این قطار پرواز می‌کند!

روزنامه جام جم: ما در عصر فناوری‌های شگفت‌انگیز زندگی می‌کنیم. اگر شخصی بتواند در زمان سفر کند و از گذشته دور به زمان حال بیاید، قطعا دنیای امروز برایش مانند رویایی غیرقابل باور خواهد بود. البته سرعت پیشرفت در حوزه‌های مختلف بسیار متفاوت است و هنوز در برخی جنبه‌ها پیشرفت چشمگیری صورت نگرفته است؛ برای نمونه حمل‌ونقل یکی از همین حوزه‌هاست.

با وجود پیش‌بینی‌ها در قرن بیستم نسبت به سال‌های منتهی به ۲۰۲۰ میلادی، کماکان ماشین‌ها پرواز نمی‌کنند و هنوز خیابان‌ها مملو از خودروها و آسمان پهنه هواپیماهاست! ولی به‌هرحال «رویا هرگز نمی‌میرد» و در حال حاضر ما بیشتر از هر زمان دیگری به تحقق آرزوهایمان نزدیک هستیم.

هایپرلوپ (Hyperloop) یکی از فناوری‌هایی است که می‌تواند با کاهش زمان سفر و به حداقل رساندن آسیب‌های زیست‌محیطی، انقلابی در زمینه حمل‌ونقل کلان ایجاد کند. فناوری‌ای که این روزها مهندسان کشورهای مختلف از غرب آسیا تا آمریکای شمالی را درگیر خود کرده است.

این روزها همه انواع حمل‌ونقل (جاده‌ای، هوایی، آبی و ریلی) در نگاه اول گران‌قیمت، کم‌ســــرعت و مــــــخرب محیط‌زیست به‌نظر می‌رسند. به‌ویژه حمل‌ونقل جاده‌ای که نقاط ‌‌ضعف عمده آن، انتشار دود و آلاینده‌ها و همچنین نبود ثبات در نرخ سوخت است. آسیب‌های زیست‌محیطی ناشی از مصرف بی‌رویه انرژی، روزبه‌روز شدت می‌گیرد و حمل‌ونقل انبوه نیز در سال‌های پیش‌رو اوضاع بسیار وخیمی خواهد داشت. حمل‌ونقل ریلی به‌طور نسبی کارآمدتر بوده و با محیط‌زیست مهربان‌تر بوده؛ اما بسیار کند و پرهزینه است و نمی‌تواند به‌صورت کلان مورد استفاده قرار گیرد. حمل‌ونقل هوایی فراصوت (Supersonic Transport) گزینه‌ای است که در عین سریع بودن، نمی‌توان از آن در مسافت‌های کمتر از 1500 کیلومتر استفاده کرد؛ زیرا در این‌صورت هواپیما پس‌از برخاستن از باند فرودگاه مبدأ تقریبا بلافاصله باید آماده نشستن در فرودگاه مقصد شود! درواقع بیشترین زمان سفر، صرف بلند شدن و فرود آمدن هواپیما خواهد شد که اتفاقا کندترین قسمت‌های پرواز نیز محسوب می‌شود.

با توجه به همه این مشکلات، هدف فناوری هایپرلوپ ایجاد بستری برای حمل‌ونقل سریع و مقرون‌به‌صرفه برای مسافت‌هایی در حد متوسط است.

بر اساس مطالعات صــورت گرفته، با اجرایی‌شدن طرح هایپرلوپ اشتغالزایی زیادی ایجاد می‌شود؛ همچنین آمار تصادفات جاده‌ای کم شده و مصرف سوخت نیز کاهش می‌یابد. این مطالعات نشان می‌دهد هزینه احداث خط راه‌آهن ریلی برای قطارهای پرسرعت بین‌شهری، حدود 40 درصد بیشتر از هزینه ساخت مسیر ویژه برای قطار هایپرلوپ است!

