Ekstremalny test na 400-metrowym torze

Eksperyment przeprowadzono na stosunkowo krótkim, 400-metrowym torze testowym. Pojazd o masie jednej tony przyspieszył od zera do prędkości 700 km/h w czasie niewiele dłuższym niż mrugnięcie okiem. Następnie system automatycznego hamowania zatrzymał go całkowicie na pozostałym odcinku toru.

Dla porównania: Bugatti Chiron, jeden z najszybszych seryjnych samochodów świata, przyspiesza od 0 do 100 km/h w 2,4 sekundy. Chiński maglev w tym samym czasie osiągnął siedmiokrotnie większą prędkość. To przyspieszenie rzędu 10 G – wartość, która dosłownie przygniotłaby pasażera do siedzenia i sprawiłaby, że oddychanie stałoby się niemożliwe. Dlatego test przeprowadzono bez ludzi na pokładzie.

Ale rekordowa prędkość to tylko połowa sukcesu. Równie imponujące było zatrzymanie pojazdu – całkowite wyhamowanie na dystansie zaledwie 400 m wymaga niezwykle precyzyjnego systemu kontroli i ogromnej siły hamowania. To dowód na to, że technologia jest nie tylko szybka, ale przede wszystkim bezpieczna i kontrolowana.

Jak działa technologia maglev?

Serce systemu stanowią superprzewodniki wysokotemperaturowe chłodzone ciekłym azotem. W temperaturze ok. -196°C materiały te tracą całkowity opór elektryczny, co pozwala przepływać prądowi bez żadnych strat energii. Kiedy superprzewodnik znajduje się w silnym polu magnetycznym, powstaje efekt odpychania – pojazd dosłownie unosi się nad torem, nie dotykając go.

W przeciwieństwie do zawieszenia elektromagnetycznego stosowanego w starszych systemach maglev najnowsza technologia pozwala na osiąganie znacznie wyższych prędkości przy mniejszym zużyciu energii. Brak tarcia mechanicznego oznacza, że jedynym ograniczeniem jest opór powietrza i możliwości techniczne systemów napędowych i kontrolnych.

W praktyce pojazd unosi się kilka centymetrów nad torem na „poduszce” elektromagnetycznej. Napęd realizowany jest poprzez precyzyjnie kontrolowane pole magnetyczne generowane wzdłuż toru, które odpycha i przyciąga superprzewodniki w pojeździe, napędzając go do przodu z oszałamiającą siłą.

Od Shanghai Maglev do Hyperloop – ewolucja transportu

Chiny mają już działający system w technologii maglev. Shanghai Maglev to jedyny na świecie pasażerski pociąg magnetyczny działający komercyjnie. Łączy lotnisko Pudong z centrum miasta, osiągając maksymalną prędkość 431 km/h i skracając 30-kilometrową trasę do ok. 7-8 minut.

Chińczycy zapewniają, że to jednak dopiero początek. Docelowo chiński system ma osiągnąć 1000 km/h – prędkość przewyższającą samoloty pasażerskie, które zazwyczaj lecą z prędkością rzędu 850–950 km/h.

Technologę tę będzie można wykorzystać w koncepcji znanej jako Hyperloop. W normalnych warunkach głównym wrogiem prędkości jest opór powietrza, który rośnie wykładniczo wraz z prędkością. Przy 700 km/h siła oporu to już prawdziwa ściana. Ale jeśli umieścić pojazd w tunelu, z którego wypompowano większość powietrza, opór praktycznie znika.

Chiński system maglev w tunelu próżniowym mógłby teoretycznie osiągnąć prędkości dotąd zarezerwowane dla samolotów lub rakiet, oferując przy tym znacznie większy komfort, efektywność energetyczną i zerową emisję CO₂ w miejscu operacji.

Znacznie więcej niż transport pasażerski czy towarowy

Naukowcy z NUDT podkreślają, że potencjał technologii wykracza daleko poza przewóz ludzi i towarów. Jednym z możliwych zastosowań jest wspomaganie startów rakiet kosmicznych.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Firmy

Demonstrator szybkiego transportu towarowego "CargoTube"

Nevomo oraz Instytut Technologii Hyperloop wkraczają w kolejną fazę strategicznego partnerstwa w celu rozwoju technologii nowej generacji dla branży mobilności. 

Rynek

Branża kolejowa coraz bardziej zautomatyzowana – typowe rozwiązania automatyki kolejowej

Automatyka gra szczególnie istotną rolę w sektorze transportu kolejowego – wpływa bezpośrednio na poziom bezpieczeństwa, niezawodności i efektywności operacji kolejowych. Automatyzacja systemów kolejowych staje się nieodzowna.

Tradycyjny start rakiety to kolosalne marnotrawstwo energii. Ogromna ilość paliwa zużywana jest na przebicie się przez gęstą atmosferę i przyspieszenie od zera do prędkości orbitalnej. Gdyby rakieta była już „w ruchu” w momencie startu – rozpędzona np. do 1000 km/h na naziemnym torze elektromagnetycznym – potrzebowałaby dużo mniejszej ilości paliwa, a tym samym mogłaby być lżejsza i tańsza.

Kolejne potencjalne zastosowania technologii maglev to szybkie testy badawcze – np. symulacje ekstremalnych przeciążeń dla materiałów lotniczych czy kosmicznych lub testowanie systemów startowych dla samolotów z lotniskowców.

Wyzwania przed komercjalizacją technologii maglev

Mimo ogromnego sukcesu technologicznego droga do komercyjnego wdrożenia technologii maglev jest wciąż jeszcze dość długa. Główne wyzwania to:

Infrastruktura – budowa setek czy tysięcy kilometrów torów z superprzewodnikami i systemami chłodzenia oraz tuneli próżniowych to inwestycja liczona w setkach miliardów dolarów.

Bezpieczeństwo pasażerów – przyspieszenie 10 G jest nieakceptowalne dla ludzi. Komercyjne systemy musiałyby ograniczyć przyspieszenie do ok. 0,5 G, co wydłuża czas osiągania prędkości maksymalnej i wymaga dłuższych torów.

Efektywność energetyczna – chłodzenie superprzewodników ciekłym azotem, utrzymanie próżni w tunelu, napęd elektromagnetyczny – wszystko to wymaga ogromnych ilości energii. System musi być energetycznie konkurencyjny wobec samolotów czy szybkich pociągów.

Niezawodność i serwis – Shanghai Maglev, mimo 20 lat operacji, wciąż jest unikalnym systemem wymagającym specjalistycznej obsługi. Skalowanie tej technologii na sieć krajową czy międzynarodową to wyzwanie organizacyjne i techniczne gigantycznej skali.

Chiński wyścig do przyszłości transportu

Rekord NUDT to część szerszej strategii Chin zmierzającej do światowego przywództwa w technologiach transportowych. Kraj, który jeszcze 30 lat temu nie miał ani jednego kilometra kolei dużych prędkości, dziś posiada największą na świecie sieć szybkich pociągów – ponad 48 000 km tras, na których składy regularnie osiągają prędkość 250–350 km/h.

Czy za 20 lat będziemy podróżować w kapsułach lecących 1000 km/h przez rurociągi próżniowe? Czy rakiety będą startować z naziemnych katapult elektromagnetycznych? Tego nie wiemy. Ale jedno jest pewne: Chiny właśnie pokazały, że granice możliwego transportu zostały ponownie przesunięte. A to, co dziś jest rekordem testowym, jutro może stać się codziennością transportu.

źródło: NUDT