Ať už tomu budeme říkat super-maglev, vactrain případně jinak, stále jde jen o myšlenku provozovat dopravu v rouře s řídkým vzduchem, která se rodila okolo roku 1910. Již tehdy existoval plán vlakového spojení mezi Bostonem a New Yorkem s rychlostí až 1 600 km/h, přičemž cesta měla trvat jen dvanáct minut. Rusové tvrdí, že model transportu ve vakuu předváděl na universitě v Tomsku Boris Weinberg, dokonce dříve než Američan Goddard. Weinberg ale neměl ženu, která by to nechala patentovat a tak je dnes za průkopníka projektu super-maglev, považován vizionář Goddard. Stejný Goddard, který jako první na světě zkonstruoval vícestupňovou raketu, odzkoušel funkční raketový motor na kapalné palivo (petrolej a okysličovadlo) a po němž NASA pojmenovala své výzkumné vesmírné centrum v Marylandu.
O Vactrainu, což je zkomolenina vzniklá z vakua+vlaku, se začalo znovu vážně uvažovat v sedmdesátých a osmdesátých letech minulého století. Tím, že projekt vycházel z tehdy známých technologií, narazil na problémy spojené s chováním kol při vysokých rychlostech a přidala se i ztráta vakua při otvírání a zavírání vrat do tunelu. I když se tehdy vyrojil celý pytel podobných projektů, např. Swissmetro a transatlantický tunel, postupně všechny vyšuměly.
K třetímu oživení došlo po roce 2001, spolu s projektem StarTram, za nímž stál James Powell, spolu vynálezce supravodivého maglevu. Ten měl kapsle s nákladem posílat na cesty do výšek plánovaných pro Concorde případně do kosmu, a vše za cenu o dva řády nižší, než kolik to stojí při použití raket. Z úsporných důvodů se mělo létat z Antarktidy, kde vrtání tunelu do ledu mělo být snazší, než do skály. StarTram měl své vagóny urychlovat na 14300 km/h, případně až na 31500 km/h. I ledovcový tunel ale nakonec skončil u ledu.
Podobně neslavně dopadl i evropský komerční projekt magnetické dráhy, který měl v sousedním Bavorsku pendlovat mezi centrem Mnichova a letištěm. Zarazili ho kvůli nákladům, které z původně plánovaných 1,85 mld. poskočily na více než dvojnásobek. Evropa se vrátila k vysokorychlostní železnici s klasickým systémem kol na kolejnicích. A jak testy ukázaly, i s koly se dá šmaděrovat rychlostí 500 km/h.
Počtvrté myšlenku maglevu oprášili Číňané. Tentokrát v provedení super, ve vakuové rouře. Vedoucím projektu je Dr. Deng Zigang a má jít o předzvěst tratě pozemského maglevu, který by dopravoval pracující mezi Čínskými megapolemi s teoretickou maximálkou 2 897 km/h. Tuto rychlost by měl umožnit pokles atmosferického tlaku vzduchu na jednu desetinu normálu. Čína měla svůj první maglev provozovat mezi Šanghají a Chang-čou. Pak se i nad asijským projektem začaly stahovat mraky a tak je v provozu „jen“ trať vysokorychlostní. Stavba testovacího zařízení v Applied Superconductivity Laboratory of Southwest Jiaotong University ale dává tušit, že Číňané myšlenku magnetické dráhy stále neopustili. Zigang se ani nemusí moc snažit tajit fakt, že civilní dopravní prostředek se při správném nasměrování dá využít i k cestám do kosmu, případně levně dopravovat objemné zásilky na hlavy ozbrojených protivníků. I když se testovací vozítko přemísťuje úsměvnou rychlostí 50 km/h, po dovybavení prvky umožňující magnetickou levitaci, má podstatně, ale opravdu podstatně, zrychlit. Vzhledem k vesmírným ambicím Číny a sporům v Jihočínském moři kvůli těžbě ropy, si mnozí začínají dělat starosti, že to v jihozápadním Jiaotongu s levitujícím vlakem brzo dotáhnou do zdárného konce.
