Путешествие к центру Земли. Пять проектов сверхбыстрых поездов

В американском Лас-Вегасе прошли первые испытания капсулы транспортной системы Hyperloop с пассажирами. Она разогналась до 172 км/ч в 500-метровом отрезке трубы. А в будущем этот вакуумный поезд, концепт которого в 2013 году представил Илон Маск, сможет достигать скорости 1,2 тыс. км/ч.

"АиФ" рассказывает о проектах сверхбыстрых поездов, до которых додумалось человечество.

Магнитная левитация

Нашу планету, словно муху, угодившую в паутину, опоясывают сотни тысяч километров железнодорожных путей. Их строили десятилетиями, и очевидно, что транспортные компании, эксплуатирующие эту инфраструктуру, будут выжимать из неё максимум, разрабатывая новые модели поездов для увеличения скорости передвижения. Но законы физики не изменишь: какой бы обтекаемой формы ни был локомотив, он будет сталкиваться со встречным сопротивлением воздуха, а трение колёс о рельсы будет забирать часть энергии.

Высокоскоростным наземным транспортом принято называть поезда, развивающие скорость более 200 км/ч по существующим путям или более 250 км/ч — по специально проложенным. Эксперты предполагают, что транспорт будущего станет монорельсовым, а наиболее перспективной технологией считают магнитную подушку, или магнитную левитацию, которая и дала название таким поездам: маглев.

Впервые идея поезда на магнитной подушке была высказана около ста лет назад. Преимущества технологии в значительном уменьшении трения, невысоком энергопотреблении и низком уровне шума. Маглев движется, используя силу электромагнитного поля. В основе идеи — свойство одинаковых полюсов магнитов отталкиваться друг от друга. Только в конструкции поезда используются электрические магниты, а не обыкновенные. Между рельсом и вагонами возникает зазор, и состав будто парит над путями. Вне зависимости от массы, он соприкасается с ними. Конструкция маглева такова, что он как бы обхватывает монорельс, это исключает возможность схода состава.

Разработка поездов на магнитной подушке ведется во многих странах мира, но более всего преуспели Германия, Япония, Китай и Южная Корея. В Шанхае была построена первая в мире коммерческая линия на магнитном подвесе. Её ввели в эксплуатацию в 2004 году. Протяжённость трассы — 30 км, поезд преодолевает её за 7 минут 20 секунд, разгоняясь до 431 км/ч.

Но мировой рекорд скорости среди поездов принадлежит японскому маглеву. В апреле 2015 года в ходе испытаний в префектуре Яманаси состав с вагонами развил скорость в 603 км/ч. Инженеры уверены, что поезда на магнитной подушке могут стать полноценной альтернативой воздушному транспорту. В июне этого года в Китае испытали поезд, который разгоняется до 600 км/ч и способен преодолевать расстояние в 1500 км (столько между Пекином и Шанхаем). С учётом прохождения всех процедур в аэропорту это будет быстрее, чем лететь самолётом.

В трубе без воздуха

Следующий шаг с целью повышения скорости напрашивается сам собой: загнать поезд на магнитной подушке в трубу, из которой откачан воздух. Тогда на него не будет действовать ни сопротивление воздуха, ни трение. Это и есть вакуумный поезд. Впервые такую идею высказали (и даже запатентовали) в первой половине XIX века. Но технически реализовать её очень сложно, до этого дошло только в нынешнем столетии.

Сейчас вакуумный поезд перестаёт казаться фантастикой. В том числе благодаря Илону Маску. Летом 2013 года он представил концепцию транспортной системы Hyperloop. Предприниматель пообещал, что новый транспорт будет перемещаться в 2 раза быстрее самолёта. Согласно первоначальной идее, пассажирский Hyperloop будет двигаться в трубопроводе диаметром 2,23 метра, а пассажирско-грузовой — в трубопроводе диаметром 3,3 метра. В нём люди смогут путешествовать со своими автомобилями, как на морских паромах.

По задумке Маска, в трубе необязательно создавать полный вакуум, достаточно будет так называемого форвакуума. Это состояние газовой среды, при котором давление не опускается ниже 0,1% от атмосферного. А из оставшегося разреженного воздуха движущаяся капсула должна извлекать пользу: если не использовать эффект магнитной левитации, можно направлять встречный поток под вагон, чтобы снизить трение и заставить его «парить».

