L'Hyperloop est un système de transport conceptuel à grande vitesse conçu pour le transit de passagers et de marchandises. L'entrepreneur Elon Musk a introduit ce concept dans un livre blanc de 2013, caractérisant l'hyperloop comme un mécanisme de transport employant des capsules qui glissent sur une surface pneumatique dans un tube basse pression. Les systèmes Hyperloop comprennent fondamentalement trois composants : les tubes, les pods et les terminaux. Le tube constitue un environnement substantiel, étanche et à basse pression, généralement configuré comme un tunnel étendu. Fonctionnant à la pression atmosphérique, la nacelle fonctionne comme un transporteur de passagers ou de fret, subissant une résistance à l'air ou une friction minimale à l'intérieur du tube grâce à la propulsion magnétique ; la conception initiale incorporait également un ventilateur canalisé pour l'augmentation. Les terminaux sont chargés de gérer l’arrivée et le départ des pods. La proposition originale d'hyperloop de Musk se distinguait des vactrains conventionnels en utilisant la pression d'air résiduelle à l'intérieur du tube pour générer une portance via les pales et une propulsion via des ventilateurs ; néanmoins, de nombreuses itérations ultérieures adoptant la désignation « hyperloop » ont largement adhéré aux principes fondamentaux de la technologie vactrain.
Hyperloop est un système de transport à grande vitesse proposé pour les passagers et le fret. En 2013, le concept a été publié par l'entrepreneur Elon Musk dans un livre blanc, où l'hyperloop était décrit comme un système de transport utilisant des capsules soutenues par une surface d'air dans un tube basse pression. Les systèmes Hyperloop comportent trois éléments essentiels : des tubes, des pods et des terminaux. Le tube est un grand système étanche à basse pression (généralement un long tunnel). La nacelle est un autocar à pression atmosphérique qui subit une faible résistance de l'air ou un faible frottement à l'intérieur du tube grâce à une propulsion magnétique (dans la conception initiale, augmentée par un ventilateur caréné). Le terminal gère les arrivées et les départs des pods. L'hyperloop, sous la forme proposée par Musk, diffère des autres vactrains en s'appuyant sur la pression de l'air résiduelle à l'intérieur du tube pour assurer la portance des ailes et la propulsion par les ventilateurs ; cependant, de nombreuses variantes ultérieures utilisant le nom « hyperloop » sont restées relativement proches des principes fondamentaux des vactrains.
Elon Musk a d'abord fait allusion au concept d'hyperloop lors d'une allocution en 2012, où il l'a qualifié de « cinquième mode de transport ». Le 22 août 2013, Musk a publié un livre blanc en version alpha détaillant la conception de l'hyperloop, qui comprenait des tubes à pression réduite, des capsules pressurisées soutenues par des paliers à air et une propulsion via des moteurs à induction linéaires et des compresseurs axiaux. Le livre blanc présentait une hypothétique route hyperloop reliant la région de Los Angeles à la région de la baie de San Francisco, approximativement parallèle au corridor de l'Interstate 5. Cependant, certains analystes des transports ont contesté les projections de coûts présentées dans le livre blanc, certains estimant qu'un système hyperloop entraînerait des dépenses de plusieurs milliards de dollars supérieures à celles initialement proposées.
Musk et SpaceX ont activement promu le concept d'hyperloop, encourageant la collaboration d'autres entreprises et organisations dans son développement technologique. En juillet 2019, un système hyperloop développé par l'Université technique de Munich a atteint un record de vitesse de 463 km/h (288 mph) lors d'un concours de conception de pods organisé par SpaceX à Hawthorne, en Californie. Virgin Hyperloop a mené le premier essai humain en novembre 2020 dans son centre d'essai de Las Vegas, atteignant une vitesse maximale de 172 km/h (107 mph).
Une initiative européenne visant à standardiser les « systèmes hyperloop » a publié un projet de norme en 2023.
Hyperloop One, une entité importante et bien financée dans le secteur de l'hyperloop, a déclaré faillite et a cessé ses activités le 31 décembre. 2023. Néanmoins, d'autres entreprises persistent dans leurs efforts pour faire progresser la technologie hyperloop.
Contexte historique
En juillet 2012, lors d'un événement du Pando Daily à Santa Monica, en Californie, Musk a initialement révélé qu'il envisageait un « cinquième mode de transport », qu'il a appelé l'Hyperloop. Cet hypothétique système de transport à grande vitesse devait posséder plusieurs attributs : immunité aux intempéries, fonctionnement sans collision, vitesses deux fois supérieures à celles des avions, consommation d'énergie minimale et stockage d'énergie intégré pour une fonctionnalité continue 24 heures sur 24. La désignation Hyperloop a été choisie en raison de la caractéristique opérationnelle prévue du système consistant à former une boucle. En mai 2013, Musk avait décrit métaphoriquement l'Hyperloop comme un « croisement entre un Concorde, un railgun et une table de air hockey ». En 2016, Musk a en outre émis l'hypothèse que des itérations plus avancées du système pourraient atteindre des vitesses hypersoniques.
Entre fin 2012 et août 2013, les ingénieurs de Tesla et SpaceX ont collaboré au développement d'un modèle conceptuel pour l'Hyperloop de Musk. Un premier modèle conceptuel du système a ensuite été publié sur les sites Web de Tesla et SpaceX, décrivant une conception potentielle, des principes opérationnels, un itinéraire et une structure de coûts pour un système hyperloop. La conception alpha proposait que les nacelles accélèrent progressivement jusqu'à leur vitesse de croisière via des moteurs électriques linéaires, glissant sur des coussinets d'air dans des tubes positionnés soit au-dessus du sol sur des colonnes, soit sous terre dans des tunnels, contournant ainsi la complexité des passages à niveau. Au cours des années 2010, un système hyperloop idéal était projeté pour surpasser les modes de transport en commun existants en termes d'efficacité énergétique, de fonctionnement silencieux et d'autonomie. L'Hyperloop Alpha a été publié en tant que conception open source. Musk a sollicité les commentaires du public, encourageant les individus à « trouver des moyens de l'améliorer ». Le 4 avril 2017, la marque « HYPERLOOP », relative au « transport à grande vitesse de marchandises dans des tubes », a été accordée à SpaceX.