Ani Japonci se netají dalším vylepšováním svého maglevu. Při loňské testovací jízdě s novináři si to pelášil rychlosti 500 km/h a získal tím titul nejrychlejšího vlaku na světě. Už při rychlosti 400 km/hodinu ale vlak spotřebovává na překonání odporu vzduchu 83 % energie. Pokud budou chtít Japonci dál zůstat na špici rychlosti a ekonomiky, také je čeká nastěhovat vlak do tubusu s řídkým vzduchem.
Prameny
Southwest Jiaotong University, http://www.caijing.com.cn/
Daily Mail
PhysOrg
Diskuze:
Úniková vs. orbitální rychlost
Vojtěch Kocián,2014-05-14 08:31:44
Orbitální rychlost na povrchu Země je jen 7,9 km/s, 11,18 km/s je úniková rychlost, která při dopravě na oběžou dráhu není potřeba, leda k dopravě na Měsíc. Tedy teoretickému projektilu vypálenému rychlostí 8 km/s z povrchu bude bránit dosažení oběžné dráhy akorát odpor vzduchu (ano, zanedbat nejde) a nutné korekce dráhy, aby se nevrátil do místa výstřelu zezadu.
Přetížení kolem 50g nemusí být až takovým problémem. Vojenské balistické rakety skoro tolik mají, když nemusí hledět na lidskou posádku na palubě - šetří to palivo a tedy zmenšuje velikost rakety a zkracuje čas do zásahu cíle. Rychlost řízených prostředků v atmosféře se testovala zhruba do Mach 7. Na orbitu je to málo, ale jako počáteční rychlost to není úplně špatné.
star train
Juraj Chovan,2014-05-12 14:57:38
Úprimne - nevidím veľmi reálne realizovanie tejto idei ako náhradu klasické vlaku. Ekonomický aspekt nepustí - vzhľadom na enormné náklady na výstavbu preprava cestujúcich by bola natoľko nákladná že prevádzka by bola neefektívna.
Iná vec je postaviť to vo verzii urýchľovača kapsulí vystreľovaných do vesmíru. V prípade úspešnej realizácie sa tu bavíme o značnej úspore financií na dopravu nákladu na obežnú dráhu.
Fantazii se meze nekladou
Ondi Vo,2014-05-12 15:45:17
Takových nápadů je spousta, třeba vesmírný výtah. Všechny ale mají jednu slabou stránku : nerealizovatelnost.
Představu do ledovce vrtaného tunelu můžem brát jako aprílový žert.
Chemický reaktivní pohon není moc eficientní, ale za to o to víc nebezpečný. Vyžaduje pečlivou a tedy i nákladnou přípravu a nehodí se pro masové používání.
Urychlení nějakého vehiklu (kapsle) na únikovou rychlost lineárními morory zní jednoduše, problémy jako je realizovatelnost vakuované komory sahající nad hustou atmosféru, tedy do nějakých 50 km nad povrch, jsou prakticky neřešitelné.
Praktičtějš vypadá projekt pozemské dopravy ve vakuovaném tunelu. Teda jen vypadá, protože se vyhýbá praktickým problémům jako jsou případné seismické pohyby zeminy, utěsnění tunelu a stanic ... a nehody způsobené lidským, nebo materiálním faktorem.
Jan Valečka,2014-05-12 16:36:37
A musí to skutečně sahat až do 50 km? Jak moc brzdí tření vzduchu? Nestačilo by to postavit na nějaký kopec, čímž bysme se určitě dokázali dostat aspoň na 5 km, na konec dát nějakou přepážku na udržení vakua, která by se prostě rozbila těsně předtím, než by tam prolétl náklad, pak to znovu zadělat a vyčerpat vzduch? To by mohlo být realizovatelné, pokud by dosažená rychlost stačila k překonání tření i gravitace. Bohužel si tu rychlost sám spočítat neumím...
