Cosè Hyperloop?

Hyperloop è un modo concettuale di trasporto proposto da Elon Musk, che vedrebbe baccelli relativamente piccoli viaggiare attraverso tubi ermetici che sono stati parzialmente evacuati dall'aria. Viaggiando in un ambiente a pressione ridotta, è possibile raggiungere e mantenere velocità prossime alla velocità del suono molto più facilmente rispetto all'aria aperta, consentendo un trasporto rapido ed efficiente dal punto di vista energetico su lunghe distanze.

Problemi con i moderni trasporti ad alta velocità

Le moderne piattaforme di trasporto ad alta velocità, come gli aeroplani e la ferrovia ad alta velocità, sono principalmente limitate dalla resistenza dell'aria e dalla resistenza. Più veloce viaggi, più aria incontrerai in un determinato lasso di tempo. Correre in quest'aria extra agisce come una forza resistente che tenta di rallentarti. Per combattere la resistenza extra, è necessario utilizzare sempre più potenza per aumentare ulteriormente la velocità, il che si traduce in una maggiore combustione di carburante e nel conseguente aumento delle emissioni.

Il modo principale per ridurre al minimo la resistenza dell'aria è progettare forme altamente aerodinamiche che consentano all'aria di fluire uniformemente su un oggetto. un flusso regolare di aria ad alta velocità consente di ridurre al minimo la resistenza all'aria e gli effetti di trascinamento. Gli aeroplani riducono ulteriormente la resistenza dell'aria che devono affrontare, volando ad altitudini con pressione atmosferica ridotta, con meno aria da spingere via, è necessaria meno forza per viaggiare alla stessa velocità.

Come funzionerà hyperloop

Hyperloop è progettato per funzionare in un tubo sigillato da cui è stata aspirata la maggior parte dell'aria. La pressione proposta a cui opererebbe un tubo hyperloop è di un millibar. Un millibar di pressione è approssimativamente equivalente a un millesimo della pressione atmosferica a livello del mare, o la pressione atmosferica a un'altitudine di 48 chilometri.

Nota: per fare un confronto, l'altitudine di crociera standard più alta per un 747 è 12,5 km, dove la pressione dell'aria è 179 millibar.

Dopo aver ridotto il fattore di limitazione della velocità principale, il problema successivo è l'attrito con il suolo. La maggior parte dei veicoli terrestri utilizza ruote, che producono attrito e soffrono di usura. L'alternativa principale a questo è la levitazione magnetica o maglev, questo funziona bene nei sistemi ferroviari su cui è stato implementato ma ha un costo elevato. L'alternativa proposta da Musk è quella di utilizzare un set di sci air caster, che prevede il pod che galleggia su un cuscino d'aria. Questo metodo dovrebbe essere significativamente più economico rispetto all'utilizzo delle tecnologie maglev, contribuendo anche a ridurre al minimo il problema della compressione dell'aria nel tubo.

Mentre un pod viaggia lungo il tubo che è solo un po' più largo di quello che è, non c'è molto spazio per far circolare l'aria all'esterno. Ciò può portare il pod essenzialmente a comportarsi come una siringa, comprimendo sempre di più l'aria davanti ad esso. Includendo una ventola del compressore sulla parte anteriore del pod, l'aria in ingresso può essere reindirizzata agli sci del caster secondo necessità e il resto viene spinto fuori dalla parte posteriore del pod per aiutare a mantenere la velocità.

I motori a induzione lineare simili a quelli che si troverebbero su un treno maglev o in un cannone a rotaia sono il metodo di accelerazione e decelerazione proposto. Con la resistenza ridotta al minimo, i pod possono essenzialmente planare per la maggior parte dei loro viaggi.

L'intero concetto di hyperloop è stato reso open source con l'idea di incoraggiare la comunità di ingegneri a proporre tutti i miglioramenti possibili. Ciò dovrebbe portare a un prodotto finale di qualità superiore, ma significa che il concetto attuale può essere modificato prima della sua forma finale.

Problemi con il concetto di hyperloop

Il problema principale con hyperloop è che richiede un tubo completamente ermetico dall'origine alla destinazione. La pressione di 1 millibar è vista come una via di mezzo realistica ed efficace in cui un vuoto rigido sarebbe troppo difficile, tuttavia, questo si basa ancora sul fatto che il tubo rimanga ermetico. Ci sono poche spiegazioni su cosa accadrebbe se un tubo venisse danneggiato in situazioni come un attacco terroristico o un terremoto.

Anche se la pressione dell'aria nel tubo è bassa, i pod hyperloop devono essere progettati tenendo conto dell'aerodinamica. Questo per evitare potenziali flussi d'aria supersonici quando si viaggia a velocità prossime a quella del suono. Anche con una pressione dell'aria di appena un millibar, la velocità del suono è un limite di velocità chiave. Per viaggiare realisticamente a velocità supersoniche, il tubo dovrebbe essere messo sotto vuoto.

Il pod deve passare a un ambiente di pressione standard sia per l'imbarco che per lo sbarco. Ciò aumenta la complessità del sistema e il tempo necessario per il trasporto.

Il treno SCMaglev appositamente progettato in Giappone ha dimostrato una velocità massima di 603 km/h, circa la metà di quella della proposta hyperloop (1220 km/h). Senza le complessità aggiuntive dei tubi pressurizzati e con la relativa facilità con cui è possibile aumentare la capacità dei treni, questa potrebbe essere una tecnologia di viaggio ad alta velocità più fattibile rispetto a hyperloop.