Hyperloop: утопия или реальность?

Концепция суперскоростного транспорта – Hyperloop (гиперпетля), – выдвинутая американским учёным и бизнесменом Илоном Маском, вот уже четыре года вызывает жаркие споры в кругах экспертов и общественности.

Модель «гиперпетли» предполагает создание специальной инфраструктуры (наземного трубопровода) для движения «вакуумных поездов», оснащённых линейным электродвигателем, со скоростью движения до 1220 км/ч. Насколько реальна данная концепция? Возможно, это очередная утопия, почерпнутая из фантастической литературы прошлого столетия? Попытаемся вместе ответить на данные вопросы, рассмотрев позиции сторонников и противников Hyperloop.



Илон Рив Маск родился 28 июня 1971 года в Претории, столице Южно-Африканской Республики, в интернациональной семье. Отец, Эррол Маск, уроженец Трансвааля, работал инженером-электромехаником на одном из заводов, а мать, Майя Гальдеман, родившаяся в Канаде, занималась частной врачебной практикой.

Детские годы будущего учёного и бизнесмена демонстрируют упорство и готовность идти по неизведанному пути. Уже в 10 лет он заинтересовался компьютерным программированием и в 1983 году создал видеоигру Blaster, за которую журнал PC and Office Technology выплатил ему гонорар 500 долларов, большую сумму по тем временам.

Окончив государственную школу и получив «по праву крови» канадское гражданство в июле 1989 года, он отправился в Кингстон, штат Онтарио. Здесь Маск поступил в Университет им. Королевы Виктории, однако после двух лет обучения перевёлся в Пенсильванский университет в США. В 1993 году получил степень бакалавра наук по физике.

В 1995 году, после череды неудачных проектов в аспирантуре Стенфордского университета, Маск основал компанию Zip2, целью которой было продвижение печатных СМИ в зарождающемся Интернете. Zip2 был первым в мире агрегатором новостных сообщений.

В дальнейшем Илон Маск занимался проектом денежных переводов PayPal и Space X, попыткой реанимации американской космической отрасли на новых, инновационных началах. Эти идеи принесли молодому учёному и новатору всемирную славу. Тем не менее он не остановился на достигнутом, а стал периодически генерировать нестандартные инициативы, вызывающие неоднозначную реакцию в обществе.

В 2013 году Илон Маск опубликовал статью о возможности создания высокоскоростной транспортной системы, основанной на трубах с переменным давлением, позволяющих перемещать подвижной состав, специально адаптированный под инфраструктуру.

Маск попытался реанимировать старую идею о «вакуумном поезде», почерпнутую из фантастической литературы, хотя в полной мере и не воспроизводя её. Согласно его задумке, Hyperloop должен был перевозить пассажиров из Сан-Франциско в Лос-Анджелес со скоростью более 1200 км/ч – быстрее, чем самолётами. Данный проект, по задумке автора, позволит сократить путь между мегаполисами до 30 минут. Для сравнения, высокоскоростной поезд по строящейся CHSR (California High-Speed Rail, Калифорнийская высокоскоростная железная дорога) преодолеет такое же расстояние за 2,5 часа. Энергообеспечение системы должно быть основано на солнечных батареях (Калифорния является одним из лидеров в мире по количеству солнечных дней в году: например, в Сан-Франциско солнечная погода наблюдается 260 дней). Инфраструктура потребует небольшого количества земельных участков, да и с точки зрения ценовой политики Hyperloop является более удобным видом транспорта для пассажиров, считает Илон Маск.

Впервые о «вакуумных поездах» писал в 1910-е годы Роберт Готтард, писатель-фантаст и пионер ракетостроения на Западе. Его концепт «вакуумного поезда» предполагал, что такой подвижной состав будет перемещаться по герметически закрытым трубам, лишённым воздуха. Таким образом, поезда не будут претерпевать воздействия давления, способного уменьшить скорость движения. Готтард также предложил использовать в качестве движущей силы магнитную левитацию для увеличения скорости до 1600 км/ч.