Michal Bursík,2014-05-12 18:28:18
@Jan Valečka
Mrkněte na tento zajímavý článek:
http://vtm.e15.cz/tramvaj-ke-hvezdam-startram-misto-raket
Tam jsou vypsány všechny výhody, nevýhody a možnosti.
Star Tram Gen-1,2
Juraj Chovan,2014-05-12 19:58:04
spopularizované zhrnutie tejto témy svojho času bolo aj tu na Osle http://www.osel.cz/index.php?clanek=6183
Petr Kuběna,2014-05-12 23:18:06
Ale ono přece u StarTramu vůbec nemusí jít o dosažení únikové rychlosti. I kdyby na konci tunelu měla raketa rychlost "pouhých" 1,5 km/s, tak by se mohla zbavit dvou třetin své váhy (efektivně celého prvního stupně).
Pro představu teď jsem sledoval start rakety Vega (celá váží 137 tun). První stupeň (přes 95 tun - tedy cca 70% celkové hmotnosti) ji dostane pouze na 1,7 km/s.
Vesmír je najednou strašně blízko, když snížíte potřebnou delta-v i jen o pětinu...
Reakce na p. Kuběnu
Ondi Vo,2014-05-13 02:05:41
Ta vámi líčená raketa dosáhla při odhození prvního stupně té rychlosti 1700m/s. Potud dobře. Tensto stav nastal zhruba v 40 .. 50 km výšce.
Abych nahradil takový první stupeň chemického reaktivního pohonu, musel bych mít urychlovací kolejnice těch 40 až 50 km dlouhé, a to vertikálně.
To je celkem technicky neřešitelné.
Dělo
Vojtěch Kocián,2014-05-13 08:11:27
StarTram je principu jen velké elektromagnetické dělo. Hlaveň nemusí ústit tak vysoko, když je projektilu dodána nějaká ta rychlost navíc. O dopravě materiálu na orbitu pomocí děl se vážně uvažovalo v mnoha různých rovinách - chemické, pneumatické, elektromagnetické. Dnes je možné pomocí relativně malého děla (hlaveň několik málo desítek metrů dlouhá) udělit projektilu rychlost kolem 3 km/s. Dělo dlouhé kilometr by mělo zvládnout přes 6 km/s s přetížením, které by méně choulostivý druh nákladu měl přežít. Zpomalení o atmosféru bude významné, ale přesto by mělo zbýt dost rychlosti na to, aby k zaparkování na orbitě stačila jen podstatně menší raketa. Zatím se to však bere tak, že rakety fungují a tak není důvod vymýšlet něco jiného (a hlavně cpát do toho peníze). Projekt SHARP byl zrušen a Quicklaunch ani pořádně nenastartoval.
1km dlouhá hlaveň
Ondi Vo,2014-05-13 14:28:47
Mám-li kolejnice, hlaveň, či jinou urychlovací dráhu dlouhou 1km a má-li mít projektil na jejím konci únikovou rychlost 8km/s musím použít zrychlení 32km/s², což je bratru 3,2 tisíckrát víc, než je tíhové zrychlení na povrchu Země. To opravdu nepřečká choulostivější druh nákladu.
No, podstatně příznivěj to vypadá se zrychlením takovou kilometrovou drahou na rychlost 1km/s, to vystačíme s 50g, což méně choulostivý náklad přečká, jenže druhý stupeň rakety s tekutým palivem je vše jiné, než méně choulostivý náklad.
Na vláčik sa teším
Tomáš Štec,2014-05-13 15:08:47
Na vláčik sa teším. Nemali by sme hľadieť na ekonomiku, ale na užitočnosť.
