ハイパーループとは何ですか？

ハイパーループは、イーロンマスクによって提案された概念的な輸送モードであり、比較的小さなポッドが、部分的に空気が排出された気密チューブを通って移動します。減圧環境で移動することにより、屋外よりもはるかに簡単に音速に近い速度を達成および維持でき、エネルギー効率が高く、長距離の迅速な輸送が可能になります。

現代の高速輸送の問題

飛行機や高速鉄道などの最新の高速輸送プラットフォームは、主に空気抵抗と抗力によって速度が制限されています。移動速度が速いほど、特定の時間枠でより多くの空気に遭遇します。この余分な空気にぶつかると、抵抗力が働き、速度を落とそうとします。余分な抵抗に対抗するには、速度をさらに上げるためにますます多くの電力を使用する必要があり、その結果、燃料の燃焼が増加し、それに伴って排出量が増加します。

空気抵抗を最小限に抑える主な方法は、空気が物体上をスムーズに流れることを可能にする高度に空気力学的な形状を設計することです。高速空気のスムーズな流れにより、空気抵抗と抗力の影響を最小限に抑えることができます。飛行機は、気圧が低く、邪魔にならないように押す空気が少なく、同じ速度で移動するのに必要な力が少ない高度で飛行することにより、直面する空気抵抗をさらに最小限に抑えます。

ハイパーループのしくみ

ハイパーループは、ほとんどの空気が吸い出された密閉チューブ内で動作するように設計されています。ハイパーループチューブが動作する提案された圧力は1ミリバールです。1ミリバールの圧力は、海面での気圧の1000分の1、または高度48キロメートルでの気圧にほぼ相当します。

注：比較のために、747の最高標準巡航高度は12.5 kmで、気圧は179ミリバールです。

一次速度制限要因を減らした後、次の問題は地面との摩擦です。ほとんどの地上車両は車輪を使用しており、摩擦が発生し、摩耗が発生します。これに代わる主な方法は、磁気浮上または磁気浮上式鉄道です。これは、実装されている列車システムでうまく機能しますが、コストが高くなります。ムスクによって提案された代替案は、空気のクッションに浮かぶポッドを含むエアキャスタースキーのセットを使用することです。この方法は、磁気浮上技術を使用するよりも大幅に安価であると同時に、チューブ内の空気圧縮の問題を最小限に抑えるのに役立ちます。

ポッドは、チューブの幅が少し広いだけなので、空気が外側を回る余地はあまりありません。これにより、ポッドは本質的に注射器のように機能し、その前の空気をますます圧縮する可能性があります。ポッドの前面にコンプレッサーファンを含めることで、必要に応じて流入する空気をエアキャスタースキーに向け直し、残りをポッドの背面から押し出して速度を維持することができます。

リニアモーターカーやレールガンに見られるものと同様のリニア誘導モーターが、提案されている加速および減速方法です。抵抗を最小限に抑えることで、ポッドは基本的にほとんどのトリップで滑ることができます。

ハイパーループの概念全体はオープンソースであり、エンジニアリングコミュニティが思いつく可能性のあるすべての改善を提案することを奨励するという考えがあります。これは優れた最終製品につながるはずですが、現在のコンセプトは最終的な形になる前に変更される可能性があることを意味します。

ハイパーループの概念に関する問題

ハイパーループの主な問題は、起点から終点まで完全に気密なチューブが必要なことです。1ミリバールの圧力は、ハードバキュームが難しすぎる現実的で効果的な中間点と見なされますが、これは依然としてチューブが気密に保たれていることに依存しています。テロ攻撃や地震などの状況でチューブが損傷した場合に何が起こるかについての説明はほとんどありません。

チューブ内の空気圧が低い場合でも、ハイパーループポッドは空気力学を考慮して設計する必要があります。これは、音速に近い速度で移動するときに、潜在的な超音速気流を回避するためです。空気圧がわずか1ミリバールであっても、音速は重要な制限速度です。超音速で現実的に移動するには、チューブを真空下に置く必要があります。

ポッドは、乗船と降車の両方で標準圧力環境に移行する必要があります。これにより、システムが複雑になり、転送に必要な時間が長くなります。

日本で特別に設計されたSCMaglev列車は、最高速度603 km / hを示しました。これは、ハイパーループの提案（1220 km / h）の約半分です。加圧管の複雑さが増すことなく、列車の容量を比較的簡単に増やすことができれば、これはハイパーループよりも実現可能な高速移動技術である可能性があります。