Из архива: Вакуумная железная дорога: за час на поезде из Лондона в Нью-Йорк!

Футуристические транспортные средства, задуманные, чтобы пронизывать тоннели, из которых высосан весь воздух, теоретически могут достигать скорости до 4000 км/ч, сократив переезд из Европы в Северную Америку до одного часа. В этом скоростном будущем пассажиры будут прибывать на целых четыре часа раньше отправления.  

Трансатлантические пассажиры на Конкорде часто называли этот сверхзвуковой самолет «машиной времени» за его способность приземлиться в Нью-Йорке за два часа до вылета из Лондона.

Но эта иллюзия может показаться игрушкой, если когда-либо появятся так называемые вакуумные поезда.

Как в случае со всеми передовыми технологиями, это звучит как фантастика. И вакуумные поезда действительно появляются в таких фильмах, как «Стар Трек» и «Побег Логана». А в антиутопическом будущем «451 по Фаренгейту» Рэй Брэдбери описывает «неслышный воздушный поезд», который «беззвучно скользнул в свой смазанный подземный туннель».

Но сегодня в США, Китае и других местах существуют команды, которые работают над этой концепцией, и некоторые предполагают, что вакуумные поезда появятся менее чем через десять лет. Вместе с тем, другие считают, что они смогли бы создать потенциально более дешевый способ запуска ракет в космос.

История вакуумных поездов насчитывает более 100 лет и начинается с американского инженера Роберта Годдарда. Не удовлетворившись тем, что он создал первую в мире ракету на жидком топливе, Годдард также разработал прототипы быстрой транспортной системы, объединяющей крупнейшие города США, включая вакуумный поезд.

С годами появлялись и исчезали разные разработки. Впрочем, принцип, который объединял их все, подобен: выкачайте из закрытого туннеля весь воздух и запускайте поезда или какую-нибудь транспортную капсулу через них. Такие тоннели можно провести через породу или проложить по земле или над землей, как обычную колею. Некоторые разработки также позволяют проложить их через океаны в виде больших труб на фиксированной глубине — хотя эти разработки до сих пор остаются довольно теоретическими.

«Преимущество вакуумного тоннеля в том, что возможно достичь больших скоростей, — говорит Ернтс Франкель, почетный профессор механической инженерии и океанической инженерии в Массачусетском технологическом институте (МИТ — «А»).

Это возможно благодаря малому сопротивлению воздуха, который притормаживает поезд. Сопротивление воздуха «является значительной частью сопротивления качению» обычного поезда, говорит Франкель. Поезда, которые движутся сквозь туннели, толкают впереди себя стену воздуха, что забирает энергию. Они также создают позади себя разрежение, которое едва ли не тянет поезд назад. Это сопротивление воздуха кардинально возрастает с набором скорости, и потери от трения означают, что все больше энергии должно идти на то, чтобы преодолеть это сопротивление.

Но избавьтесь от воздуха — и вы избавитесь от проблемы. Эксперименты, проведенные Франкелем и его командой в начале 90-х, показали, что это работает.

Магнитные поезда MLX01-90 должны курсировать со скоростью 500 километров (310 миль) в час, соединив Токио и Нагоя в 2025 году

«Мы создали на игровом поле МИТ туннель длиной в полмили. Выкачали из него воздух, а потом запускали через ного разные вещи, чтобы измерить, каких скоростей сможем достичь, — говорит Франкель. — Мы начали с мячика для пинг-понга, а затем перешли к механическим моделям».

Его команда обнаружила, что создание в трубке состояния, близкого к вакууму, позволило достичь скорости до 930 км/ч — вдвое больше, чем в заполненной воздухом трубе.

Результаты были достаточными, чтобы команда предложила создание железной дороги между Бостоном и Нью-Йорком с использованием этой технологии. Их план заключался в сокращении времени поездки с более чем четырех часов до каких-то 40 минут при скорости от 480 до 560 км/час.

«Гигантские насосы создавали в туннеле состояние, близкое к вакууму, они были бы расположены на расстоянии 30-40 км друг от друга, — объясняет профессор Франкель. — Основными местами, где были бы вытяжки, являлись бы конечные станции. Поезд проходил бы через шлюзы на входе и выходе из туннеля».