Le 15 juin 2015, SpaceX a annoncé son intention de construire une piste d'essai Hyperloop de 1,6 km de long adjacente à ses installations de Hawthorne. Cette piste a ensuite été complétée et utilisée pour tester les conceptions de modules soumises par des participants tiers à un concours.
Au 30 novembre 2015, de nombreuses entités commerciales et équipes universitaires développaient activement les technologies Hyperloop, ce qui a conduit le Wall Street Journal à déclarer que le « mouvement Hyperloop », comme se nommaient certains de ses participants indépendants, avait dépassé son créateur en termes de portée.
L'équipe Hyperloop du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a présenté un premier prototype de pod hyperloop au musée du MIT le 13 mai 2016. Cette conception incorporait une suspension électrodynamique. pour la lévitation et le freinage par courants de Foucault.
En novembre 2020, Virgin Hyperloop a effectué un premier test de passagers à basse vitesse impliquant deux employés de l'entreprise, au cours duquel l'unité a atteint une vitesse maximale de 172 km/h (107 mph).
Le Comité européen de normalisation électrotechnique a publié la norme technique inaugurale pour les systèmes hyperloop en janvier 2023. Auparavant, en juin 2019, Hardt Hyperloop a présenté un Hyperloop mécanisme de changement de voie, dépourvu de composants d'infrastructure mobiles, dans son installation d'essai de Delft, aux Pays-Bas.
Le 21 décembre 2023, Hyperloop One, anciennement connu sous le nom de Virgin Hyperloop, a cessé ses activités opérationnelles.
Cadre théorique et principes opérationnels
Le concept antérieur du vactrain partage des similitudes avec les systèmes ferroviaires à grande vitesse, visant à éliminer une résistance significative de l'air en utilisant des trains à sustentation magnétique dans des tubes évacués ou partiellement évacués. Néanmoins, le défi inhérent au maintien d’un vide sur de grandes distances a empêché la construction de tels systèmes. En revanche, le concept Hyperloop alpha a été conçu pour fonctionner à environ un millibar (100 Pa) de pression, exploitant l'air résiduel pour la lévitation.
Concept de conception préliminaire
Le concept Hyperloop Alpha proposait un fonctionnement par propulsion de « capsules » ou « pods » spécialisés dans un tube d'acier maintenu sous vide partiel. Selon la conception initiale de Musk, chaque capsule léviterait sur un coussin d'air, allant de 0,02 à 0,05 pouces (0,5 à 1,3 mm) d'épaisseur, fourni sous pression aux « skis » à air. Ce mécanisme est analogue à la lévitation de rondelles sur une table de air hockey, permettant des vitesses inaccessibles avec les roues conventionnelles. En éliminant la résistance au roulement et en réduisant considérablement la traînée aérodynamique, les capsules pourraient glisser pendant la majeure partie de leur transit. Dans le cadre de la conception alpha, un ventilateur d'entrée électrique et un compresseur axial positionnés au nez de la capsule étaient destinés à « transférer activement l'air à haute pression de l'avant vers l'arrière du récipient ». Ce mécanisme visait à atténuer l’accumulation de pression d’air devant le véhicule, qui autrement entraverait sa vitesse. Une partie de cet air devait également être déviée vers les skis, fournissant une pression supplémentaire et améliorant passivement la portance grâce à leur profil aérodynamique.
Dans le cadre du concept de niveau alpha, les nacelles réservées aux passagers ont été conçues avec un diamètre de 7 pieds 4 pouces (2,23 m) et devaient atteindre une vitesse maximale de 760 mph (1 220 km/h) pour garantir l'efficacité aérodynamique. (Section 4.4) La conception stipulait que les passagers subiraient une accélération inertielle maximale de 0,5 g, soit environ deux à trois fois l'accélération rencontrée par les passagers d'un avion de ligne commercial lors du décollage et de l'atterrissage.
Itinéraires potentiels
De nombreux itinéraires ont été suggérés qui satisfont aux critères de distance pour lesquels la technologie hyperloop est censée offrir des temps de transit améliorés, en particulier pour les distances inférieures à environ 1 500 kilomètres (930 miles). Ces propositions d'itinéraires couvrent un spectre allant des annonces spéculatives dans les communications d'entreprise aux analyses de rentabilisation détaillées et aux accords formels.
République de Corée
En juin 2017, un accord a été signé pour le développement collaboratif d'une ligne hyperloop reliant Séoul et Busan, en Corée du Sud. Cependant, le projet a ensuite été suspendu début 2024 suite au retrait du financement public par le gouvernement coréen, en raison de préoccupations concernant la viabilité économique de l'entreprise.
En avril 2025, le gouvernement a lancé un projet de recherche axé sur le développement de la technologie de propulsion maglev pour l'Hypertube, un système de train à grande vitesse de nouvelle génération proposé pour le corridor Séoul-Busan.
États-Unis d'Amérique
L'itinéraire décrit dans le document de conception de niveau alpha de 2013 s'étendait de la région du Grand Los Angeles à la région de la baie de San Francisco. Ce système conceptuel devait commencer près de Sylmar, situé au sud du Tejon Pass, se diriger vers le nord le long de l'Interstate 5 et se terminer près de Hayward, sur la rive est de la baie de San Francisco. Le document de conception illustrait également les extensions proposées vers des sites tels que Sacramento, Anaheim, San Diego et Las Vegas.