Этот проект и другие разработки в области использования пассажирских трубопроводов вдохновили футуристическое искусство. Тем не менее никто не попытался построить прототип готтардской машины, поскольку долгое время считалось невозможным сохранение вакуума в тоннеле длинной протяжённости. В таком случае направляющий агрегат должен оказывать силу, преодолевающую давление, чтобы уменьшить эффект действия даже небольшого количества молекул воздуха, так или иначе остающихся в трубе. И даже самая маленькая щель способна серьёзным образом сказаться на движении «вакуумного поезда».

По этой причине Hyperloop не является по-настоящему «вакуумным поездом». Напротив, Илон Маск считает, что остающийся воздух можно использовать в качестве движущей силы путём оказания на него давления, превышающего атмосферное в тысячу раз. Таким образом можно будет сохранять сопротивление воздуха на достаточно низком уровне, чтобы «вакуумный поезд» двигался без технических остановок.

Справедливости ради стоит отметить, что все инвесторы и новаторы в некоторой степени стоят на плечах гигантов: в идеях Маска действительно есть рациональное зерно, но проект Hyperloop имеет отдалённое отношение к старым идеям о транспортной пневматической трубе Готтарда.

Сочинения Роберта Готтарда о новом виде транспорта лежали под сукном примерно 30 лет и были обнаружены только после его кончины в 1945 году. В патенте, который он получил посмертно, описываются фактически принципы работы Hyperloop (однако он предлагал использовать реактивные, а не электрические моторы) и специальный аппарат для минимизации негативных последствий давления воздуха вокруг транспортных капсул. Готтард также писал о возможном использовании «воздушных подшипников», однако данная идея кардинальным образом отличается от Hyperloop.

Кстати, сегодня пересматривают и Маска, предлагая сокращение давления воздуха в трубах.




Концепция «гиперпетли» и её автор после общественной огласки сразу подверглись критике со стороны представителей научного сообщества и бизнеса. Главным образом недовольство идеями Маска обращено скорее на финансовую составляющую проекта, нежели на физику.

Наиболее жёсткую позицию в отношении Hyperloop выразил профессор урбанистики и публичной политики Гарвардского университета Хосе Гомес-Ибанес. «Меня крайне удивляет то, как довольно умные люди покупаются на подобные утопические истории. Я не могу понять, в чём же заключается преимущество «гиперпетли» перед авиацией: даже по теоретическим подсчётам, для развития заявленной скорости эксплуатация одного экземпляра Hyperloop-транспорта должна быть в 5,5 раза дороже содержания самого быстрого сверхзвукового самолёта. Кроме скорости в чём же заключается выгода проекта?» – задаётся вопросом политолог.

Британский специалист в области транспорта Арон Леви через несколько дней после презентации Hyperloop написал в общенациональной газете Guardian, что идеи Маска не релевантны для междугороднего сообщения. Ему стоит умерить аппетиты: «Если Маск действительно хочет строить виадуки со сложной инфраструктурой стоимостью $5 млн за километр, то ему следует сменить акценты проекта и предложить его как новый вид городского транспорта. Вполне возможно, такая инфраструктура может использоваться как альтернатива фуникулёрам и метрополитенам, конкуренция со стороны железной дороги и авиатранспорта всё равно будет сохраняться, в т.ч. из-за особенностей устройства подвижного состава. Потребитель выбирает в первую очередь комфорт».

Некоторые критики видят в идее Илона Маска попытку проведения успешной медиакампании со стороны недобросовестных представителей транспортной отрасли. Они прежде всего выступают против информационного раздувания Hyperloop как инструмента отвлечения общественности от решения реальных проблем транспортного комплекса страны.

По словам Женевьевы Джулиано, профессора кафедры транспорта Государственного университета Южной Каролины, концепция скоростного транспорта должна существовать как идея, но вместо фантазий «вакуумного поезда» стоит всерьёз заняться развитием высокоскоростных железных магистралей, которые США безуспешно пытаются реализовать последние 20 лет.

