ایدهی هایپرلوپ (Hyperloop) که اولین بار توسط ایلان ماسک در سال ۲۰۱۳ مطرح شد، قرار است پنجمین مد حمل و نقل بشر (بعد از هواپیما، قطار، کشتی و خودرو) باشد. اگر مگلو پرواز در ارتفاع پایین است، هایپرلوپ پرواز در خلاء روی زمین است.
تکنولوژی هایپرلوپ (Hyperloop)
۱. فاز مهندسی: فیزیک حرکت در خلاء
بزرگترین مانع سرعت برای هر وسیله نقلیهای، مقاومت هوا (Drag) است. هایپرلوپ با حذف این مانع، به سرعتهایی میرسد که حتی هواپیماهای مسافربری هم به آن نمیرسند.
- لوله خلأ (Vacuum Tube): کپسولها داخل لولههای فولادی حرکت میکنند که هوای آنها تا حد زیادی تخلیه شده است (فشار هوای داخل لوله معادل اتمسفر در ارتفاع ۴۵ هزار متری از سطح دریاست).
- تعلیق مغناطیسی: کپسولها با استفاده از تکنولوژی مگلو (آهنرباهای ابررسانا) روی ریل معلق میشوند تا اصطکاک فیزیکی به صفر برسد.
- کمپرسور جلو: در نوک کپسول یک فن بزرگ نصب میشود تا مقدار ناچیز هوای باقیمانده در جلو را ببلعد و به عقب منتقل کند تا از تجمع هوا و ایجاد مقاومت جلوگیری شود.
۲. سرعت و عملکرد (مرز ۱۰۰۰ کیلومتر بر ساعت)
هدف نهایی هایپرلوپ رسیدن به سرعت ۱۲۰۰ کیلومتر بر ساعت (نزدیک به سرعت صوت) است. با این سرعت:
- مسیر تهران تا مشهد در حدود ۴۵ دقیقه.
- مسیر لسآنجلس تا سانفرانسیسکو در ۳۵ دقیقه.
۳. چالشهای عظیم مهندسی و ایمنی
ساخت هایپرلوپ به مراتب دشوارتر از قطارهای مغناطیسی است:
- انبساط گرمایی: لولههای فولادی در طول صدها کیلومتر بر اثر گرما و سرما منبسط و منقبض میشوند. مدیریت این تغییر طول بدون شکستن خلاء، یک کابوس مهندسی است.
- ایمنی در خلاء: اگر لوله سوراخ شود یا کپسول متوقف شود، سرنشینان در محیطی بدون اکسیژن و تحت فشار بسیار پایین قرار میگیرند. طراحی سیستمهای تخلیه اضطراری در لولههای خلاء بسیار پیچیده است.
- تأثیر بر بدن انسان: شتابگیری و حرکت در پیچها با سرعت ۱۰۰۰ کیلومتر بر ساعت میتواند باعث ایجاد نیروهای $G$ شدید شود که برای مسافران آزاردهنده یا خطرناک است.
۴. شرکتهای پیشرو و وضعیت پروژهها
برخلاف مگلو که در چین و ژاپن تجاری شده، هایپرلوپ هنوز در مرحله آزمایش است:
- Virgin Hyperloop: اولین شرکتی که تست انسانی را با موفقیت انجام داد، هرچند اخیراً تمرکز خود را بر حمل بار گذاشته است.
- HyperloopTT: در حال کار روی پروژههایی در اروپا و امارات.
- The Boring Company (Elon Musk): تمرکز بر حفر تونلهای سریع برای خودروها و در آینده هایپرلوپ.
- Hardt Hyperloop: پروژهای پیشرو در هلند که روی سیستمهای تعویض مسیر (Switching) در خلاء کار میکند.
۵. تحلیل اقتصادی: هزینه در مقابل فایده
هزینه ساخت هایپرلوپ تخمین زده میشود که بین ۸۰ تا ۱۲۰ میلیون دلار به ازای هر کیلومتر باشد (حتی گرانتر از مگلو).
چرا با وجود هزینه بالا، به دنبال آن هستند؟
- مصرف انرژی: به دلیل نبود مقاومت هوا، انرژی لازم برای نگه داشتن سرعت بسیار کم است.
- آلودگی: سیستم کاملاً الکتریکی است و میتواند با پنلهای خورشیدی روی لولهها تغذیه شود.
- بهرهوری زمان: هایپرلوپ میتواند مرکز شهرهای بزرگ را به هم وصل کند (برخلاف فرودگاهها که خارج از شهر هستند).
جدول مقایسه: مگلو (قطارهای فوق سریع مغناطیسی) در برابر هایپرلوپ
ویژگی | قطار مغناطیسی (Maglev) | هایپرلوپ (Hyperloop) |
محیط حرکت | هوای آزاد (اتمسفر) | لوله خلاء (فشار نزدیک به صفر) |
حداکثر سرعت | ۶۰۰ کیلومتر بر ساعت | ۱۲۰۰ کیلومتر بر ساعت |
اصطکاک هوا | عامل محدودکننده اصلی | تقریباً حذف شده |
وضعیت تکنولوژی | تجاری و فعال | در مرحله آزمایش و نمونه اولیه |
هزینه زیرساخت | بسیار زیاد | فوقالعاده زیاد |
نکته آیندهنگرانه: اینترنت اشیاء در خلاء
در هایپرلوپ، کپسولها به صورت هوشمند و با فاصله چند ثانیه از هم حرکت میکنند (مثل بستههای داده در اینترنت). این یعنی برخلاف قطارهای سنتی که برنامه زمانی ثابت دارند، هایپرلوپ میتواند به صورت "تقاضا-محور" (On-demand) عمل کند.
