Σύνταξη – επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης
Κινέζοι μηχανικοί ξεπέρασαν τα εμπόδια που είχαν μπλοκάρει την ιδέα του δισεκατομμυριούχου των ΗΠΑ για ένα καινοτόμο σύστημα μεταφοράς.
Για σχεδόν δύο αιώνες, το όνειρο της μεταφοράς σε σωλήνες κενού έχει δελεάσει επιστήμονες και μηχανικούς. Είναι ένα όνειρο που αναζωπυρώθηκε από τον Elon Musk το 2013 με το Hyperloop του, το οποίο υποσχέθηκε να φέρει επανάσταση στα ταξίδια, επιτρέποντας σε ανθρώπους να μετακινούνται μεταξύ των πόλεων με 1.000 χιλιόμετρα την ώρα. Ωστόσο, παρά τους θριάμβους του δισεκατομμυριούχου επιχειρηματία στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τους στόλους δορυφόρων και τους πυραύλους, το Hyperloop δεν υλοποιήθηκε.
Οι προκλήσεις ήταν ανυπέρβλητες: διαφορά πίεσης 200 φορές μεγαλύτερη από τις καμπίνες αεροπλάνων, σκυρόδεμα επιρρεπές σε ρωγμώσεις, ακρωτηριαστική μαγνητική αντίσταση και η ανάγκη για τέλεια μηχανική σε επίπεδο χιλιοστών για σιδηροδρομικές γραμμές και γέφυρες για αποφυγή καταστροφών. Ο θάνατος του Hyperloop έγινε σύμβολο ύβρεως της δυτικής τεχνολογίας.
Όμως, για άλλη μια φορά, η Κίνα έσπασε τον κώδικα – και ξανάγραψε τους κανόνες.
Το 2024, η Κίνα εγκαινίασε μια γραμμή δοκιμών maglev hyperloop μήκους 2 χιλιομέτρων στην Yanggao της επαρχίας Shanxi. Αυτό το μεγάλο έργο παρουσιάστηκε λεπτομερώς για πρώτη φορά τον περασμένο μήνα σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο κινεζικό επιστημονικό περιοδικό Railway Standard Design. Σε αυτό, ο Xu Shengqiao, κύριος μηχανικός στο China Railway Engineering Consulting Group (CREC), αποκάλυψε τον τρόπο με τον οποίο οι Κινέζοι μηχανικοί αντιμετώπισαν τους εφιάλτες του Hyperloop με μια ριζική σύντηξη σωλήνων από χάλυβα και σκυροδέματος χαμηλής υποπίεσης, μαγνητικούς αποσβεστήρες με τεχνητή νοημοσύνη, κατασκευή ακριβείας στρατιωτικής ποιότητας, όλα βασισμένα σε μια πλούσια εμπειρία από άλλα έργα υψηλής ταχύτητας.
Ένα από τα μοιραία ελαττώματα του Hyperloop ήταν η εξάρτησή του από δαπανηρούς μεταλλικούς σωλήνες. Η λύση της Κίνας: σύνθετες δοκοί σε σχήμα Ν που συνδυάζουν χαλύβδινα κελύφη και σκυρόδεμα σφραγισμένο σε συνθήκες κενού.
Στο εσωτερικό, η ομάδα δημιούργησε έναν λαβύρινθο από οπλισμό με εποξειδική επίστρωση και ενίσχυση από ίνες γυαλιού για να εξουδετερώσει τη μαγνητική οπισθέλκουσα – μια κρίσιμη καινοτομία που μείωσε την απώλεια ενέργειας κατά περισσότερο από το ένα τρίτο.
Εξωτερικά, χρησιμοποίησαν αρμούς διαστολής από κυματοειδή χάλυβα για να προσαρμόσουν την κατασκευή στις μεταβολές της θερμοκρασίας, ενώ τα πλέγματα τάνυσης που καθοδηγούνται από λέιζερ εξασφάλισαν ευθυγράμμιση εντός ορίου 0,05 χιλιοστών σε απόσταση χιλιομέτρων.
«Ο χάλυβας αντιστέκεται στην ένταση, το σκυρόδεμα χειρίζεται τη συμπίεση. Μαζί, σχηματίζουν ένα αεροστεγές φρούριο», έγραψαν ο Xu και οι συνεργάτες του.
Οι δοκιμές έδειξαν ότι οι σωλήνες διατηρούσαν ακεραιότητα σχεδόν στο κενό παρά τους παγετούς του χειμώνα και τα καλοκαίρια των 45 βαθμών Κελσίου – ένα κατόρθωμα που κάποτε θεωρούνταν αδύνατο για το σκυρόδεμα.