Мнению госпожи Джулиано вторит начальник строящейся ВСМ «Калифорния» Лиза Эллей: «Перспективы Hyperloop заманчивы, но до сих пор не было предоставлено адекватного научного и технологического обоснования концепции. В этом отношении высокоскоростной железнодорожный транспорт – технология, оправдавшая себя уже достаточно давно во всём мире. Не стоит рисковать во время мирового кризиса».

Более конструктивные возражения звучат со стороны представителей бизнеса и лиц, тесно связанных с изучением рыночной экономики. «В рамках бюджетов больших транспортных проектов должен соблюдаться баланс трёх составных элементов: строительства, функционирования и окупаемости», – утверждает Джон Макомбер, эксперт в области урбанистики и недвижимости Гарвардской бизнес-школы, аналитического центра Министерства транспорта США. – Последний аспект данной схемы (окупаемость. – Ред.) крайне сложно определить, в особенности ввиду возрастающей стоимости материалов и оборудования, необходимых для строительства магистрали и эксплуатации подвижного состава. Именно поэтому масштабные транспортные проекты обычно реализуются при поддержке правительства, а не частного сектора, поскольку быстрой прибыли такие стройки не дают. Между тем авторы концепции Hyperloop выступают против государственного финансирования. В этом я вижу главную ошибку Маска».

Мнение пассажиров о проекте выразил аналитик и известный британский публицист Рене Лаванши в статье Guardian «Прости, Илон Маск, – твой Hyperloop уехал в никуда»: «Создаётся впечатление, что Маск совершенно не думает о пассажирах. Маленькая, узкая капсула с высотой потолка 1,6 метра, близко расположенные сиденья… Вполне вероятно, автор идеи живёт в параллельной реальности: в практически полусогнутом состоянии недвижимый пассажир не сможет проехать и получаса, особенно учитывая отсутствие туалета».

Итак, что говорят об идее Маска? Во-первых, физика Hyperloop практически не обсуждается в негативном ключе в публичном дискурсе. Вполне вероятно, ведутся дискуссии в среде консервативной науки в рамках текущей парадигмы, но они не выходят в публичное поле. Во-вторых, специалисты в области организации транспорта упрекают Маска в дороговизне концепции и наличии существенных минусов, препятствующих победе «вакуумного поезда» в конкурентной борьбе против ВСМ и авиамаршрутов. Наконец, будущие пассажиры обращают пристальное внимание на равнодушие к их потребностям: Hyperloop видится противникам проектом с односторонним движением, «идеей ради идеи».



Между тем внутри США и за их пределами есть немало сторонников концепции «гиперпетли», прилагающих все возможные усилия для ускорения реализации проекта по всему миру.

Министр транспорта США второго правительства Барака Обамы (2013–2017) Энтони Фокс, встречаясь в январе 2016 года с участниками Hyperloop Pod Competition, отметил, что федеральное правительство намерено всячески поддерживать идею нового вида транспорта, несмотря на возражения самого Маска по поводу государственного финансирования. «Идея Hyperloop – достаточно зрелая и своевременная, для утверждения которой требуются многочисленные тестирования, – отмечает политик. – Мы не должны сразу говорить «нет» любым инновациям, но должны заставить новаторов сделать всё, чтобы оправдать наше доверие».

Заметим, что министр транспорта США Элен Лан Чао не столь оптимистична в оценках. Новая администрация США вряд ли будет оказывать поддержку Hyperloop, поскольку Илон Маск занял враждебную позицию в отношении Дональда Трампа.

Сторонником Hyperloop является депутат австралийского парламента, глава Постоянного комитета по инфраструктуре, транспорту и градостроительству Джон Александер. Впервые в практике внедрения новейшей транспортной технологии именно он, а не представители бизнеса или конструкторских бюро выступил с инициативой строительства магистрали Сидней – Мельбурн с использованием «вакуумных поездов» в качестве подвижного состава. По его мнению, создание высокоскоростных магистралей позволит децентрализовать существующие городские агломерации, придать новый импульс бюджетному индивидуальному жилищному строительству и снизит необоснованно высокую стоимость аренды жилых и коммерческих помещений в двух мегаполисах.

