Bathelt, Zarzycki: Do Gdańska w 35 minut

Czym jest Hyperloop? W skrócie to ultraszybki pociąg, poruszający się z prędkością 1000 km/h, którym z Krakowa do Gdańska dostaniemy się w 35 minut. Pociąg, który korzysta także z technologii lotniczych, lewitacji magnetycznej oraz specjalnej tuby – tunelu, zastępującego klasyczne tory. Pierwsze pomysły komercjalizacji tego wynalazku Elona Muska? Trasa Bratysława-Wiedeń-Budapeszt. Z polskimi studentami, członkami zespołu HyperLodz Team i finalistami konkursu SpaceX rozmawia Maciej Dulak.

Kiedy narodził się pomysł stworzenia czegoś tak abstrakcyjnego i niespotykanego jak Hyperloop? Pierwszy był konkurs organizowany przez Elona Muska czy Wasze własne zainteresowanie tak niespotykanym środkiem transportu?

Pierwszym impulsem do zainteresowania się tematem była początkowa inicjatywa Muska dotycząca utworzenia kapsuły poruszającej się w specjalnym tunelu. Jej niezwykłość to jedno, częściowa zbieżność z naszymi zainteresowaniami i wykształceniem to drugie. Braki w wiedzy technicznej pozwolił nam uzupełnić wstępny projekt Muska. Dalej był już sam konkurs, który stał się kluczowym bodźcem do podjęcia wyzwania.

Czy jesteście w stanie przyporządkować Hyperloopa do którejś z istniejących już gałęzi  transportu? Czy jest to raczej zupełnie nowa forma przewozów osobowych, a jej prekursorem były w jakimś sensie Maglevy? Jak w ogóle definiujecie tego rodzaju rozwiązanie?

Myślimy, że to zupełnie inne rozwiązanie, chociaż jak zostało wspomniane, występują pewne podobieństwa do Maglevów. To, co wspólne to sam proces lewitacji. Różnice dotyczą natomiast tego, że kolej magnetyczna nie wykorzystuje specjalnej tuby umożliwiającej poruszanie się z minimalnymi oporami powietrza i jest dużo większa od Hyperloopa.

Zgodnie z pierwotnym pomysłem planowaliśmy wykorzystanie poduszki powietrznej, ale ostatecznie zdecydowaliśmy się jednak na lewitację magnetyczną. Było to związane z problemem powietrza, na którym miała unosić się kapsuła, aby nie przekraczało ono prędkości dźwięku, ponieważ jak wiadomo istnieje ryzyko powstania  fali uderzeniowej, która mogłaby spowodować duże niebezpieczeństwo zarówno dla pasażerów, jak i całej infrastruktury.

Najprościej Hyperloopa można opisać jako nowoczesną wariację tradycyjnej kolei, wyposażoną w wiele rozwiązań technologicznych zaczerpniętych z przemysłu lotniczego.

Czyli Hyperloop jest połączeniem transportu lotniczego oraz kolejowego?

W zasadzie można powiedzieć, że jest to samolot, którego pozbawiono skrzydeł i umieszczono w tunelu, w którym warunki są bardzo podobne do tych, w jakich pracuje samolot na wysokości 10 kilometrów. Różnice dotyczą gęstości oraz ciśnienia powietrza, z jakim mamy do czynienia w tunelu Hyperloopa. Inny jest również system lewitacji oraz co najważniejsze zminimalizowane zostały występujące opory powietrza.  

Czym Wasz projekt różni się od pierwotnego pomysłu Muska?

Zasadniczą innowacją jest wprowadzenie lewitacji magnetycznej. Zastosowane przez nas silniki umożliwiają Hyperloopowi unoszenie się nad torem nawet w sytuacji braku ruchu, co w pierwotnym projekcie Muska nie było możliwe. Ułatwia to manewrowanie na stacji początkowej i końcowej.

Różnica między Waszym projektem a pracą innych zespołów polegała również na uwzględnieniu systemów bezpieczeństwa i scenariuszy awaryjnych. Jak duże ryzyko wiąże się więc z poruszaniem się kapsułą? Co może być największym zagrożeniem dla pasażerów korzystających w przyszłości z Hyperloopa?