На самом деле поезду пришлось бы пройти через серию воздушных шлюзов, которые постепенно снижают давление, прежде чем зайти в тоннель с полностью выкачанным воздухом, где он увеличил бы скорость до максимальной.

К сожалению, колоссальные средства на строительство такой системы являются ее гибелью — а также тот факт, что максимальная скорость эквивалентна той, которую уже развивают обтекаемые поезда-«шары» в Китае и Японии.

Выстрел в космос

Но сочетание вакуумных поездов с другими технологиями поможет преодолеть барьер скорости. Ранее я писал о поездах магнитной левитации, летящих на магнитном поле для устранения трения. В стандартных вариантах эти поезда достигали скорости в 581 км/час.

Поезд «Маглев», соединяющий аэропорт Шанхая Пудун с центром города, курсирует со скоростью 430 км/ч

Но в вакууме, считают некоторые, они могли бы достичь скоростей более чем 4000 км/час.

Здесь тоже было предложено несколько систем, которые объединяют обе технологии. Однако сегодня одним из главных людей, отстаивающих эту идею, является американский инженер Дэрил Остер, который имеет патент на то, что он называет Вакуумно-Туннельный Транспорт. Его разработка — это капсула на шесть человек величиной примерно с машину, которая едет по вакуумной трубе диаметром 1,5 м с использованием магнитной левитации.

Он предложил различные конфигурации и разработки — от низкотехнологичных систем со скоростью в 300 км/ч для местных перевозок до систем со скоростью более 6000 км/ч для континентального и интерконтинентального транспорта. Это означало бы, что путешествие из США в Китай заняло бы всего несколько часов, что привело бы к революции как в пассажирских, так и в грузовых перевозках.

Он также говорит, что это не будет стоить столько, сколько думают. Он цитирует исследования 2003 года, где было вычислено, что цена системы на 500 км/ч составила бы около 2 миллионов долларов на милю — а это при построении примерно столько же, сколько стоят высокоскоростные железнодорожные проекты, предложены в США — хотя при этом не учитывается цена на содержание, персонал и собственно сами транспортные средства.

Компания Остера не предлагает строить магистрали сама. Зато она продает лицензии на запатентованную технологию. Сейчас, утверждает компания, она продала более 60 лицензий, 12 из которых в Китай, где также проводят исследования вакуумного транспорта.

Все это может казаться отдаленным, но профессор Франкель говорит, что время для вакуумных поездов пришло.

«Наши железнодорожные технологии насчитывают почти 100 лет, — говорит он. — Наши авиакоридоры ужасно переполнены, а добираться к аэропортам, из аэропортов и через них отнимает очень много времени. Поезд, который шел бы из центра города в центр города, имел бы преимущество».

Дэрил Остер соглашается. Он верит, что мы могли перейти к использованию вакуумно-магнитного транспорта для путешествий по миру менее чем через 10 лет, с привлекательными маршрутами — между крупнейшими городами.

В идеале между этими городами была бы сухая, плоская, заселенная земля, где почва не промерзает. Он считает, что Индия и Китай сейчас — наиболее многообещающие места для того, что он скромно называет «космические путешествия на Земле».

Но это название может оправдать себя, если достигнет своего доктор Джеймс Пауэлл, один из изобретателей технологии магнитной левитации. Он предложил систему, которая называется Startram («Звездный трамвай»), которая с помощью магнитно-вакуумных технологий сможет запускать объекты в космос.

Этот проект потребовал бы огромного пушкообразного тоннеля, который ускорил бы ракетоноситель к скорости минимум вдвое большей, чем «Вакуумно-Туннельный Транспорт» Остера — тогда можно было бы выйти на орбиту. Если построить такой тоннель, говорит Пауэлл, это резко сократило бы стоимость выведенения ракет в космос. Это было бы настоящее вакуумная путешествие.

Джон Стюарт, ВВС; перевод на украинский: Артем Чапай, «Тексты»

Перевод на русский: «Аргумент»