Предполагается, что поезд Hyperloop будет развивать скорость от 480 до 1220 км/ч. На дорогу от Нью-Йорка до Вашингтона уйдёт полчаса. В 2016 году компания Hyperloop One (над проектом работают несколько компаний, сам Илон Маск является лишь автором идеи) провела первое испытание двигателей в Лас-Вегасе. Прототип поезда разогнался до 180 км/ч почти за секунду. В 2017 году были проведены тесты в Неваде. В том же году удалось разогнать капсулу до 310 км/ч, а чуть позже — до 387 км/ч. А недавние испытания в Лас-Вегасе стали первыми, где участвовал экипаж. В будущем в вагонах будут сидеть не два человека, как сейчас, а 28.

В мире существуют и другие проекты вакуумных поездов. В том же Китае в апреле следующего года планируют протестировать рельсовый транспорт в подземном тоннеле с пониженным давлением воздуха. Ожидается, что он будет способен развивать скорость в 1000 км/ч. Есть проект подводного тоннеля между Хельсинки и Таллином, где также должен курсировать вакуумный поезд Sonicloop. Наконец, давно ведутся разговоры о возможном строительстве подводного трансатлантического тоннеля, который соединит США и Великобританию. Разумеется, он будет предназначен для сверхскоростных (вероятно, сверхзвуковых) поездов. А это значит — для вакуумных поездов на магнитной подушке. Быстрее пока ничего не придумали.

Статья по теме

«Пошел вон, чёртов идиот!» Производственный ад, или Как работают в Tesla

Гибрид с самолётом

У вакуумных и магнитных поездов, конечно же, есть недостатки, и один из них — привязанность к линии. Говоря проще, такой состав нельзя направить на другой путь, переведя стрелку.

Поэтому возникают проекты, которые пока выглядят как чистая фантастика. Например, проект маглева, где используется разветвлённая магнитная система и направление движения поезда способно меняться после смены магнитных линий в нужную сторону. И даже концепция, предполагающая появление личного железнодорожного транспорта. 

Другие изобретатели расширяют само понятие поезда, объединяя его с самолётом. Это проект Link & Fly, его разработала французская компания AKKA Technologies. Пассажиры садятся в капсулу, похожую на вагон поезда. Она выруливает на аэродром и стыкуется с летающей платформой, крепясь к ней снизу. Теперь конструкция становится похожа на самолёт. И можно взлетать.

Этот «летающий поезд» не будет привязан к аэропорту: посадка пассажиров может происходить и на городском железнодорожном вокзале. Проектом заинтересовались компания Boeing и ряд азиатских инвесторов.

Вагончик с крыльями

Когда-то в СССР пытались развивать концепцию экранопланов: транспортных средств, летающих за счёт экранного эффекта (отражения воздуха от поверхности земли или воды). Советские конструкторы разработали несколько их типов, но речь шла о полётах над морем.

Японский инженер Ясаки Коама хочет применить эту идею в отношении пассажирских поездов. Он предлагает снабдить их крыльями и запустить по специальным полузакрытым трассам. Под крыльями возникнет экранный эффект и, как следствие, — подъёмная сила. При этом высота полёта не превысит нескольких метров, а скорость можно развить очень высокую.

Падение сквозь земную кору

Этот проект выглядит наиболее фантастически. Неудивительно, что он упоминается в некоторых произведениях фантастов, а вот взяться за его реализацию не попробовал ни один инженер.

Представим, что две точки на земной поверхности, расположенные на одной высоте над уровнем моря, соединены прямым тоннелем. Если проложить в нём рельсы и поставить на них вагон, он покатится под уклон, ускоряясь самой силой тяжести. В середине пути он разовьёт максимальную скорость, а вторую его часть преодолеет по инерции. Разумеется, речь идёт об идеальной трассе, где нет силы трения и сопротивления воздуха. То есть о том же вакуумном тоннеле с магнитной подвеской.

Чтобы осуществить идею, необязательно бурить скважину через центр Земли (очевидно, это никогда не получится сделать). Достаточно проложить тоннель, не выходящий за пределы земной коры. К примеру, расстояние между Москвой и Владивостоком гравитационный поезд (это гипотетическое транспортное средство так и называют) преодолел бы всего за 16 минут 40 секунд.  

Понятно, что если подобный проект и будет реализован, то произойдёт это очень нескоро. Но мечтать о нём ничто не мешает.