این قطار پرواز می‌کند!

ما در عصر فناوری‌های شگفت‌انگیز زندگی می‌كنیم. اگر شخصی بتواند در زمان سفر كند 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 یكی از همین حوزه‌هاست. با وجود پیش‌بینی‌ها در قرن بیستم نسبت به سال‌های منتهی به ۲۰۲۰ میلادی، كماكان ماشین‌ها پرواز نمی‌كنند 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 نزدیك هستیم. هایپرلوپ (Hyperloop) یكی از فناوری‌هایی است كه می‌تواند با كاهش زمان سفر و به حداقل رساندن آسیب‌های زیست‌محیطی، انقلابی در زمینه حمل‌ونقل كلان ایجاد كند. فناوری‌ای كه این روزها مهندسان كشورهای مختلف از غرب آسیا تا آمریكای شمالی را درگیر خود كرده است.

این روزها همه انواع حمل‌ونقل (جاده‌ای، هوایی، آبی و ریلی) در نگاه اول گران‌قیمت، كم‌ سرعت و مخرب محیط‌زیست به‌نظر می‌رسند. به‌ویژه حمل‌ونقل جاده‌ای كه 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 كارآمدتر بوده و با محیط‌زیست مهربان‌تر بوده؛ اما بسیار كند و پرهزینه است و نمی‌تواند به‌صورت كلان مورد استفاده قرار گیرد. حمل‌ونقل هوایی فراصوت (Supersonic Transport) گزینه‌ای است كه در عین سریع بودن، نمی‌توان از آن در مسافت‌های كمتر از ۱۵۰۰ كیلومتر استفاده كرد؛ 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 كه اتفاقا كندترین قسمت‌های پرواز نیز محسوب می‌شود.

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

براساس مطالعات صورت گرفته، با اجرایی‌شدن طرح هایپرلوپ اشتغالزایی زیادی ایجاد می‌شود؛ همچنین آمار تصادفات جاده‌ای كم شده و مصرف سوخت نیز كاهش می‌یابد. 

این مطالعات نشان می‌دهد هزینه احداث خط راه‌آهن ریلی برای قطارهای پرسرعت بین‌شهری، حدود ۴۰ درصد بیشتر از هزینه ساخت مسیر ویژه برای قطار هایپرلوپ است!

رقابت در مسیر بهره‌برداری از هایپرلوپ اگرچه ایده اولیه هایپرلوپ از ایلان ماسك است اما شركت اسپیس‌ایكس هنوز هایپرلوپی را به مرحله تجاری شدن نرسانده است.

 البته این شركت توانسته با برگزاری مسابقات دوره‌ای در مسیر آزمایشی‌اش محیطی برای رقابت طرح‌های دانشجویی در مسیر توسعه این فناوری فراهم كند. 

این رویداد این امكان را فراهم می‌كند كه بهترین طراحی بتواند وارد مرحله تولید و تجاری شدن شود.

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

 این پوشش فیبركربنی 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 كند.

طرح كوئینترووان برای اولین‌بار در آبان ۱۳۹۷/ اكتبر ۲۰۱۸ به‌طور رسمی رونمایی شد و چشم‌اندازی از چگونگی ساختار كپسول مسافران و به‌طور كلی حمل‌ونقل با فناوری هایپرلوپ را ارائه داد. به گفته مدیرعامل شركت 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 كه برای آزمودن قطارهای هایپرلوپ در صحرای نِوادا واقع در ایالات متحده ساخته شده است.

حال به‌نظر مـــــی‌رسد 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 ركورد سرعت و شتاب در زمینه هایپرلوپ با یكدیگر به رقابت پرداختند. علاوه بر تداوم در رشد و توسعه جنبه‌های مهندسی و تولید، كار ساخت مسیر برای قطارهای هایپرلوپ نیز به‌خوبی در حال انجام است. دو شركت به‌نام‌های فناوری‌های حمل‌ونقل هایپرلوپ (Hyperloop Transportation Technologies) و ویرجین‌هایپرلوپ‌وان (Virgin Hyperloop One) كه نقش اصلی را در این زمینه بازی می‌كند، همچنان درگیر مسائل مربوط به ایمنی و تنظیم مقررات هستند و از تلاش و مذاكره با دولت آمریكا و سایر كشورهای جهان برای دستیابی به یك قرارداد اجرایی برای ساخت مسیرهای قطار هایپرلوپ دست برنمی‌دارند!