La construction du tracé décrit dans le projet de Musk n'a pas encore commencé. Une des principales justifications de ce manque de progrès réside dans les points de terminaison proposés à la périphérie de deux zones métropolitaines importantes, Los Angeles et San Francisco. Même si cette approche entraînerait des réductions substantielles des coûts de construction, elle obligerait les passagers voyageant vers ou depuis le centre-ville de Los Angeles, San Francisco ou tout autre endroit au-delà de Sylmar et Hayward, à passer à un mode de transport alternatif pour terminer leur voyage. Par conséquent, la durée globale du voyage vers ces destinations serait considérablement allongée.
Un problème comparable affecte actuellement le transport aérien contemporain, en particulier sur les itinéraires plus courts tels que LAX-SFO, où la durée réelle du vol constitue une composante relativement mineure du temps total de trajet de porte à porte. Les commentateurs ont soutenu que ce scénario réduirait considérablement les économies de coût et de temps projetées de la technologie hyperloop par rapport au projet proposé de train à grande vitesse de Californie, conçu pour desservir les gares centrales de San Francisco et de Los Angeles. Pour les passagers faisant la navette entre les centres financiers, on prévoit une réduction estimée de deux heures du temps de trajet en utilisant l'Hyperloop plutôt que de parcourir toute la distance.
En outre, les projections de coûts pour l'itinéraire proposé en Californie ont été examinées de près. En 2013, plusieurs ingénieurs des transports ont affirmé que les estimations initiales des coûts de conception étaient invraisemblablement faibles, compte tenu des exigences de construction étendues et de la dépendance à l'égard de solutions technologiques naissantes. Par conséquent, la viabilité technologique et économique de ce concept reste non vérifiée et fait l'objet de nombreuses discussions en cours.
En novembre 2017, Arrivo a dévoilé un système de transport automobile conceptuel à levage magnétique destiné à relier Aurora, Colorado, à l'aéroport international de Denver, envisagé comme le segment initial d'un réseau plus large partant du centre-ville de Denver. Le contrat associé indiquait une date d'achèvement prévue pour ce segment inaugural en 2021. Par la suite, en février 2018, Hyperloop Transportation Technologies a divulgué des propositions comparables pour un système en boucle reliant Chicago et Cleveland, ainsi qu'un autre reliant Washington et New York.
En 2018, la Missouri Hyperloop Coalition a été créée grâce à une collaboration impliquant Virgin Hyperloop One, l'Université du Missouri et la société d'ingénierie Black & Veatch, dans le but d'étudier un tracé potentiel reliant Saint-Louis, Columbia et Kansas City.
Le 19 décembre 2018, Elon Musk a présenté un tunnel de 3 km situé sous Los Angeles. Au cours de la démonstration, une Tesla Model X a traversé le tunnel sur une voie désignée, distincte d'un système de tubes basse pression. Musk a déclaré que le coût du système s'élevait à environ 10 millions de dollars. Il a ensuite précisé que « The Loop représente un développement progressif vers la technologie Hyperloop. La Loop est conçue pour le transport intra-urbain, tandis que Hyperloop est destiné au transport en commun interurbain, fonctionnant à des vitesses dépassant largement 150 mph. »
L'Agence de coordination régionale du nord-est de l'Ohio (NOACA) a collaboré avec Hyperloop Transportation Technologies pour entreprendre une étude de faisabilité de 1,3 million de dollars. Cette étude vise à développer un corridor hyperloop reliant Chicago, Cleveland et Pittsburgh, envisageant le premier système hyperloop multi-états américain dans la mégarégion des Grands Lacs. Des engagements financiers importants, totalisant des centaines de milliers de dollars, ont déjà été alloués à cette initiative. Plus précisément, le conseil d'administration de la NOACA a accordé un contrat de 550 029 $ à Transportation Economics & Management Systems, Inc. (TEMS) pour l’étude de faisabilité de l’hyperloop des Grands Lacs. L'objectif de ce contrat est d'évaluer la viabilité d'un système hyperloop à très grande vitesse pour le transport de passagers et de marchandises, reliant dans un premier temps Cleveland et Chicago.
Inde
En 2016, Hyperloop Transportation Technologies a engagé des discussions avec le gouvernement indien concernant un projet d'itinéraire entre Chennai et Bengaluru, qui prévoyait conceptuellement un temps de trajet de 30 minutes pour une distance de 345 km (214 mi). De plus, en 2018, HTT a formalisé un accord avec le gouvernement d'Andhra Pradesh pour développer le premier projet d'hyperloop indien, conçu pour relier Amaravathi et Vijayawada avec une durée de trajet estimée à 6 minutes.
Le 22 février 2018, Hyperloop One a formalisé un protocole d'accord avec le gouvernement du Maharashtra. Cet accord prévoit la construction d'un système de transport hyperloop entre Mumbai et Pune, qui devrait réduire le temps de trajet actuel de 180 minutes à seulement 20 minutes.
En 2016, DGW Hyperloop, une initiative de Dinclix Ground Works, basée à Indore, a proposé un corridor hyperloop reliant Mumbai et Delhi, avec des arrêts intermédiaires à Indore, Kota et Jaipur.
Arabie Saoudite
Le 6 février 2020, le ministère des Transports du Royaume d'Arabie saoudite a annoncé un accord contractuel avec Virgin Hyperloop One (VHO) pour mener une étude de préfaisabilité pionnière sur l'application de la technologie Hyperloop au transport de passagers et de marchandises. Cette étude vise à établir un cadre fondamental pour les futurs projets d'hyperloop, en s'appuyant sur la relation établie entre le développeur et le royaume, qui a culminé avec la visite par le prince héritier Mohammed ben Salmane de la nacelle de passagers de VHO lors d'une visite.
Italie
En décembre 2021, le Conseil régional de Vénétie a ratifié un protocole d'accord avec MIMS et CAV pour faciliter les tests de la technologie d'hyper transfert.