W przypadku nowych rozwiązań rzeczą zasadniczą jest zapewnienie maksimum bezpieczeństwa podróży, aby przełamać pierwotną nieufność pasażerów. Gdyby w pierwszym tygodniu działalności Hyperloopa przez usterkę doszło do wypadku byłaby to niewątpliwie porażka całego projektu. W czasie naszych prac uwzględniliśmy wiele problemów, związanych m.in. z faktem, kapsuła porusza się z punktu A do B bez żadnych stacji pośrednich. W sytuacji, w której któryś z pasażerów poczułby się gorzej lub przykładowo ktoś mógłby mieć problemy z sercem, musiałby czekać kilkanaście minut, aż kapsuła dotrze na koniec trasy, co mogłoby wiązać się oczywiście z bezpośrednim zagrożeniem życia. Aby rozwiązań ten problem w swoim projekcie uwzględniliśmy stacje awaryjne znajdujące się na całej długości tunelu, gdzie w sytuacji kryzysowej kapsuła mogłaby się zatrzymać, a pasażerem zajęłyby się odpowiednie służby ratunkowe.

Czy na podstawie swoich obserwacji oraz badań jesteście w stanie określić, czy Hyperloop jest w większym lub mniejszym stopniu narażony na sytuacje awaryjne w porównaniu z innymi gałęziami transportu, np. lotniczym czy kolejowym?

Pod kątem zagrożeń podróży, kapsułę można zestawić z koleją, ponieważ niebezpieczeństwa wynikające z technologii samolotowych są do opanowania, m.in. problemy związane ze zjawiskiem dekompresji. W naszym rozwiązaniu będzie można wykorzystać do tego stacje awaryjne, aby bezpiecznie ewakuować pasażerów z miejsca zagrożenia i ewentualnie udzielić pierwszej pomocy. Dodatkowo dużym plusem Hyperloopa jest oczywiście brak przejazdów/ skrzyżowań z samochodami osobowymi czy pieszymi przez co nie występuje ryzyko spowodowania wypadku przez innych użytkowników ruchu.

Innym problemem było przeciwdziałanie przeciążeniom przy hamowaniu, które trwa 11 sekund, startując od prędkości 1000 km/h. Z tego powodu zdecydowaliśmy się na odwrócenie siedzeń i usadowienie pasażerów przeciwnie do kierunku jazdy. W celu zapewnienia komfortu jazdy zdecydowaliśmy się na takie zaprojektowanie wnętrza pojazdu, aby estetyką przypominał on znane już pasażerom wnętrza samolotów.

Czy cały projekt może być ekonomicznie opłacalny? Koszt budowy tunelu można zestawić z kosztami ponoszonymi z Koleją Dużych Prędkości, jak polskie Pendolino; dużym plusem jest także energooszczędność Hyperloopa. Przykładowo TGV jest w stanie przewozić ponad 500 osób. Ilu maksymalnie pasażerów będzie w stanie zabrać na pokład kapsuły Hyperloopa?

Taka analiza była przygotowana już na samym początku projektu i dotyczyła połączenia Los Angeles- San Francisco. Stwierdzono w niej, że największym kosztem działania Hyperloopa jest po pierwsze budowa tunelu a po drugie, w trakcie eksploatacji, utrzymywanie niskiego ciśnienia w tunelu. Ze względu na to tuba musi mieć jak najmniejszą średnicę i na samym początku zakładano, że jedna kapsuła powinna zabierać dokładnie 28 pasażerów, a bilet powinien kosztować w granicach 40$, tak aby cena była niższa od biletu samolotowego na tej samej trasie. Odjazdy natomiast  musiałyby być wykonywane z częstotliwością 30 sekund.

Czyli na trasie Los Angeles- San Francisco budowa oraz eksploatacja Hyperloopa jest bardziej opłacalna niż kolej czy samolot?

Tak, tutaj należy zwrócić jednak uwagę, że Hyperloop aby działać, potrzebuje tunelu. Im większy jest dystans między miastami, które łączymy, tym większy jest koszt zarówno  budowy, jak i potem działania naszego pojazdu. Do pewnego momentu rozwiązanie to jest wydajniejsze niż samolot ze względu na swoją wyższa wydajność,  ale od pewnego miejsca samolot jednak będzie uzasadniony ekonomicznie, ponieważ potrzebuje jedynie lotniska początkowego i końcowego, natomiast nie potrzebuje budowy żadnego medium pomiędzy. Według szacunków odległość na której Hyperloop jest wydajniejszy niż samolot to 1000 kilometrów.