اخیرا سازمان بلك اند ویچ (Black & Veatch) به سفارش ایالت میزوری، تحقیقات مستقلی را منتشر كرده است كه اعتبارات لازم برای ساخت یك مسیر بین ایالتی با ۷۰ انشعاب را به‌دست آورده است. طرحی كه هدف آن كاهش زمان مسافرت از ۵/۳ ساعت به ۲۸‌دقیقه است! اگر این طرح عملیاتی شود، یك پیروزی بزرگ برای شركت ویرجین محسوب خواهد شد. علاوه بر ایالت میزوری، كلرادو نیز در نیمه راه طراحی یك مسیر ویژه هایپرلوپ است و هر دو شركت اچ‌تی‌تی و ویرجین ارزیابی‌های متعددی را در این خصوص انجام داده‌اند. 

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

مسیر پیش‌روی هایپرلوپ

دِرك آلبورن (Dirk Ahlbon) مدیرعامل شركت اچ‌تی‌تی اعلام كرده است آنها در پنج‌سال گذشته درحال همكاری با شركت‌ها و افرادی حرفه‌ای بوده‌اند تا دانش و فناوری‌های مختلف در این حوزه را گردآوری كنند. به عقیده او این‌كار بسیار معقول‌تر از آن است كه همه چیز را از صفر شروع كنند و به‌قول معروف «نباید چرخ را از ابتدا اختراع كرد»! همچنین وی اشاره كرده‌است كه تلاش این شركت، یافتن فناوری‌هایی است كه صرفه اقتصادی داشته باشند. درواقع هدف آنها این نیست كه بتوانند به سرعت صوت حركت كنند، بلكه می‌خواهند چیزی بسازند كه از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه باشد.

شركت اچ‌تی‌تی حین رونمایی از كوئینترو در مهر ۱۳۹۷/ اكتبر ۲۰۱۸ رسما اعلام كرد این شركت در سال ۱۳۹۸/ ۲۰۱۹ ساخت مسیر قطار هایپرلوپ در شهر ابوظبی را آغاز خواهد كرد.

گرچه اچ‌تی‌تی و رقیب اصلی آنها (ویرجین هایپرلوپ وان)، هر دو از پیشرفت طرح‌هایشان بر اساس برنامه‌ریزی‌های صورت گرفته كاملا اطمینان دارند، اما درخصوص انجام یك 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، كارآمدتر و اقتصادی‌تر خواهد بود.

گلوگاه‌های مسیر به عقیده كریستن هامر، مدیر بخش مهندسی مواد شركت ویرجین هایپرلوپ وان، 

فناوری هایپرلوپ در اصل یك طرح زیربنایی غیرنظامی، مانند ساختن پل یا تونل زیرزمینی است؛ با این تفاوت كه در این فناوری، كپسول‌ها از خیلی جهات شبیه یك سفینه فضایی طراحی شده‌اند! همچنین از نظر او، هایپرلوپ بسیار بیشتر از آنچه مردم فكر می‌كنند قابل اجرا و عملی است. 

در حقیقت اكثر سازوكارهای جدید برپایه سازوكارهای موجود بنا می‌شوند؛ این هنر تركیب و تلفیق اجزای مختلف آنها به روشی منحصربه‌فرد است كه چالش اصلی محسوب می‌شود.

برای مثال چگونگی عملكرد مواد مختلف در شرایط خلأ، دانش و سازوكاری است كه وجود دارد. اما این‌كه چگونه یك موتور توانایی تحمل این فشار را دارد یا این‌كه در شرایط خلأ چگونه مشخصه‌های الكتریكی تغییر می‌كند، باید محاسبه شود. 

حتی انتخاب مواد مناسب برای ساخت خود كپسول‌ها هم نیازمند مطالعات مهندسی ویژه‌ای است. مشخصه‌های داخلی باید تحمل تغییرات دمایی مختلف را داشته باشند، درحالی‌كه مواد به‌كار 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 سازوكار هایپرلوپ) حفاظت كنند.