¿Cómo funciona Hyperloop SF-to-LA-in-30-minutes de Elon Musk?

Túnel

En julio del año pasado, Tesla y el fundador de SpaceX, Elon Musk, dejaron escapar que estaba trabajando en Hyperloop, un modo de transporte ultrarrápido que lo llevará desde el centro de Los Ángeles al centro de San Francisco en menos de 30 minutos. Esta es una distancia de aproximadamente 340 millas y requeriría velocidades de alrededor de 700 mph, o casi la velocidad del sonido. Sin embargo, quizás lo más importante es que Musk dijo que el Hyperloop solo costará alrededor de $ 6 mil millones, en comparación con el $ 60 mil millones del enlace ferroviario de alta velocidad propuesto que conecta las dos ciudades. Hasta ahora, todo va bien, excepto por un problema molesto: Musk aún no nos ha dicho cómo piensa construirlo.

Algunas de las mentes más brillantes del mundo han especulado que un tubo de vacío es la única forma de hacerlo, pero antes de que esa idea pudiera despegar, Musk dijo que el Hyperloop es no basado en un túnel evacuado. Con esa posibilidad descartada, en realidad no hay tantas formas de propulsar vagones de manera segura y económica a 700 mph (1126 kph). Además, cuando se tienen en cuenta los comentarios de Musk de que el Hyperloop 'nunca puede fallar', no necesita rieles y es 'inmune al clima', la arquitectura del sistema se convierte en un verdadero rasguño. Oh, ¿mencioné que Musk prevé que todo el sistema sea autoalimentado por paneles solares, y que de alguna manera almacena energía dentro del propio sistema, sin necesidad de baterías?

Entonces, ¿cómo podría funcionar Hyperloop?



Levitación acústica

A esa velocidad, el mayor enemigo siempre será la resistencia del aire, por lo que un túnel de vacío suele ser la solución preferida: en el vacío no hay resistencia del aire (arrastre) y, por lo tanto, esencialmente puedes moverte tan rápido como quieras. - muy parecido a una nave espacial que atraviesa la gran extensión negra. Pero no es un tubo evacuado, por lo que debe ser otra cosa. Sin mencionar que un túnel de vacío definitivamente no cumpliría con el factor 'nunca puede chocar'; Haga un agujero en un tubo de vacío, y los resultados serían realmente desordenados.

Lo que necesitamos es otra forma de reducir la resistencia de manera eficiente. Recientemente, escribimos sobre un grupo de investigación que levitaron objetos de forma arbitraria en ondas acústicas. Esta técnica involucra un fenómeno acústico llamado ondas estacionarias, esencialmente ondas que se mantienen en su lugar por interferencia. Si imbuye estas ondas con suficiente potencia (volumen) y golpea la frecuencia correcta, puede levitar un objeto. Las ondas estacionarias, como su nombre lo indica, no se mueven, peroBjörn Smedman y Charles Alexander Ambos teorizan que, si bombeas estas ondas en un bucle (que asumimos que el Hyperlazo is), y cambie ligeramente los parámetros acústicos, entonces podría ser posible llevar vehículos al borde de estas olas mientras viajan alrededor del circuito.

Resulta que, al montar en la cima de una onda de sonido, solo tienes que lidiar con la resistencia causada por la densidad del aire (lineal), que es mucho menor que la resistencia causada por la velocidad del aire (cuadrado). suficiente potencia en la onda acústica (es decir, aumentar la amplitud), la densidad del aire aumenta pero la velocidad relativa del aire disminuye. En efecto, el vehículo en la ola está parado, en referencia a su entorno. Eventualmente, a medida que la onda de sonido se vuelve cada vez más fuerte, se logra un viaje casi adiabático: un viaje que no pierde energía en absoluto en el medio ambiente a través del arrastre o la fricción.

Dentro del Hyperloop. (Crédito de la imagen: Charles Alexander)

Dentro del Hyperloop. (Crédito de la imagen: Charles Alexander)

En teoría, este proceso es tan eficiente que los paneles solares en la parte superior del circuito (¡una superficie muy grande!) Pueden alimentar el sistema. Las ondas acústicas, viajando continuamente alrededor del circuito, actuarían efectivamente como almacenamiento de energía.

Embarque y desembarque

Si bien las ondas acústicas resuelven perfectamente el bit de viajar casi a la velocidad del sonido, no explican cómo se embarcaría y desembarcaría del Hyperloop. La mejor suposición en este momento es que habrá una sección adicional en cada extremo del circuito para administrar la aceleración y la desaceleración. Para abordar el Hyperloop, se subirá a un vagón en la terminal de San Francisco o Los Ángeles, y luego se acelerará a velocidad usando un cañón de riel antes de ingresar al bucle principal. En el otro extremo, se desacelerará suavemente antes de desembarcar. Esto encaja perfectamente con los comentarios de Musk de que el Hyperloop será un 'Cruce entre un Concorde y un cañón de riel y una mesa de hockey de aire'.

Hyperloop, sección principal, más regiones de aceleración y desaceleración

Un diseño de Hyperloop propuesto, con una sección principal, más regiones de aceleración y desaceleración para el embarque y desembarque (Crédito de la imagen: John Gardi)

Finalmente, debemos tener en cuenta que existen otras formas de construir un Hyperloop. Podría resultar que Musk solo estaba tratando de ser tímido, y que en realidad se basará en algún tipo de diseño de túnel evacuado. En lugar de un vacío, el túnel podría inundarse con un gas más ligero (menos denso) como el helio, que produce menos resistencia. Debido a que todavía hay una fuerza molesta llamada gravedad que vencer en la Tierra, aún necesitaría una forma de derrotar la resistencia a la rodadura (fricción entre el vehículo y los bordes del túnel). La levitación magnética (maglev), que ha sido ampliamente probada en Japón, pronto podría estar lista para uso comercial y es la solución obvia.

Tampoco está claro cómo cualquiera de los enfoques anteriores 'nunca puede fallar'. En teoría, si haces un agujero en un Hyperloop lleno de ondas acústicas, las ondas se disiparán muy rápidamente y el vehículo se detendrá. Esto probablemente sucederá muy rápido y probablemente bastante doloroso para los ocupantes, especialmente si va a dar la vuelta a una esquina en ese momento.

Aún así, con Elon Musk listo para revelar sus planes de 'Hyperloop alpha' el 12 de agosto, finalmente podremos dejar de teorizar sobre posibles diseños y, en cambio, cambiar nuestro enfoque hacia si el plan realmente resiste las extraordinarias afirmaciones de Musk.

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