رقابت در مسیر بهره‌برداری از هایپرلوپ

اگرچه ایده اولیه هایپرلوپ از ایلان ماسک است اما شرکت اسپیس‌ایکس هنوز هایپرلوپی را به مرحله تجاری شدن نرسانده است.

البته این شرکت توانسته با برگزاری مسابقات دوره‌ای در مسیر آزمایشی‌اش محیطی برای رقابت طرح‌های دانشجویی در مسیر توسعه این فناوری فراهم کند. این رویداد این امکان را فراهم می‌کند که بهترین طراحی بتواند وارد مرحله تولید و تجاری شدن شود.

«کوئینتِرووان» (Quintero one) قطار هایپرلوپ شرکت فناوری‌های حمل‌ونقل هایپرلوپ است. این قطار با پنج تن وزن و ۳۲ متر طول، از نوعی مواد فیبرکربن پیشرفته و اختصاصی به نام ویبرانیوم ساخته شده است.

این پوشش فیبرکربنی به صورت دولایه ساخته شده و در آن از حسگرهایی برای سنجش میزان گرانش و سایر موارد مورد نیاز استفاده شده است. دو لایه بودن این پوشش موجب می‌شود اگر به هر دلیلی لایه اول دچار آسیب شد، لایه دوم امنیت محفظه را تا رسیدن به مقصد حفظ کند.

طرح کوئینترووان برای اولین‌بار در آبان ۱۳۹۷/ اکتبر ۲۰۱۸ به‌طور رسمی رونمایی شد و چشم‌اندازی از چگونگی ساختار کپسول مسافران و به‌طور کلی حمل‌ونقل با فناوری هایپرلوپ را ارائه داد. به گفته مدیرعامل شرکت اچ‌تی‌تی (HTT) ،‌ این قطار هایپرلوپ در سال آینده آماده ارائه خدمات به مسافران خواهد بود.

سایت آزمایشی دِو لوپ (DevLoop) شامل مسیری ۵۰۰ متری است که برای آزمودن قطارهای هایپرلوپ در صحرای نِوادا واقع در ایالات متحده ساخته شده است.حال به‌نظر می‌رسد این سایت در آستانه بهره‌برداری قرار گرفته است و تیم‌های مطالعاتی در حال نتیجه‌گیری از تحقیقات‌شان هستند. این تیم‌ها در قالب چالشی سه‌ساله برای دستیابی به بیشترین رکورد سرعت و شتاب در زمینه هایپرلوپ با یکدیگر به رقابت پرداختند. علاوه بر تداوم در رشد و توسعه جنبه‌های مهندسی و تولید، کار ساخت مسیر برای قطارهای هایپرلوپ نیز به‌خوبی در حال انجام است. دو شرکت به‌نام‌های فناوری‌های حمل‌ونقل هایپرلوپ (Hyperloop Transportation Technologies) و ویرجین‌هایپرلوپ‌وان (Virgin Hyperloop One) که نقش اصلی را در این زمینه بازی می‌کند، همچنان درگیر مسائل مربوط به ایمنی و تنظیم مقررات هستند و از تلاش و مذاکره با دولت آمریکا و سایر کشورهای جهان برای دستیابی به یک قرارداد اجرایی برای ساخت مسیرهای قطار هایپرلوپ دست برنمی‌دارند!

اخیرا سازمان بلک اند ویچ (Black & Veatch) به سفارش ایالت میزوری، تحقیقات مستقلی را منتشر کرده است که اعتبارات لازم برای ساخت یک مسیر بین ایالتی با 70 انشعاب را به‌دست آورده است. طرحی که هدف آن کاهش زمان مسافرت از 5/3 ساعت به 28‌دقیقه است! اگر این طرح عملیاتی شود، یک پیروزی بزرگ برای شرکت ویرجین محسوب خواهد شد. علاوه بر ایالت میزوری، کلرادو نیز در نیمه راه طراحی یک مسیر ویژه هایپرلوپ است و هر دو شرکت اچ‌تی‌تی و ویرجین ارزیابی‌های متعددی را در این خصوص انجام داده‌اند.