Ad raketka: pokiaľ predpokladám rovnomerne zrýchlený pohyb, tak a = (v*v)/(2*s) a zároveň t = 2*s/v, tj. zrýchlenie je priamo úmerné druhej mocnine výslednej rýchlosti a nepriamo úmerné dostupnej dráhe. Pre 2 km/s na 5 km dráhe je to stále škaredých 40g. Pri štyrikrát dlhšej dráhe (20 km) som na 10g po dobu 20 sekúnd, čo by vydržal aj trénovaný človek. Získavať únikovú rýchlosť blízko povrchu nemá zmysel, o väčšinu prídem trením v atmosfére (a naviac "odparím" "projektil"). Nezabúdajte, že meteory žiaria vo výškach 80–100 km nad povrchom.
pán Štec,
Juraj Chovan,2014-05-13 17:44:23
áno meteory žiaria vo výškach 80-100km ale taktiež majú niekoľkonásobne väčšiu rýchlosť a kinetická energia rastie s rýchlosťou kvadraticky. Je jasné že kapsula bude musieť mať tepelný štít ale to nieje hlavný zádrhel tohto projektu.
Nateraz najväčší problém spočíva v tom ako presvedčiť vzduch pri ústí hlavne aby sa nenasal do vnútra vákuovej trubice. Teoreticky vieme ako na to a dokonca je to v malých rozmeroch aj odskúšané, stačí vzduch neďaleko ústia ionizovať a ióny odchýliť magnetickým poľom. Avšak v tomto prípade sa bavíme o ionizácii 99,99% molekúl vzduchu v objeme veľkom ako obývačka. Toto je to čo si vyžaduje vraziť miliardy dolárov do vývoja pričom úspech je vopred otázny.
Petr Kuběna,2014-05-13 19:33:13
re Juraj Chovanec: stále nevidím důvod, proč nemít tu trubici permanentně zavřenou na konci a jen zlomek sekundy před vypuštěním rakety jej otevřít. A pokud bychom nechtěli pumpovat celou trubici, tak o pár (set) metrů dále od výpustě mít druhou záklapku, která by se zavřela po projetí rakety.
re Ondi Vo: K čemu ty "40-50 km dlouhé kolmé kolejnice"? Při vypouštění rakety nejde o to získat výšku, ale o to získat rychlost. Samozřejmě v 5-6km by část rychlosti byla ztracena třením, ale i tak by i jen zlomek únikové rychlosti stačil k zásadnímu zvednutí "mass fraction" (neznám český termín) a tedy snížení ceny.
re pan Kuběna
Ondi Vo,2014-05-13 20:54:07
Kdyby tomu bylo tak, jak si to představujete, tak by to bylo dávno realizováno. Neníliž pravda?
Ve výšce 50km je hustota atmosféry zhruba 1/1000 té u hladiny moře. Přesto je to pro rychlosti kolem oněch 8km/s ještě moc husté. Ve skutečnosti by byla optimální délka, tedy výška, vakuovaného tunelu 120km
Urychlit nějakou kapsli horizontálně na rychlost potřebnou k dosažení oběžné dráhy s únikovou rychlostí by znamenalo použít masivní titanový plášť odolající ohřevu třením o atmosféru (rychlosti řádu 25 Mach). To je snad jasné, že je tohle nerealizovatelné.
Ne náhodou startují rakety vertikálně a sice za účelem co nejrychlej a ještě relativně nízkou rychlostí opustit husté vrstvy atmosféry. Takže jde o to co nejrychlej získat výšku. Optimální dráha rakety směr orbit opisuje křivku počínající vertikálním startem.
Petr Kuběna,2014-05-13 22:14:52
re ondi vo: Proč pořád opakujete 8km/s? Můj argument, na který jste odpovídal, stojí na zlomku této rychlosti.