Canada
En 2016, la société canadienne d'hyperloop TransPod a étudié d'éventuelles routes hyperloop reliant Toronto et Montréal, Toronto à Windsor et Calgary à Edmonton. Toronto et Montréal, les plus grandes villes du Canada, sont reliées par l'autoroute 401 de l'Ontario, l'autoroute la plus fréquentée d'Amérique du Nord. En mars 2019, Transports Canada a commandé une étude approfondie sur les systèmes hyperloop afin d'acquérir une compréhension plus approfondie de leurs dimensions techniques, opérationnelles, économiques, de sécurité et réglementaires, ainsi que de leurs conditions préalables de construction et de leur viabilité commerciale.
La province de l'Alberta a signé un protocole d'entente (PE) à l'appui du projet hyperloop de Calgary à Edmonton de TransPod. TransPod a l'intention d'aller de l'avant, après avoir obtenu 550 millions de dollars américains en financement privé pour la première phase, destinée à l'établissement d'une connexion aéroportuaire pour Edmonton. Néanmoins, le lancement du projet dépend du développement préalable et des tests de prototypes par l'entreprise sur des pistes d'essai désignées.
Ailleurs dans le monde
En 2016, Hyperloop One a dévoilé la première analyse de rentabilisation détaillée à l'échelle mondiale pour un itinéraire de 300 miles (500 km) entre Helsinki et Stockholm, envisageant un tunnel sous la mer Baltique pour relier les deux capitales en moins de 30 minutes. Hyperloop One a ensuite mené une étude de faisabilité en 2016, cette fois avec DP World, axée sur le transport de conteneurs depuis son port de Jebel Ali à Dubaï. Fin 2016, Hyperloop One a dévoilé une étude de faisabilité, en collaboration avec l'Autorité des routes et des transports de Dubaï, pour des corridors de passagers et de fret reliant Dubaï à la région plus large des Émirats arabes unis. En 2016, Hyperloop One a également exploré des itinéraires potentiels pour les passagers au sein de Moscou et un système d'hyperloop de fret conçu pour relier Hunchun, dans le nord-est de la Chine, au port de Zarubino, situé près de Vladivostok et de la frontière nord-coréenne, dans l'Extrême-Orient russe. En mai 2016, Hyperloop One a lancé son Global Challenge, sollicitant des propositions complètes pour les réseaux hyperloop dans le monde entier. En septembre 2017, Hyperloop One a identifié 10 itinéraires parmi un pool de 35 propositions importantes : Toronto-Montréal, Cheyenne-Denver-Pueblo, Miami-Orlando, Dallas-Laredo-Houston, Chicago-Columbus-Pittsburgh, Mexico-Guadalajara, Édimbourg-Londres, Glasgow-Liverpool, Bengaluru-Chennai et Mumbai-Chennai.
Des routes européennes supplémentaires ont été proposé, notamment un itinéraire conceptuel en 2019 s'étendant d'Amsterdam ou de l'aéroport de Schiphol à Francfort. En 2016, une équipe de l'Université de technologie de Varsovie a commencé une évaluation des itinéraires potentiels allant de Cracovie à Gdańsk à travers la Pologne, comme suggéré par Hyper Poland.
Hyperloop Transportation Technologies (HTT) a conclu un accord avec le gouvernement slovaque en mars 2016 pour mener des études d'impact concernant les connexions potentielles entre Bratislava, Vienne et Budapest ; cependant, aucun progrès ultérieur n’a été signalé. En janvier 2017, HTT a signé un accord pour étudier le corridor Bratislava-Brno-Prague en Europe centrale.
En 2017, SINTEF, la plus grande organisation de recherche indépendante de Scandinavie, a exprimé son intention d'établir un laboratoire de test d'hyperloop en Norvège.
Mars
Musk postule que la technologie hyperloop représente le mode optimal pour le transport martien sur de longues distances, étant donné que la densité atmosphérique de Mars est d'environ 1 % de celle de la Terre au niveau de la mer, évitant ainsi le besoin de tubes fermés. Sur Terre, le concept d'hyperloop nécessite des tubes basse pression pour atténuer la traînée aérodynamique. À l'inverse, une implémentation martienne exploiterait la résistance atmosphérique considérablement réduite, permettant ainsi un système d'hyperloop sans tube comprenant uniquement une voie, fonctionnant efficacement comme un train à lévitation magnétique.
Évolution de la conception Open Source
En septembre 2013, Ansys Corporation a effectué des simulations informatiques de dynamique des fluides pour modéliser les propriétés aérodynamiques et les forces de contrainte de cisaillement ayant un impact sur la capsule concept alpha. Les résultats de la simulation ont indiqué que la conception de la capsule nécessitait des modifications substantielles pour empêcher le flux d'air supersonique et nécessitait un espace accru entre la paroi du tube et la capsule. Sandeep Sovani, employé d'Ansys, a reconnu les défis révélés par la simulation, mais a exprimé sa confiance dans la faisabilité de l'hyperloop.
En octobre 2013, l'équipe de développement du cadre logiciel OpenMDAO a publié un modèle open source conceptuel incomplet détaillant les composants du système de propulsion de l'hyperloop. Alors que l'équipe affirmait que ce modèle confirmait la faisabilité du concept, il suggérait un diamètre de tube de 13 pieds (4 m), dépassant considérablement les projections initiales. Néanmoins, ce modèle n'était pas une représentation entièrement fonctionnelle du système de propulsion, car il omettait de nombreuses considérations techniques essentielles à la construction physique d'un hyperloop basé sur la conception de Musk, notamment en raison du manque d'estimations substantielles du poids des composants.