Аргументация сторонников Hyperloop основана на необходимости предоставления возможности тестирования нового вида транспорта. Только после этого можно будет детально разбирать позитивные и негативные стороны концепции, считают представители инновационного лагеря.



Илон Маск предложил принцип конкурентного соревнования нескольких конструкторских бюро при подготовке Hyperloop.

В 2013 году было решено создать компанию Hyperloop Transportation Technologies Inc. (HTT), ключевыми фигурами которой являются один из учредителей JumpStartFund Дирк Алборн и президент SpaceX Гвинн Шотвелл. Оттолкнувшись от первоначальной идеи Маска, Hyperloop Technologies решила сосредоточиться прежде всего на транспортировке грузов, а не людей. Высокоскоростная «каргопетля» может протянуться как над землёй, так и под водой. Представьте себе подводные переплетения стальных труб, по которым на скоростях, близких к скорости звука, перемещаются контейнеры.

Бизнес-модель компании уникальна: она объединяет волонтёров, которые трудятся бесплатно, рассчитывая в случае успеха на долю возможной выручки с проекта. На 2017 год проект собрал около 200 добровольцев из Cisco Systems, Boeing, Гарвардского университета и Школы архитектуры и дизайна Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Сотрудничество такой массы людей основано на том, что проект разбит на мелкие задачи для совершенствования специализации труда. Взаимодействие участников обеспечивается с помощью Google Docs и еженедельных групповых видеоконференций. «На определённом этапе нам понадобятся сотрудники на полную ставку и финансовая поддержка, – говорит генеральный директор компании Дирк Алборн, – но пока система работает хорошо». HTT продемонстрировала свои разработки на транспортных выставках в Дубае и Йоханнесбурге в 2016 году и получила позитивные отклики инвесторов.

Другую модель реализации «вакуумного поезда» предлагает компания Hyperloop One (HO). Как пояснил вице-президент компании Кнут Зауэр, трудность не в физике, а в деталях: Илон Маск изначально предложил использовать эффект воздушной подушки, на которой должен парить поезд, но в Hyperloop One отказались от этой идеи, поскольку «это слишком сложно и дорого». Руководство HO решило разрабатывать технологию пассивной магнитной левитации, которую изначально разработали в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в 1980-х годах. «Эта технология предполагает, что мы двигаем постоянные магниты с достаточной скоростью над проводящей поверхностью. Тем самым создаётся эффект левитации. Используя его определённым образом, мы продвинулись гораздо дальше», – разъясняет Кнут Зауэр.

Также для Hyperloop One сейчас важно разработать систему для переключения движения между вакуумными трубами. Это даст возможность без торможения «съезжать» с магистральной трубы или «въезжать» на неё, чтобы можно было проложить путь «от точки до точки» без пересадок. И всё это должно работать на огромных скоростях.

Кнут Зауэр надеется, что уже в начале 2017 года удастся «показать, что с инженерной точки зрения проект не является фикцией».

Второй важной вехой станет 2020 год, когда Hyperloop One планирует продемонстрировать в действии новую транспортную систему. Однако, так же как и у HTT, первый поезд повезёт не пассажиров, а грузы.
«Мы уже сейчас видим интерес потенциальных заказчиков к таким перевозкам. Другая задача больше связана с перспективами бизнеса: в ближайшие 6–9 месяцев станет понятно, какой из проектов Hyperloop будет воплощён к 2020 году. Для того чтобы сделать выбор, нужно проанализировать возможности финансирования, доступность технического воплощения, регуляторный и инвестиционный климат», – отметил Зауэр.