Argument "kdyby to bylo tak jednoduché" se dá říct o všem (i to kolo), dokud se nepostaví první. Tady zejména platí, že počáteční investice by byla obrovská a do toho nikdo nepůjde, dokud nebude muset.
pan Kubena,
Juraj Chovan,2014-05-13 23:01:28
projektily vystrelene takmer horizontalne, ktorych rychlost je malym zlomkom 1.kozmickej rychlosti, maju tu neprijemnu vlastnost ze sa pohybuju po balistickej krivke, teda smerom k zemi.
Iste, riesenie ktore navrhujete sa da realizovat aj s vyustenim v takmer vertikalnom smere. Stale je tu vsak problem ktory spomenul Ondi Vo vyssie, pri tejto technologii musime pocitat s pretazenim mnoho desiatok G (jednak pri urychleni v tuneli a jednak naraz o vzduchovu stenu po opusteni tunela) a to pohonna jednotka na tekute palivo nemusi zrovna dobre znasat.
K udrzaniu vakua a zaklopkam:
Zaklopku v trubici o priemere 3m za maly zlomok sekundy neuzavriete, realne sa bavime radovo o sekunde.
Stredna rychlost molekul vzduchu je cca 500m/s takze dalsia zaklopka by musela byt aspon o 500m pred ustim aby vzduch neprenikol hlbsie do tunela.
Autori konceptu predpokladaju 10 startov denne, teda priblizne 1 start za 2 hodiny.
Vzduch z trubice o priemere 3m, dlhej 500m, za 2 hodiny nevypumpujete.
O materialnych skodach v trubici sposobenych razovou vlnou ked sa vzduch rychlostou 500m/s vcucne dovnutra ani nehovorim.
8km/s
Ondi Vo,2014-05-14 02:58:54
Otázka proč opakovaně používám tuto hodnotu se dá lehce zodpovědět - protože je použita v artiklu VTM o StarTramu.
Ta rychlost pochopitelně pro střelu vypálenou v "normálních" výškách bez dalšího pohonu nestačí na dosažení pozice na orbitu.
Tabulka únikových rychlostí : http://cs.wikipedia.org/wiki/%C3%9Anikov%C3%A1_rychlost
U hladiny moře je tedy 11,18 km/s, zanedbáme-li ztráty rychlosti vlivem tření o vzduch, tak by tato střela obíhala Zemi jen na úrovni moře. To dokázal akorát profesor Schultze (Jules Verne - Ocelové město). Aby se však dostala na orbit 500km nad Zemí, tak by musela mít tato střela v nulové výšce o dost vyšší počáteční rychlost.
V článku nahoře je věta "...StarTram měl své vagóny urychlovat na 14300 km/h, případně až na 31500 km/h.".
31500km/h = 8,75km/s a 1430km/h = necelé 4km/s.
To jsou rychlosti pro střelu opisující balistickou dráhu. V případě vertikálního výstřelu úsťovou rychlostí 4km/s a pominu-li aerodynamický odpor kulminuje dráha střely zhruba ve výšce 800km nad ústím hlavně, ovšem s nulovou orbitální rychlostí. To zn., že by se stejnou cestou vrátila do hlavně ze které byla vypálena, ovšem kdyby Země svou rotaci na 400s pozdržela.
Re:
Vít Výmola,2014-05-14 11:55:39
Prosím, nebavme se o realizovatelnosti StarTramu, ale o něčem výrazně realističtějším, o čem psal i Petr Kuběna.
Nejde teď o to dosahovat kosmických rychlostí a potřebných výšek, ale o pouze náhradu prvního stupně. Už v minulosti exitovala řada návrhů na dvoustupňové nosiče, kdy prvním stupněm byl horizontálně startující nosič-letoun (např. systém Spiral nebo výrazně jednodušší MAKS). Potom:
- koncová rychlost 1-2km/s (ovšem čím více, tím lépe)
- nepotřebujete vůbec drahé a složité vakuum
- na dráze několika km půjde o zrychlení kolem 10G i méně
- potřebná výška na konci několik kilometrů, stačí i 5km (ale samozřejmě čím více, tím lépe)
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
