Гиперлу́п (МФА: , ) — 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 Хоторне (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.
Однако работу над аналогичным проектом продолжила в Китае компания CASIC, и в феврале 2024 года она испытала в тестовом двухкилометровом тоннеле капсулу на магнитной подушке, которая набрала скорость свыше 623 километров в час, побив предыдущий рекорд среди поездов на магнитной подушке.
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 «Магнитолет профессора Вейнберга».
Идея Hyperloop возникла в ответ на правительственный проект , 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 , 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 .
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 днище. 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 Ansys 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 () 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 (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 Ansys во главе с Сандипом Совани () 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 , 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.