Czy w HyperLoopie będzie możliwość występowania przystanków pośrednich między dużymi miastami ? Mam tutaj na myśli przykładowo trasę Kraków – Gdańsk z przystankiem w Warszawie. Czy ktoś brał pod uwagę, jak z ekonomicznego punktu widzenia wygląda występowanie większej ilości przystanków na trasie i czy z technicznego punktu widzenia jest to wykonalne ?

W przypadku uwzględnienia dodatkowych przystanków kapsuła musiałby być za każdym razem wyhamowywana z prędkości 1000 km/h co byłoby mało efektywne. W normalnych warunkach przeciążenie, jakie zakładaliśmy, aby nie było zbyt niekomfortowe dla pasażerów to 1G. Rozpędzenie kapsuły do takiej prędkości trochę trwa. Dodatkowo w momentach, kiedy występuje potrzeba pokonania zakrętu, kapsuła musi nieco zwolnić. Koncepcja linii jaka łączyłaby miasta musi więc być jak najprostsza, aby mogła zostać utrzymana wysoka prędkość. Dlatego wszelkie założenie wynikające ze stacji pośrednich mogłyby wpłynąć negatywnie na opłacalność finansową oraz czas podróży. Należałoby to jednak rozpatrywać na konkretnych przypadkach.

W jednym z wywiadów powiedzieliście, iż taka forma transportu będzie dostępna dla pasażerów w przybliżeniu za 5-10 lat. Czy nie obawiacie się kwestii związanych z pozwoleniami lub regulacjami prawnymi, które muszą dopiero powstać dla tego typu przewozów?

W Europie to rzeczywiście mógłby być problem. Projekt był zasadniczo tworzony pod kątem wykorzystania kapsuły w USA, gdzie wszystkie normy i standardy są mniej restrykcyjne niż na naszym kontynencie. Myślę, że w momencie, w którym kraj byłby gotowy na wyłożenie środków na stworzenie tak innowacyjnego środka transportu, rozwiązania prawne automatycznie by się znalazły. Rzeczywiście problemem mogłaby być zgodność ze standardami czysto mechanicznymi, ale tutaj można odwołać się w niektórych częściach do kolei oraz samolotów.

W konkursie Elona Muska brał udział jeszcze jeden polski zespół z Warszawy, „HyperPoland”. Czy w perspektywie najbliższy lat widzicie szansę na współpracę z HyperPoland, ale także samym polskim państwem. Hyperloop wydaje się bowiem wychodzić naprzeciw naciskowi, jaki nowy rząd zaczyna kłaść na kwestie związane z innowacyjnością gospodarki.

Należy pamiętać, że są to bardzo drogie rozwiązania. Tak jak plan KDP w Polsce dotyczy horyzontu 2030 roku, to być może w podobnej perspektywie czasowej pojawią się koncepcje wykorzystania Hyperloopa. Na pewno do tego czasu projekt zostanie zrealizowany w innej części świata i wtedy opierając się na zagranicznych doświadczeniach, byłaby możliwość wdrożenia tego rozwiązania w naszym kraju. Hyperloop jest już opracowywany dla połączenia Bratysławy z Wiedniem i Budapesztem.

Jak oceniacie szanse tego przedsięwzięcia? Czy czasy przejazdu rzędu 10 minut są osiągalne?

Zarówno Wiedeń, jak i Bratysława znajdują się na wyżynach, co w przypadku Hyperloopa znacznie ogranicza prędkość,  z którą może się poruszać kapsuła ze względu na wartość sił odśrodkowych, jakie by występowały. Nie upierałbym się tutaj co do podawanych czasów podróży między wspomnianymi miastami, ponieważ brzmią one raczej jako pierwsze hasła reklamowe. Co nie zmienia faktu, że połączenie między wymienionymi miastami powinno być jak najbardziej atrakcyjne dla pasażerów i opłacalne ekonomicznie.

Pamiętajmy również, że nie od razu Rzym zbudowano, a cały projekt może być wdrażany do komercyjnego użytku stopniowo, na przykład w pierwszej fazie eksploatacji zastępując lewitację magnetyczną zwykłymi kołami.

Rozmawiał Maciej Dulak.

W tym roku w siedzibie SpaceX powinna się zakończyć budowa kilkukilometrowego toru testowego. Pierwsze testy pojazdu przewidziano na listopad tego roku, w roku 2017 w testach wezmą udział pasażerowie.

Zapraszamy 19 kwietnia na godz. 16.00 do siedziby krakowskiego oddziału Klubu Jagiellońskiego na debatę z członkami HyperLodz Team oraz przedstawicielem Kolei Małopolskich na temat przyszłości transportu publicznego.