Στα 1.000 χλμ/ωρα, η μαγνητική αντίσταση αυξάνεται εκθετικά. Οι ομάδες του Musk πάλεψαν με δινορεύματα από χάλυβα. Η ομάδα του Xu ανασχεδίασε τον πυρήνα: τα υπεραγώγιμα πηνία επανατοποθετήθηκαν για να βελτιστοποιήσουν τη μαγνητική ροή, ενώ τα πλέγματα από χάλυβα χαμηλών εκπομπών άνθρακα αντικατέστησαν την παραδοσιακή ράβδο οπλισμού.
Οι μονάδες τροχιάς βαθμονομημένες με λέιζερ, προκατασκευασμένες με ακρίβεια 0,1 mm, εξαλείφουν τους κινδύνους ταλάντωσης.
Για το κενό, οι ερευνητές ανακάλυψαν και πάλι το σκυρόδεμα. Το τυπικό σκυρόδεμα θρυμματίζεται στο κενό. Αυτό μπορεί να λυθεί με ένα μείγμα ινών βασάλτη, καπνού πυριτίου και σκλήρυνσης πριν από την έκθεση στο κενό, σύμφωνα με την ομάδα του Xu. Οι δοκιμές απέδειξαν ότι το σκυρόδεμα της ομάδας θα μπορούσε να αντέξει δεκαετίες σε πίεση (σχεδόν) κενού χωρίς ρωγμές.
Στις 22 Ιουλίου 2024, οι Κινέζοι επιστήμονες και μηχανικοί έγραψαν ιστορία. Σε έναν σωλήνα χαμηλού κενού, ένα όχημα επιτάχυνε σε υψηλή ταχύτητα, αιωρούνταν άψογα στα 22 εκατοστά και πλοηγήθηκε σε μια διαδρομή 2 χλμ με σχεδόν μηδενική απόκλιση. Οι αισθητήρες οπτικών ινών στα τοιχώματα του σωλήνα ανίχνευσαν μικροκινήσεις, ενεργοποιώντας προσαρμογές σε πραγματικό χρόνο στα υπεραγώγιμα ρεύματα. Αεροκλείδωμα έκτακτης ανάγκης και καμπίνες ανθεκτικές στην πίεση αντιμετώπισαν τους φόβους ασφαλείας που είχαν στοιχειώσει το Hyperloop. «Αυτή η δοκιμή αντιπροσωπεύει ένα διεθνές ορόσημο ως η πρώτη ολοκληρωμένη επικύρωση ενός υπεραγώγιμου ηλεκτροδυναμικού συστήματος ανάρτησης που στοχεύει ταχύτητες 1.000 χλμ/ωρα, σε περιβάλλον χαμηλού κενού, επιδεικνύοντας επιτυχώς πολλαπλές – κρίσιμες για την αποστολή – τεχνολογίες σε συστημικό επίπεδο», έγραψε η ομάδα του Xu.
Το όραμα του Musk «πέθανε» από την πολυπλοκότητά του. Η προσέγγιση της Κίνας είναι σπονδυλωτή. Τα προκατασκευασμένα τμήματα σωλήνων παράγονται μαζικά, μειώνοντας το κόστος κατά 60%. Οι κατανεμημένες αντλίες κενού μειώνουν τη χρήση ενέργειας, ενώ οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης προβλέπουν τις ανάγκες συντήρησης.
Το κινεζικό έργο δεν περιορίστηκε σε ένα εργαστηριακό πείραμα – είναι ένα επεκτάσιμο σύστημα με την επέκταση μήκους να προγραμματίζεται για τα επόμενα χρόνια, σύμφωνα με τους ερευνητές. Η ομάδα του Xu πιστώνει την επιτυχία της στα μαθήματα από την αυτοκρατορία των σιδηροδρόμων υψηλής ταχύτητας της Κίνας: αυτοματοποιημένες εγκαταστάσεις συγκόλλησης, τοπογραφία σε επίπεδο χιλιοστών και αυστηρότητα σε δοκιμές πρόσκρουσης.
Ωστόσο, τα εμπόδια παραμένουν. Η εμπορευματικη χρήση της μεταφοράς με 1.000 χλμ./ώρα απαιτεί εκατοντάδες δισεκατομμύρια γιουάν για μια γραμμή Πεκίνου-Σαγκάης – ένα στοίχημα ακόμη και για την Κίνα. Η θερμική διαστολή σε μακρύτερους σωλήνες και τα πρωτόκολλα έκτακτης ανάγκης επιβατών δεν έχουν ακόμη δοκιμαστεί. Όμως το μήνυμα είναι σαφές: για το εγκαταλελειμμένο όνειρο του Musk, η Κίνα γράφει ένα δεύτερο κεφάλαιο.
Πηγή: South China Morning Post