Руководитель Hyperloop One отмечает, что инфраструктура, необходимая для «гиперпетли», будет дешевле, чем для современных высокоскоростных поездов. Во-первых, из-за меньшей длины транспортных путей. Во-вторых, вся транспортная система будет намного легче: поезд весит около 600 тонн, а капсула на 40–45 человек весит примерно как небольшой частный самолёт – 20–25 тонн. Если строить мост, расход бетона и стали будет несопоставимо больше.

Третьей инициативой Hyperloop является Transpod, представленный профессиональному сообществу на Innotrans Rail Show в Берлине в сентябре прошлого года. Группа учёных из Торонто (первоначально Transpod носил имя Hyperloop Toronto) во главе с Себастьяном Гендроном и директором компании по исследованиям Райаном Янзеном продемонстрировали технологическое обоснование аппарата Mark I.

Руководители проекта намерены добиться государственной поддержки со стороны правительства Канады и аэрокосмического сообщества страны, в чём им оказывает активную помощь компания Bombardier Inc.

Как отмечает Себастьян Гендрон, хотя проект и носит имя Илона Маска, сам он не разделяет «фантастического энтузиазма большинства в транспортной и космической отрасли по поводу его проектов». К 2020 году Transpod намерен разработать рабочий прототип подвижного состава. Глобальной задачей проекта Гендрон считает строительство «гиперпетли» между всеми большими городами Канады.
«Вполне вероятно, что постепенно цены на нефть достигнут дна. Тем не менее, они скоро вновь стремительно возрастут, что вызовет активный спрос на энергосберегающий скоростной транспорт», – утверждает Гендрон.

Однако ряд экспертов не разделяют оптимизма руководителя Transpod. Мэттью Симьятыски (Matthew Siemiatycki), доцент Торонтского университета, эксперт в области градостроительства и транспорта, опасается, что реализация концепции Transpod усугубит ситуацию в логистике и городском планировании, в случае если им удастся связать Канаду сетью «гиперпетли». «Каким образом они построят инфраструктуру, это – один вопрос, а другой – как они собираются формировать транспортно-пересадочные узлы и интегрировать их в пространство жилой, коммерческой и промышленной застройки?» – задаётся вопросом учёный.

Разными путями три компании пытаются реализовать масштабный проект Hyperloop. Наличие независимо друг от друга работающих конструкторских бюро, связанных одной мечтой, мотивирует не только внутреннюю конкуренцию, но и ускоряет выход на прикладное выражение идеализированной концепции.



15 июня 2015 года SpaceX, возглавляемый Илоном Маском, объявил о начале отбора проектов для участия в конкурсе Hyperloop Pod Competition (HPC). В качестве цели конкурса было обозначено привлечение молодёжи к реализации концепции Hyperloop и создание прототипа полноразмерной капсулы. Участники должны были пройти три этапа состязаний: теоретическое обоснование, разработка модели и её испытание. В адрес жюри поступило 1,2 тыс. заявок, присланных из самых разных стран мира. К сожалению, Россия не была представлена в состязаниях. В финал вышли 30 проектов, но только 26 команд предоставили готовые макеты подвижного состава.

31 января 2017 года состоялся заключительный этап HPC. Жюри определило победителей конкурса по итогам тестов, состоявшихся на специальном полигоне в калифорнийском Хоторне. Конкурсные модели должны были пройти испытание в специальной 1,6-километровой трубе, проложенной рядом с офисом SpaceX. Однако из всех участников полностью прошли тестирование лишь три команды. Остальным, как уверяют очевидцы, просто не хватило времени на подготовку.

В итоге победителем конкурса в номинации «Скорость» стала команда Мюнхенского технического университета. Транспортное средство, созданное немецкими специалистами, смогло разогнаться до 940 км/ч. Абсолютным победителем признана команда из Технического университета Делфта (Нидерланды), представившая на конкурс аппарат под названием Delft Hyperloop, который в теории способен развить скорость 1200 км/ч. Голландский проект был отмечен как самый технологичный, получив награду Pod Innovation Award ещё на стадии оценки дизайна.