En novembre 2013, MathWorks a mené une analyse de l'itinéraire proposé par la proposition alpha, concluant qu'il était largement réalisable. Cette analyse a principalement examiné l'accélération des passagers et les écarts nécessaires par rapport aux routes publiques existantes pour maintenir des niveaux d'accélération acceptables. Il a spécifiquement noté que le maintien des vitesses prévues le long de la I-580 à l'est de San Francisco nécessiterait des détournements importants vers des régions densément peuplées.
Un article de janvier 2015, s'appuyant sur le modèle open source OpenMDAO de la NASA, a réaffirmé la nécessité d'un diamètre de tube plus grand et d'une vitesse de croisière réduite, avoisinant Mach 0,85. L'étude préconisait l'élimination des échangeurs de chaleur embarqués, sur la base de modèles thermiques illustrant les interactions entre le cycle du compresseur, le tube et l'environnement ambiant. Il a déterminé que le cycle de compression ne représenterait que 5 % de la chaleur introduite dans le tube, les 95 % restants étant attribués au rayonnement et à la convection. Par conséquent, les pénalités de poids et de volume associées aux échangeurs de chaleur embarqués ont été jugées disproportionnées par rapport à leur avantage marginal, d'autant plus que la température à l'état stable du tube n'augmenterait que de 30 à 40 °F (17 à 22 °C) au-dessus des conditions ambiantes.
Selon Musk, certaines facettes technologiques du concept d'hyperloop possèdent des applications plus larges pertinentes à ses autres projets, telles que les systèmes de transport de surface sur Mars et la propulsion électrique à réaction.
En juin 2017, des chercheurs affilié au Département d'aéronautique et d'astronautique du MIT, a publié des résultats qui corroboraient les défis de conception aérodynamique près de la limite de Kantrowitz, un phénomène initialement théorisé dans le concept de conception SpaceX Alpha de 2013.
En 2017, le Dr Richard Geddes et ses collègues ont créé l'Hyperloop Advanced Research Partnership, destiné à servir de référentiel central pour les rapports du domaine public et les données liées à la technologie hyperloop.
En février 2020, Hardt Hyperloop, Nevomo (anciennement Hyper Poland), TransPod et Zeleros ont formé en collaboration un consortium pour faire progresser les initiatives de normalisation. Cet effort a été intégré dans un comité technique conjoint (JTC20), établi par les organismes de normalisation européens CEN et CENELEC, dans le but de formuler des normes communes pour garantir la sécurité et l'interopérabilité de l'infrastructure hyperloop, du matériel roulant, de la signalisation et des systèmes associés.
Association Hyperloop
En décembre 2022, plusieurs sociétés d'hyperloop, dont Hardt, Hyperloop One, Hyperloop Transport Technologies, Nevomo, Swisspod, TransPod et Zeleros, ont créé l'Hyperloop Association. Les objectifs déclarés de l'Association comprennent la promotion du développement et de l'expansion de ce marché naissant des transports, ainsi que l'engagement et le soutien des institutions dans leurs collaborations avec les organismes gouvernementaux et réglementaires concernant l'élaboration des politiques de transport. Ben Paczek, PDG et co-fondateur de Nevomo, est le représentant de l'association Hyperloop.
Programmes de recherche Hyperloop
EuroTube
EuroTube fonctionne comme une organisation de recherche à but non lucratif dédiée à l'avancement de la technologie du transport sous vide. Actuellement, EuroTube construit une installation de tubes à essai de 3,1 km (1,9 mi) à Collombey-Muraz, en Suisse. L'organisation est née en 2017 à l'ETH Zurich en tant qu'association suisse et est devenue une fondation suisse en 2019. Le tube à essai prévu est conçu à l'échelle 2:1, avec un diamètre de 2,2 m, et est conçu pour s'adapter à des vitesses de 900 km/h (560 mph).
Programme de développement Hyperloop (HDP)
Le programme de développement Hyperloop fonctionne comme un partenariat public-privé, réunissant des entités du secteur public, des acteurs de l'industrie et des instituts de recherche. Ses objectifs comprennent la démonstration de la faisabilité de l'hyperloop, la réalisation de tests et de démonstrations au Centre européen Hyperloop de Groningen et l'identification des perspectives et opportunités futures pour les industries et les parties prenantes concernées. Le centre européen Hyperloop est actuellement en construction et comprendra une installation d'essai de 420 mètres, qui comprend un changement de voie, et les tests devraient commencer en 2024. Le budget total du programme s'élève à 30 millions d'euros, bénéficiant d'un cofinancement de 4,5 millions d'euros du ministère néerlandais des Infrastructures et de la Gestion de l'eau et du ministère des Affaires économiques et de la politique climatique, ainsi que de 3 millions d'euros de la province néerlandaise de Groningue. Les principaux partenaires impliqués dans le programme comprennent AndAnotherday, ADSE, Royal BAM Group, Berenschot, Busch, Delft Hyperloop, Denys, Dutch Boosting Group, EuroTube, Hardt Hyperloop, l'Institute of Hyperloop Technology, Royal IHC, INTIS, Mercon, Nevomo, Nederlandse Spoorwegen, POSCO International, Schiphol Group, Schweizer Design Consulting, Tata Steel, TÜV Rheinland, UNStudio et Chute de Vatten.
Swisspod
En juillet 2021, Swisspod a introduit une installation d'essai circulaire à l'échelle 1:12 conçue pour simuler une trajectoire d'hyperloop « infinie », située sur le campus de l'EPFL à Lausanne, en Suisse. Entre 2023 et 2024, Swisspod a collaboré avec l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne pour mener une série de tests avec leur premier prototype de capsule, qui a parcouru un trajet de 11,8 km (7,3 miles) et atteint une vitesse maximale de 40,7 km/h (25,3 mph). Ces résultats s’extrapolent à un trajet en hyperloop à grande échelle de 141,6 km (88,0 miles) à des vitesses atteignant 488,2 km/h (303,4 mph). Cet exploit a établi un record mondial pour la plus longue mission hyperloop menée dans un environnement contrôlé à basse pression.
