פורצי הדרך
מחכים להייפרלופ: מתי כבר תגיע הרכבת שתסיע אותנו באלף קמ"ש
חמש שנים חלפו מאז העלה אלון מאסק מחדש את קונספט רכבת הוואקום - אמצעי תחבורה מהיר כמטוס וזול כנסיעה עירונית. אמנם נערכו מספר ניסויים בתחום ואחת החברות כבר הציגה קרון הייפרלופ, אך ישנם אתגרים גדולים שעומדים בפניהן. מה מעכב את הרכבת?
- שתי ידיים זה כל כך 2017: הכירו את תרמיל הגפיים הרובוטי
- חוקרים מהרווארד חשפו רובוט-עכביש שינתח פציינטים מתוך הגוף
- חדש: מכשיר שמייצר חשמל כל עוד כדור הארץ ממשיך להסתובב
השבוע חשפה חברת HHT את קרון ההייפרלופ שלה, שיהיה מסוגל להכיל 28 עד 40 איש. והיא לא לבד בתמונה: ישנן עוד מספר חברות שמפתחות קרונות ותשתיות הייפרלופ, כמו Hyperloop One ואחרות. מדובר בכלי תחבורה שמזוהה עם אלון מאסק, שהציע לבנות כזה ב-2013 וסחף את דימיון הקהל.
אבל מר מאסק לא המציא פה שום דבר; הייפרלופ נשענת על עיקרון רכבת הוואקום, אותו המציא החוקר ג'ורג' מדהרסט עוד ב-1799; לפי עיקרון זה, כלי רכב שנע בתוך סביבה מבוקרת ומדוחסת - למשל, צינור זכוכית - יוכל לפתח מהירות גבוהה ולשמר אותה, בשל היעדר התנגדות האוויר.
קרון ההייפרלופ שנחשף השבוע צילום: arstechnica
מישל ורן, בנו של ז'ול ורן, תיאר ב-1888 צינור זכוכית כזה שיעבור באוקיינוס האטלנטי ויאפשר נסיעה מהירה בין אירופה וצפון אמריקה. הוא אף כתב על כך סיפור קצר. ב-1904 תכנן המהנדס והפיזיקאי רכבת ואקום וב-1909 בנה החוקר בוריס וויינברג דגם של רכבת כזו. ואז נעצר הפיתוח בתחום; העולם העדיף רכבות סטנדרטיות יותר, או רכבות חד-פסיות (מונורייל) מהירות. ואז, בתחילת שנות האלפיים נרשמו פטנטים על עיצובי רכבות ואקום שונים, אחד מהל בידי ג'יימס ר. פאוול, מממציאי המונורייל המודרנית. ואז, אז הגיע אלון מאסק.
עיצוב קונספט של קרון הייפרלופ הדמיה: Hyperloop רעיון ההייפרלופ שלו נשען על הנעה שמשלבת רכיב פנאומטי (לחץ אוויר) וריחוף על כרית אוויר ומסילה אלקטרומגנטית, בדומה לרכבות המגלב של ימינו. ההבדל הגדול הוא הצינור: ללא התנגדות האוויר, תיסע הרכבת מהר מאוד בפחות מאמץ. מנוע בחזית הקרון יינק אוויר וידחוף אותו מטה ואחורה, וכך יניע אותו לפנים תוך שהוא מרחף מעל לתחתית הצינור. התשתית האלקטרומגנטית תסייע לריחוף.
סופרים קמ"ש, סופרים כסף
חמש שנים לאחר תחיית חזון רכבת הוואקום, ישנם לא מעט שחקנים בתחום, כגון הייפרלופ וואן, HTT, Arrivo, TransPod ועוד - כשכולן כבר מבצעות ניסויים ראשוניים ביותר ומחפשות לקוחות.
כמה ניסויי קרונות אמנם הוכיחו שניתן להסיע תא נוסעים במהירות של יותר מ-500 קמ"ש בתצורת הייפרלופ - שזה רק 100 קמ"ש פחות מרכבות המגלב שנוסעות כבר כמה שנים טובות ביפן. אך הפיתוח מתנהל לאיטו בשל מגבלות טכניות כבירות. משנה לשנה מצליחה עוד חברה להגיע למהירויות גבוהות יותר ויותר, לביצועי שליטה משופרים, לרכיבי מסילה יעילים יותר ועוד. וכשהחברות לא סופרות קמ"ש, הן סופרות כסף: כולן הצליחו לגייס הון מקרנות למיניהן ומאנג'לים אופטומיים כריצ'רד ברנסון.
בשלב זה, כדאי ליזמים להיאחז באופטימיות: אין עדיין אף רכבת הייפרלופ פעילה במבנה תשתית מלאה - קרונות, צינורות, תחנות ומערך אספקת כוח ובקרה.
