保持Hyperloop建立更快的未来

伊隆马斯克对新型交通方式的雄心勃勃的概念一直在加快速度。认识一些致力于使Hyperloop成为现实的学生和工程师。下一个伟大的交通方式可能不是由大公司发明的，它可能是一个学生团队，甚至是互联网上的一群陌生人。2012年，当埃隆·马斯克(Elon Musk)提出建立“第五种运输方式”(其他四种是汽车，飞机，火车和船只)时，许多人认为这是最糟糕的过往幻想和最佳的未来主义梦想。马斯克以其作为电动汽车公司特斯拉的首席执行官和独立航天器公司SpaceX而闻名，他喜欢宣布的项目听起来更像Isaac Asimov小说的视觉而非实际。他的许多梦想项目包括殖民火星，为汽车交通创建地下隧道系统，以及最近在人与机器之间建立神经联系。

马斯克称他的想法是建立一个新的运输系统Hyperloop。它的行驶速度是飞机的两倍(能够在30分钟内从洛杉矶到旧金山)，不受天气变化的影响，不会发生碰撞，能耗低，并且有足够的能量储存来运行24小时天。马斯克认为它是相距900英里或更短的城市之间的理想交通方式。

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特斯拉和SpaceX的工程师加入了这项工作，2013年，马斯克发布了一份长达57页的白皮书，详细介绍了早期的设计理念。

“当加利福尼亚'高速'铁路获得批准时，我非常失望，因为我知道其他人也是如此，”马斯克在报纸上写道。“怎么可能硅谷和JPL的家 - 做一些令人难以置信的事情，如索引世界各地的知识并将火星车放在火星上 - 将建造一个子弹列车，这是每英里最昂贵的一个，也是最慢的一个。世界?”

Hyperloop的基本概念是通过管发送包含乘客和/或货物的吊舱。该管将包含风扇，在内部产生部分真空以减少风阻。通过部分真空推动吊舱，使用气压，车轮或某种电磁系统(类似于子弹列车的磁悬浮系统)，理论家认为Hyperloop有一天可以获得超音速。

这听起来像一个很好的思想实验。然后马斯克做了一些意外的事。在2013年，他宣布Hyperloop将是开源的，并邀请任何敢于尝试在设计上进行新迭代的人来改进它并使Hyperloop成为现实。

公司几乎在一夜之间兴起 - 所有这些都旨在使他们的Hyperloop版本成为一个可扩展的可扩展系统。今年早些时候，总部位于洛杉矶的Hyperloop One，可以说是这些公司中最知名的公司，在内华达沙漠的1640英尺长的测试赛道DevLoop上破土动工，据说这将是世界上唯一的全系统和全套-scale Hyperloop测试网站。该公司计划在2017年的某个时候对DevLoop进行全面测试.Hyperloop One还与美国政策制定者和运输专家会面，讨论整个美国的Hyperloop路线计划。

现在至少有六家公司争相以自己的想法击败马斯克进入市场。2015年，SpaceX宣布在其位于加利福尼亚州霍桑市的工厂建立自己的1英里长的Hyperloop测试跑道。它还宣布了其Hyperloop Pod竞赛 - 向世界各地的任何参与者开放，他们想要发明理想Hyperloop pod。在提交初步申请的700个团队中，27个团队，其中许多来自麻省理工学院，纽约大学和慕尼黑工业大学等着名学校，最终被邀请在SpaceX举行的比赛中对他们的设计进行实际测试，其中一半在1月份完成。 2017年。

最后，如果公司有一天通过高速管运送货物或运送乘客，他们可能会将创新归功于学生，而不是大公司。在Reddit上花几分钟，你会很快意识到几乎任何主题都有一个subreddit(从猫到弦理论)。对于rLoop来说，这一切都始于SpaceX subreddit。“有人发布了[Reddit]，并建议Reddit社区可以提出有竞争力的设计，”rLoop的项目经理Brent Lessard告诉Design News。社区认真对待这个想法，并且很快就有数百人志愿为这个目标投入时间，专业知识甚至资金。“

“我们所做的就是将pod的各个方面分解为基本的子系统或子团队，然后开始根据经验和兴趣组织人员。”Lessard说道。团队rLoop在没有中心物理位置的情况下完成了所有这些工作。团队成员在严格的志愿者基础上工作，并使用Skype和Slack等软件进行沟通，以进行会议和项目状态更新。

Lessard说拥有一支偏远的团队有其优点和缺点。“我们试图关注远程团队的优势并减轻任何潜在问题，”他说。“让不同时区的人们受益是因为工作基本上可以全天候完成。我会把[一个项目]交给旧金山的首席工程师，他会把它交给澳大利亚，然后是印度，然后是英国，然后当我再次醒来时，它会有所进展。 ”