Swisspod développe une deuxième infrastructure de test située à Pueblo, Colorado, États-Unis. D'ici 2025, cette installation devrait devenir la plus grande de ce type au monde, avec une piste d'essai s'étendant sur 520 mètres (1 700 pieds). Une fois terminé, le système en boucle fermée devrait s'étendre sur un mile et englober 43 acres. En novembre 2025, l'entreprise a effectué des tests de son premier véhicule hyperloop, AERYS 1, sur l'infrastructure de Pueblo, atteignant des vitesses allant jusqu'à 102 km/h (65 mph).
TUM Hyperloop (anciennement WARR Hyperloop)
TUM Hyperloop constitue un programme de recherche créé en 2019, issu de l'équipe de compétition de pods hyperloop de l'Université technique de Munich. L'équipe TUM Hyperloop a déjà remporté des victoires dans trois compétitions consécutives, établissant un record du monde de vitesse de 463 km/h (288 mph), qui reste d'actualité. Le programme vise à étudier la faisabilité technique à travers un démonstrateur, simulant simultanément la viabilité économique et technique du système hyperloop. Le démonstrateur proposé de 24 mètres comprendra un tube et une nacelle grandeur nature. Après l'achèvement de la phase initiale du projet, il est prévu d'étendre la piste à 400 mètres pour faciliter la recherche sur des vitesses plus élevées. Ces extensions sont prévues pour des sites de la région de Munich, notamment à Taufkirchen, Ottobrunn ou sur l'aérodrome d'Oberpfaffenhofen. La certification opérationnelle a débuté à Ottobrunn en juillet 2023.
Concours de pods Hyperloop
Au cours de la période 2015-2016, de nombreuses équipes étudiantes et non étudiantes ont participé à une compétition de pods Hyperloop. Par la suite, au moins 22 équipes ont développé du matériel pour la compétition sur une piste d'essai hyperloop sponsorisée à la mi-2016.
En juin 2015, SpaceX a déclaré son intention de parrainer un concours de conception de pods hyperloop et de construire une piste d'essai à petite échelle de 1,6 km de long à côté de son siège social à Hawthorne, en Californie, pour l'événement compétitif de 2016. Dans son annonce officielle, SpaceX a précisé : "Ni SpaceX ni Elon Musk n'entretiennent d'affiliation avec des sociétés Hyperloop. Bien que nous ne développions pas indépendamment un Hyperloop commercial, nous nous engageons à faciliter le développement accéléré d'un prototype Hyperloop fonctionnel."
En juillet, plus de 700 équipes avaient soumis des candidatures préliminaires. Une réunion d'information sur la conception préliminaire a eu lieu en novembre 2015, à partir de laquelle plus de 120 équipes d'étudiants en ingénierie ont été sélectionnées pour soumettre des dossiers de conception finaux, avec une date limite fixée au 13 janvier 2016.
Un Week-end du design destiné aux participants invités a été organisé à la Texas A&M University du 29 au 30 janvier 2016. Les ingénieurs représentant le Massachusetts Institute of Technology ont remporté la plus haute distinction du concours. L'équipe de l'Université de Washington a reçu le Safety Subsystem Award, tandis que l'Université de Delft a remporté à la fois le Pod Innovation Award et la deuxième place au classement général. Les placements ultérieurs comprenaient l'Université du Wisconsin-Madison, Virginia Tech et l'Université de Californie à Irvine. Dans la catégorie Design, l'équipe Hyperloop UPV de l'Universidad Politécnica de Valencia, en Espagne, a été victorieuse. Le 29 janvier 2017, Delft Hyperloop (Université de technologie de Delft) a reçu le prix du « meilleur design global » lors de la phase finale du concours SpaceX hyperloop. Parallèlement, WARR Hyperloop de l'Université technique de Munich a reçu le prix du « pod le plus rapide », le Massachusetts Institute of Technology obtenant la troisième place.
La deuxième compétition de pods hyperloop s'est déroulée entre le 25 et le 27 août 2017, le seul critère d'évaluation étant la vitesse maximale, sous réserve d'une décélération réussie. WARR Hyperloop, représentant l'Université technique de Munich, a triomphé dans la compétition en atteignant une vitesse de pointe de 324 km/h (201 mph).
Une troisième compétition de pods Hyperloop a eu lieu en juillet 2018. Les champions en titre, l'équipe WARR Hyperloop de l'Université technique de Munich, ont dépassé leur précédent record, atteignant une vitesse maximale de 457 km/h (284 mph) lors de leur tentative. L'équipe Delft Hyperloop, représentant l'Université de technologie de Delft, a décroché la deuxième place, et l'équipe EPFLoop de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a obtenu la troisième place.
La quatrième compétition, organisée en août 2019, a vu l'équipe de l'Université technique de Munich, opérant désormais sous le nom de TUM Hyperloop (par NEXT Prototypes e.V.), remporter une fois de plus la victoire et établir un nouveau record avec une vitesse de pointe de 463 km/h. (288 mph).
Critiques
Expérience passager
Les critiques du concept Hyperloop soulignent fréquemment l'expérience passager potentiellement défavorable et déstabilisante, caractérisée par un voyage dans une capsule confinée, scellée et sans fenêtre à l'intérieur d'un tunnel en acier. Cet environnement soumettrait les occupants à des forces d'accélération substantielles, à des niveaux de bruit élevés provenant de la compression de l'air et des conduits à des vitesses proches du son autour de la capsule, ainsi qu'à des vibrations et des bousculades considérables. Même si la construction initiale du tube est fluide, l'activité sismique pourrait provoquer des déplacements du sol. À des vitesses élevées, même de légers écarts par rapport à une trajectoire linéaire pourraient générer des secousses importantes. Ces préoccupations sont aggravées par les défis pratiques et logistiques associés à la gestion des problèmes de sécurité, notamment les dysfonctionnements des équipements, les accidents et les évacuations d'urgence.