طرح تجاری طراحی شده توسط این شرکت‌ها در خارج از ایالات متحده نیز درحال انجام است و کشورهایی نظیر امارات متحده عربی، عربستان، هند، چین و اوکراین از جمله مشتریان این دو شرکت برای ساخت مسیرهای قطارهای هایپرلوپ هستند.

مسیر پیش‌روی هایپرلوپ

دِرک آلبورن (Dirk Ahlbon) مدیرعامل شرکت اچ‌تی‌تی اعلام کرده است آنها در پنج‌سال گذشته درحال همکاری با شرکت‌ها و افرادی حرفه‌ای بوده‌اند تا دانش و فناوری‌های مختلف در این حوزه را گردآوری کنند. به عقیده او این‌کار بسیار معقول‌تر از آن است که همه چیز را از صفر شروع کنند و به‌قول معروف «نباید چرخ را از ابتدا اختراع کرد»! همچنین وی اشاره کرده‌است که تلاش این شرکت، یافتن فناوری‌هایی است که صرفه اقتصادی داشته باشند. درواقع هدف آنها این نیست که بتوانند به سرعت صوت حرکت کنند، بلکه می‌خواهند چیزی بسازند که از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه باشد.

شرکت اچ‌تی‌تی حین رونمایی از کوئینترو در مهر ۱۳۹۷/ اکتبر ۲۰۱۸ رسما اعلام کرد این شرکت در سال ۱۳۹۸/ ۲۰۱۹ ساخت مسیر قطار هایپرلوپ در شهر ابوظبی را آغاز خواهد کرد.
گرچه اچ‌تی‌تی و رقیب اصلی آنها (ویرجین هایپرلوپ وان)، هر دو از پیشرفت طرح‌هایشان بر اساس برنامه‌ریزی‌های صورت گرفته کاملا اطمینان دارند، اما درخصوص انجام یک طرح زیربنایی برای ساخت مسیر ویژه قطار هایپرلوپ بسیار محتاط هستند! زیرا بر اساس محاسبات مهندسی انجام شده اگر این مسیرها روی بستری از فناوری‌های موجود بنا شود، کارآمدتر و اقتصادی‌تر
خواهد بود.

گلوگاه‌های مسیر

به عقیده کریستن هامر، مدیر بخش مهندسی مواد شرکت ویرجین هایپرلوپ وان، فناوری هایپرلوپ در اصل یک طرح زیربنایی غیرنظامی، مانند ساختن پل یا تونل زیرزمینی است؛ با این تفاوت که در این فناوری، کپسول‌ها از خیلی جهات شبیه یک سفینه فضایی طراحی شده‌اند! همچنین از نظر او، هایپرلوپ بسیار بیشتر از آنچه مردم فکر می‌کنند قابل اجرا و عملی است.

در حقیقت اکثر سازوکارهای جدید برپایه سازوکارهای موجود بنا می‌شوند؛ این هنر ترکیب و تلفیق اجزای مختلف آنها به روشی منحصربه‌فرد است که چالش اصلی محسوب می‌شود. برای مثال چگونگی عملکرد مواد مختلف در شرایط خلأ، دانش و سازوکاری است که وجود دارد. اما این‌که چگونه یک موتور توانایی تحمل این فشار را دارد یا این‌که در شرایط خلأ چگونه مشخصه‌های الکتریکی تغییر می‌کند، باید محاسبه شود.

حتی انتخاب مواد مناسب برای ساخت خود کپسول‌ها هم نیازمند مطالعات مهندسی ویژه‌ای است. مشخصه‌های داخلی باید تحمل تغییرات دمایی مختلف را داشته باشند، درحالی‌که مواد به‌کار رفته در قسمت‌های بیرونی باید بتوانند از مشخصه‌های خارجی در برابر عواملی مانند خوردگی، زنگ‌زدگی و گرمای محیطی (گرمای ناشی از نور خورشید یا خود سازوکار هایپرلوپ) حفاظت کنند.