Победители конкурса получили награды в виде миниатюрных капсул, напечатанных на 3D-принтере и подписанных лично Илоном Маском. Летом этого года состоится дополнительный этап конкурса, где определится окончательная концепция подвижного состава.



Конкурентное соревнование конструкторских бюро проекта Hyperloop уже начинает приносить плоды, выраженные в количестве испытаний будущих транспортных капсул.

12 мая 2016 года в Hyperloop One провели успешные испытания транспортной системы для «вакуумного поезда»: управляемая электромагнитами тележка на колее в пустыне Невада достигла скорости 160 км/ч. Двигатель разогнал платформу размером с автомобиль, на которую впоследствии должна быть установлена капсула, а затем затормозил в водяную преграду. Как утверждает исполнительный директор Hyperloop One Роб Ллойд, испытание показало, что концепцию такого способа передвижения можно реализовать на практике, но до «товарного» вида ещё достаточно далеко.

28 мая прошлого года Hyperloop Transportation Technologies на Фестивале исследователей в Вене представила фрагмент будущей капсулы. Материал состоит из углеродного волокна (вибраниум) и большого количества датчиков, которые по беспроводному соединению передают информацию о целостности конструкции и температуре.

Директор компании Дирк Алборн сообщил, что вибраниум «прочнее алюминия в восемь раз и стальных аналогов в десять раз». По его словам, двухслойный корпус и вибраниум будут использованы в конструкции капсулы для повышения безопасности движения.

Таким образом, шаг за шагом начинает вырисовываться реальная картина будущего подвижного состава и инфраструктуры Hyperloop. Одновременно ведётся активная работа по привлечению инвесторов.



В марте 2016 года Hyperloop Transportation Technologies объявила о подписании с правительством Словацкой Республики договора о строительстве Hyperloop-узла Вена – Братислава – Будапешт. Конкретные временные рамки реализации проекта глава компании Дирк Алборн не обозначил, сославшись на то, что несколько важных факторов ещё остались неучтёнными. Окончательно смета проекта будет утверждена после совместного заседания с представителями Евросоюза и словацкими инвесторами.

Для обеспечения большей привлекательности проекта 18 января 2017 года компания заключила соглашение с чешским городом Брно по изучению возможности присоединения поселения к будущему транспортному узлу Братиславы. Правовая база будущего центральноевропейского транспортного узла обрастает всё новыми соглашениями и меморандумами.

Азиатское направление взяла на себя Hyperloop One. В ноябре прошлого года подтвердилась информация о подписании между Управлением по дорогам и транспорту Дубая и компанией Hyperloop One контракта, в результате которого в ОАЭ будет возведена линия Дубай – Абу-Даби.

Hyperloop One уже работает в Дубае над технико-экономическим обоснованием проекта транспортировки грузов в порте Джебел-Али. На пресс-конференции были показаны будущие промежуточные остановочные пункты маршрута, но финансовые подробности не озвучены. По условиям сделки Hyperloop One будет работать с McKinsey и Bjarke Ingels Group (BIG) над детализацией инженерной документации.

В предыдущих докладах было высказано предположение, что новая транспортная система сможет сократить время в пути между Абу-Даби и Дубаем до 12 минут. Согласно новым данным Hyperloop One, из Дубая в Эр-Рияд можно будет добраться за 48 минут, в Доху – за 23 минуты, в Маскат – за 27 минут.

В запасе Hyperloop One также есть соглашение сентября 2016 года с администрацией финского города Сало о строительстве пограничного «гиперперехода» между Финляндией и Швецией.

Четыре года активной работы конкурирующих компаний, конкурсные отборы и сотрудничество с муниципалитетами по всему миру так или иначе придают формату Hyperloop большую значимость в транспортной дискуссии. Для того чтобы концепт «вакуумного поезда» вышел на повестку дня, создателям и разработчикам необходимо вести открытую дискуссию на трёх главных уровнях реализации процесса: научном, экспертном и потребительском.

Янош Станкович