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rLoop是为数不多的能够创建Hyperloop吊舱的团队之一，该吊舱既可以处理人类乘客也可以处理非压力敏感货物。“我们采用了主动磁悬浮系统，可以让我们开启悬停引擎。它可以让我们漂浮在原地，但我们也可以操纵发动机，这样我们就可以获得推力，制动和飞行控制。“

rloop的工作最终吸引了传感器和连接器公司TE Con​​nectivity的注意，该公司提供赞助团队，并在其位于加州Menlo Park的校园提供技术专业知识和物理测试设施。“TE为我们提供了一个非常积分的观点，”Lessard说。“rLoop团队非常适合作为设计方面的远程和在线团队，但是一旦我们通过所有这些里程碑并从SpaceX获得绿灯以继续比赛，我们不得不转向制造业重点，这带来了许多“他说，TE提供的大部分传感器，电缆，连接器和电气设备最终将构成rLoop的吊舱。

虽然Reddit对Hyperloop的野心充满热情，但纽约大学Tandon工程学院的一组学生正在研究他们自己独特的设计。对于NYU Hyperloop团队而言，简单性是使Hyperloop成为可行且可扩展的关键。

“我们的吊舱是最简单的吊舱之一，”纽约大学Hyperloop团队的计算机工程专业学生Matt Cocca告诉设计新闻。“我们非常关注机械或电气方面的防故障设计。例如，我们的制动系统可以在断电或丢失时停止。“

纽约大学的团队pod使用基于轮子的系统来推动自身，而不是使用磁悬浮或加压空气。该团队选择专注于创建一个能够运送货物而不是乘客的吊舱。该团队认为，从现实的角度来看，货运将成为Hyperloop的第一个前沿。许多人猜测，可能需要一段时间才能让公众在下次出差时高速射入管子。

“乘客增加了并发症”Cocca说，“你必须保持机舱加压，并且存在加速和减速问题。在处理运费时，我们不必担心那些非常精确的舒适度。“

当然，像Hyperloop一样雄心勃勃的想法并非没有它的批评者。当埃隆马斯克首次提出这个想法时，围绕成本和后勤存在很多问题。马斯克最初承诺，从洛杉矶到旧金山的系统将花费60亿美元，这意味着它将耗费加利福尼亚提出的高速铁路系统的十分之一，速度是其五倍。

虽然总体上的共识是可以使用创建Hyperloop的技术，但是对它的安全性和实用性存在更大的担忧。如果加压管损坏或破裂会怎样?系统需要消耗多少电量?如果吊舱卡在不知名的地方会发生什么?你如何处理管中的轻微偏差或方向变化?

在2013年接受“水星报”采访时，麻省理工学院航空航天教授约翰·汉斯曼谈到了这个概念：“高级概念并没有违反物理学的任何基本定律...... [但]我我不确定这些细节是否有效。“在同一篇文章中，加州大学伯克利分校的物理学教授理查德穆勒说，这个系统可能会受到污垢和污垢的影响，甚至可以推测Hyperloop可能成为恐怖分子的一个有吸引力的目标。

特别是对于加利福尼亚来说，地震也更加可能。来自福布斯的2015年文章称为Hyperloop是一场“等待发生的灾难。”作家Ethan Siegel是俄勒冈州波特兰市Lewis&Clark学院的物理学教授，他将防震管列为Hyperloop最重要的挑战之一，同时也提供乘客舒适性。Seigel写道：“Hyperloop的拟议加速比日本的新干线允许人类乘客大7倍，因为人类只能处理约0.2g(或约2 m / s ^ 2)的加速度。向下或从一侧到另一侧的方向......您可能喜欢一次乘坐过山车一两分钟，但需要一个超人来享受(甚至容忍)这样的旅行半小时...”

2016年5月，作为“卫报”的作品，作家Alex Hern对Hyperloop One的测试印象不足，并指出该公司当时用于推动其磁悬浮吊舱的线性执行器系统并不是什么新鲜事。几十年来一直用于过山车：“Hyperloop One在其推进系统方面已经达到了1996年代过山车的技术高度，但没有什么可以平息非常真实的怀疑，即该公司将能够实现它所承诺的东西，当时它承诺，它承诺的价格，“赫恩写道。

比说更容易说

rLoop的Lessard说他的团队在设计他们的吊舱时遇到了许多这些技术挑战。“我们需要意识到管道中的偏差，如银行，转弯和海拔变化，”他说。“如果你正在以可能的速度移动声音，而你内部有一名乘客，那么你必须为他们可能遇到的那种力量做好准备。”

Lessard说，在大多数情况下，工程师应尽量保持管道系统尽可能直，并在接近转弯时减速吊舱。这意味着平均而言，Hyperloop的平均速度为530英里/小时，而目前建议的最高时速约为700英里/小时。

