Was ist Hyperloop?

Hyperloop ist ein von Elon Musk vorgeschlagenes konzeptionelles Transportmittel, bei dem relativ kleine Kapseln durch luftdichte Röhren reisen, die teilweise von Luft evakuiert wurden. Wenn Sie in einer Umgebung mit reduziertem Druck reisen, können Sie Geschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit viel einfacher erreichen und halten als im Freien, was einen energieeffizienten und schnellen Transport über lange Distanzen ermöglicht.

Probleme mit dem modernen Hochgeschwindigkeitsverkehr

Moderne Hochgeschwindigkeits-Transportplattformen wie Flugzeuge und Hochgeschwindigkeitszüge sind in erster Linie durch Luftwiderstand und Luftwiderstand geschwindigkeitsbegrenzt. Je schneller Sie reisen, desto mehr Luft finden Sie in einem bestimmten Zeitrahmen. In diese zusätzliche Luft zu rennen, wirkt wie eine Widerstandskraft, die versucht, Sie zu verlangsamen. Um dem zusätzlichen Widerstand entgegenzuwirken, muss immer mehr Leistung zur weiteren Geschwindigkeitssteigerung eingesetzt werden, was zu einer erhöhten Kraftstoffverbrennung und damit verbundenen erhöhten Emissionen führt.

Die Hauptmethode zur Minimierung des Luftwiderstands besteht darin, hoch aerodynamische Formen zu entwerfen, die es der Luft ermöglichen, reibungslos über ein Objekt zu strömen. ein gleichmäßiger Hochgeschwindigkeitsluftstrom ermöglicht einen minimierten Luftwiderstand und minimierte Luftwiderstandseffekte. Flugzeuge minimieren den Luftwiderstand, dem sie ausgesetzt sind, weiter, indem sie in Höhen mit reduziertem Luftdruck fliegen, mit weniger Luft aus dem Weg geschoben werden müssen und weniger Kraft erforderlich ist, um mit derselben Geschwindigkeit zu fliegen.

Wie Hyperloop funktioniert

Hyperloop ist für den Betrieb in einem versiegelten Rohr konzipiert, aus dem die meiste Luft abgesaugt wurde. Der vorgeschlagene Druck, bei dem eine Hyperloop-Röhre arbeiten würde, beträgt ein Millibar. Ein Millibar Druck entspricht in etwa einem Tausendstel des Luftdrucks auf Meereshöhe oder dem Luftdruck in 48 Kilometer Höhe.

Hinweis: Zum Vergleich: Die höchste Standardflughöhe für eine 747 beträgt 12,5 km, bei einem Luftdruck von 179 Millibar.

Nachdem der primäre Geschwindigkeitsbegrenzungsfaktor reduziert wurde, ist das nächste Problem die Reibung mit dem Boden. Die meisten Bodenfahrzeuge verwenden Räder, die Reibung erzeugen und unter Verschleiß leiden. Die Hauptalternative dazu ist Magnetschwebebahn oder Magnetschwebebahn. Dies funktioniert gut in den Zugsystemen, auf denen es implementiert wurde, ist jedoch mit hohen Kosten verbunden. Die von Musk vorgeschlagene Alternative besteht darin, einen Satz Air-Caster-Ski zu verwenden, bei dem die Kapsel auf einem Luftkissen schwebt. Diese Methode soll deutlich kostengünstiger sein als Magnetschwebebahnen und gleichzeitig dazu beitragen, das Problem der Luftkompression in der Röhre zu minimieren.

Da sich eine Kapsel entlang der Röhre bewegt, die nur wenig breiter ist als sie ist, gibt es nicht viel Platz für die Luft, um nach außen zu strömen. Dies kann dazu führen, dass der Pod im Wesentlichen wie eine Spritze wirkt und die Luft vor ihm immer mehr komprimiert. Durch den Einbau eines Kompressorlüfters an der Vorderseite des Pods kann die einströmende Luft bei Bedarf zu den Air-Caster-Skiern umgeleitet und der Rest aus der Rückseite des Pods herausgedrückt werden, um die Geschwindigkeit zu halten.

Lineare Induktionsmotoren ähnlich denen, die man in einer Magnetschwebebahn oder in einer Railgun finden würde, sind die vorgeschlagene Beschleunigungs- und Verzögerungsmethode. Mit dem minimierten Widerstand können die Pods die meisten ihrer Reisen im Wesentlichen gleiten.

Das gesamte Hyperloop-Konzept wurde als Open-Source-Lösung entwickelt, um die Ingenieursgemeinschaft zu ermutigen, alle Verbesserungen vorzuschlagen, die sie sich einfallen lassen können. Dies sollte zu einem überlegenen Endprodukt führen, bedeutet jedoch, dass das aktuelle Konzept vor seiner endgültigen Form geändert werden kann.

Probleme mit dem Hyperloop-Konzept

Das Hauptproblem bei Hyperloop besteht darin, dass eine vollständig luftdichte Röhre vom Startpunkt zum Zielort erforderlich ist. Der Druck von 1 Millibar wird als realistischer und effektiver Mittelweg angesehen, bei dem ein hartes Vakuum einfach zu schwierig wäre, dies jedoch immer noch darauf angewiesen ist, dass der Schlauch luftdicht bleibt. Es gibt wenig Erklärung dafür, was passieren würde, wenn eine Röhre in Situationen wie einem Terroranschlag oder einem Erdbeben beschädigt würde.

Auch wenn der Luftdruck im Schlauch gering ist, müssen Hyperloop-Pods dennoch aerodynamisch konstruiert werden. Dies dient dazu, mögliche Überschall-Luftströmungen zu vermeiden, wenn Sie mit Geschwindigkeiten fahren, die sich der Schallgeschwindigkeit nähern. Schon bei einem Luftdruck von nur einem Millibar ist die Schallgeschwindigkeit eine entscheidende Geschwindigkeitsbegrenzung. Um realistisch mit Überschallgeschwindigkeit zu reisen, müsste die Röhre unter Vakuum gesetzt werden.

Die Kapsel muss sowohl beim Ein- als auch beim Aussteigen in eine Standarddruckumgebung übergehen. Dies erhöht die Systemkomplexität und den Zeitaufwand für den Transport.

Der speziell entwickelte SCMaglev-Zug in Japan hat eine Höchstgeschwindigkeit von 603 km/h demonstriert, was etwa der Hälfte des Hyperloop-Vorschlags (1220 km/h) entspricht. Ohne die zusätzliche Komplexität der unter Druck stehenden Rohre und mit der relativen Leichtigkeit, mit der die Kapazität der Züge erhöht werden kann, kann dies eine praktikablere Hochgeschwindigkeitsfahrtechnologie als Hyperloop sein.