Considérations de conception et de sécurité
Adam Kovacs, créateur de contenu YouTube, a qualifié Hyperloop de « gadgetbahn », affirmant qu'il s'agit d'un système coûteux et non éprouvé qui n'offre aucun avantage perceptible par rapport aux technologies établies comme le train à grande vitesse conventionnel. John Hansman, professeur d'aéronautique et d'astronautique au MIT, a identifié des défauts de conception potentiels, notamment les mécanismes de compensation des désalignements mineurs des tubes et l'interaction potentielle entre le coussin d'air et les conditions atmosphériques à basse pression. En outre, il a soulevé des questions sur les implications d'une panne de courant lorsqu'un pod est situé à distance d'un centre urbain. Richard Muller, professeur de physique à l'Université de Berkeley, a également exprimé ses appréhensions concernant « la nouveauté et la vulnérabilité de ses tubes, [qui] constitueraient une cible tentante pour les terroristes », ainsi que le risque que le système soit compromis par la saleté et la crasse habituelles. Université de Loughborough. Goodall a postulé que les pompes à air et les mécanismes de propulsion nécessiteraient probablement une puissance nettement supérieure à celle que les panneaux solaires pourraient produire.
Considérations économiques
La proposition initiale prévoyait des réductions de coûts par rapport au transport ferroviaire conventionnel, en les attribuant à plusieurs facteurs. La conception compacte et surélevée du système a été envisagée pour faciliter sa construction principalement dans le milieu de l'Interstate 5 ; cependant, la faisabilité pratique de cette approche reste controversée. De plus, le profil réduit devait minimiser les besoins de forage de tunnel, et les capsules légères devaient réduire les dépenses globales de construction par rapport au transport ferroviaire de voyageurs traditionnel. Les partisans ont également affirmé que sa conception compacte, étanche et surélevée atténuerait les conflits d'emprise et les impacts environnementaux, contrairement à une servitude ferroviaire conventionnelle ; néanmoins, d’autres critiques soutiennent qu’une empreinte réduite ne garantit pas en soi moins de résistance du public. À l’inverse, l’auteur des transports en commun Alon Levy a critiqué cette prémisse, affirmant qu’un système entièrement surélevé, comme celui proposé pour Hyperloop, constitue un défaut de conception plutôt qu’un avantage, étant donné que les terrains dans la vallée centrale sont peu coûteux tandis que les pylônes sont coûteux, un fait évident étant donné les dépenses d’infrastructure élevées à l’échelle mondiale. Michael Anderson, professeur d'économie agricole et des ressources à l'Université de Californie à Berkeley, a estimé que les coûts totaux pourraient atteindre environ 100 milliards de dollars.
Les projets de prix bas des billets avancés par les développeurs d'Hyperloop ont fait l'objet d'un examen minutieux, Dan Sperling, directeur de l'Institut d'études sur les transports à l'Université de Californie à Davis, affirmant que de tels modèles économiques ne sont pas durables. Les critiques soutiennent en outre que la capacité de passagers inférieure de l'Hyperloop, par rapport aux systèmes ferroviaires publics conventionnels, compliquerait l'établissement de prix de billets suffisants pour compenser les dépenses de construction et d'exploitation. Une étude menée par des chercheurs de la TU Delft a indiqué que les tarifs devraient dépasser 0,30 € par passager-kilomètre, ce qui est nettement supérieur aux 0,174 €/p-km pour le train à grande vitesse et aux 0,183 €/p-km pour le transport aérien.
Les projections initiales des coûts du système Hyperloop ont constitué un point de discorde important. De nombreux économistes et spécialistes des transports ont fait valoir que l'estimation initiale de 6 milliards de dollars sous-estime considérablement les dépenses associées à la conception, au développement, à la construction et aux tests d'un mode de transport entièrement nouveau. Le magazine The Economist a commenté qu'il est peu probable que ces estimations permettent d'échapper aux hausses de coûts typiques observées dans d'autres grands projets d'infrastructure. Hyperloop One, par exemple, prévoit que les coûts d'une boucle dans la Bay Area vont de 9 à 13 milliards de dollars au total, ce qui équivaut à 84 à 121 millions de dollars par mile. Pour un projet aux Émirats arabes unis, la société a estimé 52 millions de dollars par mile, tandis qu'une route Stockholm-Helsinki a été estimée à 64 millions de dollars par mile. Une enquête réalisée en 2022 par l'International Maglev Board, impliquant des experts mondiaux des transports, a suggéré que l'Hyperloop sous-estime considérablement les complexités de l'exploitation et de la sécurité, ainsi que les coûts d'infrastructure et d'exploitation.
Considérations politiques
Des obstacles politiques importants à la construction d'Hyperloop en Californie pourraient découler du « capital politique et de réputation » substantiel déjà investi dans le mégaprojet ferroviaire à grande vitesse existant de l'État. Compte tenu de l'économie politique de la Californie, remplacer le modèle actuel de train à grande vitesse par une alternative serait complexe ; par conséquent, le Texas a été proposé comme emplacement plus favorable en raison de son paysage politique et économique accommodant.
Le développement réussi d'un projet de démonstration Hyperloop à petite échelle pourrait potentiellement atténuer les obstacles politiques et affiner les projections de coûts. En 2013, Musk a indiqué une implication personnelle potentielle dans la construction d'un prototype de démonstration du concept Hyperloop, y compris un soutien financier pour son développement.
Le New York Times a identifié le principal obstacle à la mise en œuvre d'Hyperloop comme la nécessité d'établir une infrastructure complète, ce qui implique la construction de vastes réseaux de tubes et de stations, la sécurisation des emprises, le respect des réglementations et normes gouvernementales et la prévention des perturbations écologiques le long des itinéraires proposés.