将电子设备置于部分真空中也存在设计挑战。“压力容器[pod]包含许多在真空中不安全的电池和电子设备，”Lessard说。“因此，有很多外部硬件，压力容器和外部系统之间有很多接线。压力容器中的这些渗透是明显的泄漏源，很难控制。“

一旦它的概念到位，团队rLoop将其重点转移到安全上。“例如，为了跟踪吊舱在管中的位置，我们有加速器和跟踪传感器来判断吊舱在管内的位置。我们还在吊舱的末端有一个激光测距手指，告诉我们到管末端的距离。“这样的系统对于控制吊舱速度到整个管道以及在系统发生故障时追踪吊舱是至关重要的。

rLoop团队还发现，吊舱的主动磁悬浮系统非常耗电。“在电池供应方面没有任何商品可供选择，因此我们花了大约三个月的时间来设计，测试和制造我们自己的电池组，”Lessard说。为了比赛的目的，该团队必须创建一个独立的收费系统，该系统是由一家名为IPS的保加利亚公司为该吊舱设计的。“甚至电池管理软件都是由我们编写的，特别针对我们的电池组，”Lessard说。

马斯克本人提出使用太阳能为Hyperloop系统供电，但太阳能是否可以提供必要的能量输出还有待观察。“管子顶部有很多不动产。理想情况下，你会看到内衬太阳能电池板和馈电电源为电池充电或为其他外围设备供电，“Lessard建议道。

“最困难的部分是让所有东西动态地协同工作 - 使所有东西都融入吊舱并将电气和机械系统集成在一起，”机械工程专业学生兼纽约大学Tandon Hyperloop团队成员Kyle Casey告诉设计新闻。凯西表示，由于挑战，他团队的大部分初始设计都发生了变化。“例如，我们使用的是围绕法兰的制动器，因此吊舱不能垂直移动，也无法击中轨道上的I梁。”

“我们经历了几次气动制动的迭代，但我们也考虑过电气备用系统和线性执行器，”纽约大学队的Matt Cocca补充说。

rLoop和纽约大学Tandon团队的成员都记得SpaceX比赛日是一次激动人心和令人振奋的体验。“我们六十人飞到洛杉矶，第一次亲自见面，第一次见到硬件，”rLoop's Lessard说。“我们已经工作了19个月，所有人都在网上 - 每天聊天并进行视频电话会议，但亲自见到大家真是太棒了。”

“气氛比我想象的要轻得多，”纽约大学Tandon的凯西说道。“是的，它在第一天左右就令人生畏了。其他团队在那里与他们的豆荚一起忙着他们的东西。但是，随着每个人都得到了解决，人们四处走动，向其他人提问。实际上有很多机会与其他团队交流和合作。“

“能够与其他团队分享想法，并比较我们做事的方式，让你开始思考新想法，”Cocca同意道。

SpaceX比赛的前半部分包括两个阶段：第一阶段是2016年1月举行的设计周末，其中27支球队的设计被SpaceX评委批评。从那里开始，有23支队伍被邀请参加第二阶段 - 2017年1月举行的测试赛道。在测试赛道结束时，团队rLoop因其设计而获得了五项Pod创新奖之一。其他最高奖项是代尔夫特大学(最高总分)，慕尼黑技术大学(最快荚);麻省理工学院(安全与可靠性奖);和马里兰大学(表演和运营奖)。

比赛的后半部分计划于2017年夏季举行。与上半年使用多个评判标准的情况不同，SpaceX表示下半部分只有标准 - 成功减速的最大速度(意味着：哪个吊舱设计可以去最快没有崩溃?)。

来到你附近的沙漠

与此同时，纽约大学Tandon团队的成员以及全球传播的团队成员rLoop正在上半年的比赛中积累经验，并利用它来改进他们的设计。

“我们真的专注于改装我们的初始设计。我们从SpaceX得到了很多反馈，他们非常感谢我们对吊舱采取的简单方法，“凯西说。“[SpaceX]同意它可扩展的事实。我们无法在比赛中进行任何测试，因为我们没有设置主轮。但是对于周末二，我们计划在全尺寸管中进行全动态测试。希望我们的吊舱可以在测试跑道周围达到150英里/小时。“

Lessard表示，rLoop比以往任何时候都更加坚定地看到它的Hyperloop pod已经完成。“团队和社区实现了这一目标。我们有超过1000人报名参加此活动。我们拥有200-400人的强大核心，并且在比赛周末有17或18个国家参加。很高兴看到人们聚集在一起对项目充满热情并专注于实现这一目标。“

虽然正在为该项目投入大量工作，但没有任何团体或公司制定计划日期，以便为货物或人员运输提供完整功能的Hyperloop。但随着全球压力越来越大，以减少浪费的资金和时间，以及越来越拥挤的旅行和交通压力，可能需要一种新的交通方式。

“我希望看到[Hyperloop]成为这种新的交通方式，”凯西说。“在不久的将来，无论是货运还是客运，一切都必须更加经济和环保。”