אלון מאסק צילום: גטי אימג'ס
ומה על מר מאסק עצמו? The Boring Company, מיזם חפירת המנהרות של היזם המפורסם, אינו מפתח רכבות הייפרלופ, ומתמקד בחפירת תשתיות פשוטות יותר: כבישים רגילים.
אל מול האופטימיות של היזמים ניצבים מומחי הנדסה ותחבורה ואיתם חוקי הפיזיקה. לטענת המומחים, יש סיבה טובה בגינה מאז 1799 ועד היום לא נבנתה רכבת ואקום: האתגר הטכני גדול מדי, סוגיות הבטיחות קשות ביותר ואין סיכוי שקונסטרוקציה כזו תהיה כלכלית כשהכרטיס כל כך זול.
לופ או פלופ?
בואו נתחיל בצד הבטיחותי: כל צינור יכול לתמוך בתנועה לכיוון אחד בלבד, וקורה שרכבות נתקעות, מאחרות, או שמתרחש באחת התחנות דבר-מה שמייצר עיכובים. רכבת רגילה יכולה לעצור או לעבור למסילה מקבילה, כל עוד יש לה די זמן ומרחק לעצור - עשרות שניות, במהירות התנועה שלה, ומאות מטרים. אבל קרון הייפרלופ טס מהר יותר ממטוס דרימליינר; ובשל גודלם הקטן של הקרונות, יהיו הרבה מהם כדי לאפשר תחבורה המונית. לא קל להאט מאלף קמ"ש לעצירה מלאה, ומרחק הבלימה יימדד בקילומטרים. אפילו אם מערכת בקרה תבצע בלימה הדרגתית של כל מערך הקרונות בסינרגיה מושלמת, חוקי הפיזיקה לא עושים הנחות לאף אחד; התנגשויות הן אפשרות קטלנית.
עיצוב קונספט לרכבת הייפרלופ צילום: שאטרסטוק
נעבור לרמת התשתית: צינור ואקום מבוקר עם מערכת ההנעה של הרכבת הוא עניין יקר, שיחייב הרבה מאוד אנרגיה כל הזמן. בעוד מסילות ברזל כוללות הסתעפויות ומעקפים, כל אחד כזה יהיה סיפור מההפטרה עבור מסילת ההייפרלופ; מהירות הנסיעה תחייב מעקפים ארוכים בהרבה, שבתורם יצריכו עוד אנרגיה. המהירות יוצרת עוד בעיה: גם גוף בצינור ואקום עדיין מושפע מאינרציה ומכוח הכבידה, כך שיהיה יקר בהרבה לסלול ציר שצריך להתפתל, אפילו קצת; אם זווית הפנייה חדה מדי, הקרון יעוף מתוך הצינור.
תא נוסעים של קרון הייפרלופ
לא כל תוואי קרקע מאפשר זאת, כך שמפעילי ההייפרלופ יצטרכו לחפור הרבה, הרבה מנהרות. אולי זו הסיבה שמאסק הקים חברת חפירה ולא חברת רכבות. וחפירה היא עסק מסובך כשלעצמו; המנהרה הארוכה ביותר כיום מגיעה ל-52 ק"מ; בהתחשב בכך שצירי הייפרלופ נועדו לאפשר תנועה לטווח של אלפי ק"מ, עלול להתעורר צורך במנהרות ארוכות הרבה יותר - ואיתן, בתשתיות חילוץ, תחזוקה ובקרה.
ונסיים בצד התכל'ס: איך זה לנסוע ברכבת באלף קמ"ש? כחובב מהירות, התשובה הראשונה שעולה לי לראש היא "תענוג", אבל כשחושבים על זה, יתכן שהמהירות לא תהיה כל כך כיפית: גוף האדם לא מזהה מהירות, רק שינויי תאוצה. במטוסים אנו לא מודעים למהירות משום שהשיוט מתבצע במהירות אחידה למדי, ובגובה בו לא קל לראות עצמים על הקרקע ולהבין שאנחנו שועטים קדימה ב-850 קמ"ש. על הקרקע זה נראה אחרת; אם הצינור שקוף, תוכלו לראות את התאוצה וגם להרגיש אותה, כך שההייפרלופ תצטרך לפתח את המהירות בצורה מאוד הדרגתית, וגם להאט בצורה מאוד הדרגתית כדי שהנוסעים לא יחושו בחילה קשה. בפועל, יתכן שמהירות הנסיעה הממוצעת לא תהיה גבוהה בהרבה משל רכבת מהירה רגילה. ואם הצינור עובר מתחת לאדמה, תהיה החוויה מפוקפקת וקלסטרופובית ביותר.
בשורה התחתונה, קל לראות עד כמה גדול הוא אתגר ההייפרלופ. אבל אני אופטימי, ומקווה שהיזמים יצליחו למצוא פיתרונות יצירתיים למכשולים, ואכן לחולל מהפכת תחבורה.