Entreprises Hyperloop
Concepts associés
Concepts historiques associés
- En 1799, l'ingénieur mécanicien et inventeur britannique George Medhurst a conceptualisé le tube pneumatique, proposant l'utilisation d'air à haute pression derrière une capsule pour la propulsion. Il a ensuite articulé ce concept dans un livre de 1812, détaillant sa vision du transport de passagers et de marchandises à travers des tubes hermétiques via la propulsion aérienne.
- John Vallance a obtenu un brevet pour un chemin de fer à tube pneumatique en 1824, puis en a construit un modèle dans ses locaux de Brighton en 1826. Cependant, le système proposé a été jugé économiquement non viable en raison de ses coûts élevés et de la réticence anticipée des passagers à voyager dans un tube fermé.
- Le Beach Pneumatique Transit, basé sur un concept d'Alfred Ely Beach, a fonctionné de 1870 à 1873 comme prototype d'un seul bloc pour un système de transport public souterrain à New York. Ce système fonctionnait à une pression proche de l'atmosphère, propulsant la voiture de tourisme en appliquant une pression d'air plus élevée à l'arrière tout en maintenant une pression d'air relativement plus faible à l'avant.
- Les vaccins ont été étudiés dans les années 1910, avec des concepts articulés par le pionnier américain des fusées Robert Goddard et d'autres chercheurs. Contrairement aux systèmes à tubes pneumatiques, les vactrains ne dépendent pas de la pression pour leur propulsion ; au lieu de cela, ils exploitent un vide presque parfait pour atténuer la traînée aérodynamique devant le véhicule. La propulsion et la suspension sont obtenues grâce à la lévitation magnétique.
- Swissmetro représentait une proposition de système permettant d'exploiter un train à sustentation magnétique dans un environnement à basse pression. Au début des années 2000, des autorisations réglementaires ont été accordées à Swissmetro pour relier les villes suisses de Saint-Gall, Zurich, Bâle et Genève. Cependant, les études de faisabilité commerciale ont abouti à des conclusions divergentes et le projet vactrain ne s'est jamais concrétisé.
- L'Alliance mondiale ET3 (ET3), créée par Daryl Oster en 1997, envisageait un système de transport mondial utilisant des capsules de passagers dans des tubes à lévitation magnétique sans friction et à vide total. Elon Musk aurait exprimé son intérêt pour un investissement potentiel dans un prototype de 5 km de la conception proposée par ET3.
- En 2003, Franco Cotana a lancé le développement de Pipenet, un système conçu pour le transport de marchandises à des vitesses allant jusqu'à 2 000 km/h (1 200 mph) dans un tube sous vide, utilisant des moteurs synchrones linéaires et une lévitation magnétique. Un prototype de 100 m de long (110 yd) et 1,25 m de diamètre (1,37 yd) a été construit en Italie en 2005 ; cependant, le développement a été interrompu en raison d'un manque de financement.
- En août 2010, un système de train maglev à vide, capable d'atteindre 1 000 km/h, a été proposé pour la Chine. On estime que ce projet entraînera des coûts supplémentaires de 10 à 20 millions de yens CN (2,95 millions de dollars américains au taux de change d'août 2010) par kilomètre par rapport au train à grande vitesse conventionnel. En 2018, une piste d'essai en boucle de 45 m (49 yd) a été achevée pour évaluer des composants technologiques spécifiques.
Vactrains opérant sous le surnom d'"Hyperloop"
- En 2018, une revue universitaire a articulé un concept de capsules Hyperloop intermodales. Ces capsules, une fois détachées de leurs mécanismes de propulsion, pourraient potentiellement fonctionner comme des conteneurs classiques pour le transport rapide de marchandises ou de personnes. La proposition suggérait en outre que des avions spécialisés, des trains à grande vitesse, des véhicules routiers ou des embarcations pourraient assurer le transport du « dernier kilomètre », relevant ainsi le défi de la livraison rapide dans des endroits où les terminaux Hyperloop sont soit indisponibles, soit peu pratiques à construire.
- En mai 2021, des rapports ont indiqué que la construction d'un système d'essai en tube scellé sous vide faible avait commencé à Datong, dans la province du Shanxi, conçu pour atteindre des vitesses d'environ 1 000 km/h (620 mph). Un segment initial de 2 km (1,2 mi) a été achevé en 2022, et la ligne d'essai complète de 15 km (9,3 mi) devrait être achevée d'ici deux ans. Cette ligne est développée par l'Université du Nord de Chine et le troisième institut de recherche de la China Aerospace Science and Industry Corporation.
- Une installation de test opérationnelle expérimentale européenne Hyperloop a été lancée en juillet 2021. Ce tube à essai, fabriqué à partir d'un alliage d'aluminium, présente un diamètre de boucle de 40 m (130 pieds) et une longueur de 120 m (390 pieds). Sa construction est le fruit d'une collaboration entre la startup suisse-américaine Swisspod et le Laboratoire des systèmes électriques distribués (DESL) de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne.
- En septembre 2021, Swisspod Technologies et MxV Rail (anciennement TTCI), une filiale de l'Association of American Railroads (AAR), ont lancé un effort de collaboration visant à établir une installation de test à grande échelle pour la technologie Hyperloop sur le campus Pueblo Plex à Pueblo, Colorado, États-Unis. L'objectif principal de cette installation serait de mener des activités de recherche et développement axées sur le système de propulsion Hyperloop exclusif de Swisspod.
Références
Références
"La première piste d'essai Hyperloop d'Europe est établie à la TU Delft". newatlas.com. 2 juin 2017. Récupéré le 6 juin 2017.
- "La première piste d'essai Hyperloop d'Europe apparaît à la TU Delft". newatlas.com. 2 juin 2017. Consulté le 6 juin 2017.Source : Archives de l'Académie TORIma