌های مکانیکی و سیستم‌های پشتیبانی حدود 1.35 میلیون دلار است. به گفته ماسک در این سیستم حمل و نقل، مسافران در ردیف‌هایی با دو صندلی نشسته و در حالی که صندلی‌های خود را به پشت خم کرده‌اند، احساس می‌کنند در حال استراحت هستند. انگار که روی نیمکتی لم داده‌اند.

هر کپسول به 28 تخته اسکی‌شکل متصل می‌شود که روی بالشتک‌هایی از هوای تحت فشار که فاصله آنها تا سطح تیوب کسری از اینچ است، شناور است. تخته‌ها با تزریق هوا در فاصله میان آنها و تیوب، بلند می‌شوند. روشی که هنگام سکون کپسول‌ها، یا حرکت بسیار سریع آنها موثر و کارآمد است.

وقتی شتاب دردسرآفرین می‌شود

کپسول‌ها دارای درهایی به شکل بال پرنده است، در‌های کشویی که رو به بالا باز می‌شود. البته هنوز مشخص نیست که با توجه به تفاوت تحرک انسان‌ها و در خوشبینانه‌ترین حالت چقدر زمان برای تخلیه کامل کپسول نیاز است اما شاید تخلیه یک گروه 28 نفره فقط در دو دقیقه کمی خوشبینانه به‌نظر برسد. مدخل‌های دو سر کپسول به عنوان ورودی‌های هوا هستند و هنگام حرکت داخل تیوب باعث کاهش جریان مسدودکننده هوا در اطراف کپسول می‌شوند. حذف جریان هوای داخل تیوب نه تنها باعث حرکت ملایم و دلنواز کپسول می‌شود بلکه باعث به حرکت درآمدن تخته‌هایی می‌شود که کپسول‌ها در امتداد آنها سُر می‌خورند. هوای ورودی مدخل از سوی یک کمپرسور پردازش شده و سپس در یک مخزن داخل کپسول ذخیره می‌شود.

سپس این هوا از طریق شیارهایی از کپسول به زیر اسکی‌ها تزریق شده و نیروی لازم را برای بلند کردن کپسول از روی فاصله چند صدم اینچی روی اسکی فراهم می‌کند. با توجه به حرکت واقعی کپسول، شتاب ایجاد شده در چنین محیطی یکی از نگرانی‌های بزرگ محسوب می‌شود. گرچه بشر تاکنون توجه زیادی به حمل و نقل با سرعت
مافوق صوت در محیط‌های بسته نداشته، اما چگونگی رسیدن به چنین سرعتی هم خود مساله بزرگی است. به طور کلی هرمقدار شتاب جاذبه ناشی از حرکت ناگهانی اضافه در حرکت می‌تواند بسیار ناراحت‌کننده باشد، بنابراین در طراحی باید به این موضوع توجه شود که شتاب ایجاد شده، بیش از حد سریع به مردم وارد نشود.

کپسول‌ها از سوی موتورهای القایی خطی که در طول تیوب و با فاصله قرار دارند به جلو رانده می‌شود. مگنت‌های سطح داخلی تیوب‌ها با جریان الکتریکی که برای تولید میدان مغناطیسی به آنها اعمال می‌شود، عملکردی شبیه به استاتور دارند. مگنت‌های روی کپسول‌ها هم مانند روتور عمل می‌کنند که توسط مگنت‌های روی تیوب تحریک می‌شوند. شتاب‌دهنده‌ها می‌توانند دارای دو مبدل برق باشند تا در صورت لزوم جهت حرکت کپسول در داخل تیوب‌ها برعکس شود.

آرامش برقرار است

کپسول‌ها هنگام ورود یا خروج از مناطق شهری می‌توانند با سرعت پایینی بین صفر تا 480 کیلومتر در ساعت حرکت کنند و هنگام عبور از مناطق کوهستانی با سرعت ثابت 480 کیلومتر بر ساعت عبور کرده و هنگام رسیدن به بخش‌های هموار در طول بزرگراه بین ایالتی i 5 می‌توانند به کمک شتاب‌دهنده‌های خطی سرعت خود را تا 1220 کیلومتر در ساعت بالا ببرند که بخش عمده از سفر با همین سرعت انجام می‌شود. در طرح پیشنهادی، اشاره شده که تیوب‌های هایپرلوپ تحت پوشش صفحات خورشیدی مخصوصی هستند و حدود 52 مگا وات نیرو تولید می‌کنند که بسیار بیشتر از شش مگاواتی است که جهت استفاده خود هایپرلوپ مورد نیاز خواهد بود. ممکن است تصور کنید احتمال دارد به دلیل یک اشکال فنی مسافران به جای نیم ساعت ده برابر این مدت در داخل کپسول‌ها و تیوب گیر بیفتند. ماسک گرچه امیدوار است که این اتفاق هرگز به طور مکرر رخ نخواهد داد، اما در اسناد مربوط به طرح، قید شده که تمام کپسول‌ها به اندازه کافی هوا برای مقابله با چنین شرایط اضطراری و وقوع اتفاقات ناگهانی را دارند.

بنابراین می‌توان گفت در سفری با سرعت صوت می‌توان در داخل یک کابین که داخل یک تیوب بدون هوا و بدون در خروجی در حال حرکت است، آرامش را تجربه کرد. در طرح پیشنهادی «آلفا» برای اجرای این طرح، شش میلیارد دلار بودجه در نظر گرفته شده است که 54 میلیون دلار آن برای ساخت، 40 میلیون دلار به ساخت کپسول مسافربری و 5.5 میلیارد دلار برای ساخت تیوب مخصوص و سیستم‌های پیش رانش اختصاص پیدا می‌کند. گرچه این طرح بسیار جاه‌طلبانه و بلندپروازانه است، اما اسناد نشان می‌دهد که نه تنها مردم از ارتقای سیستم‌های حمل و نقل بهره می‌برند، بلکه می‌توان با صرف 1.5 میلیارد دلار هزینه برای ساخت یک تیوب قوی‌تر و 30.5 میلیون دلار برای ساخت 20 کپسول مخصوص، از این سیستم برای حمل خودروها بین سانفرانسیسکو و لس‌آنجلس استفاده کرد.

arstechnica / مترجم: آتنا حسن‌آبادی