Hyperloop

Hyperloop è un sistema di trasporto concettuale ad alta velocità progettato sia per il transito di passeggeri che di merci. L’imprenditore Elon Musk ha introdotto questo concetto in un white paper del 2013, descrivendo l’hyperloop come un meccanismo di trasporto che impiega capsule che scivolano su una superficie contenente aria all’interno di un tubo a bassa pressione. I sistemi Hyperloop comprendono fondamentalmente tre componenti: tubi, pod e terminali. Il tubo costituisce un ambiente sostanziale, sigillato, a bassa pressione, tipicamente configurato come un tunnel esteso. Operando a pressione atmosferica, il pod funziona come un passeggero o un trasportatore di merci, sperimentando una resistenza dell'aria o un attrito minimo all'interno del tubo attraverso la propulsione magnetica; il progetto iniziale incorporava anche una ventola intubata per l'aumento. I terminali sono responsabili della gestione dell'arrivo e della partenza dei pod. La proposta originale dell'hyperloop di Musk si distingueva dai convenzionali vactrain utilizzando la pressione dell'aria residua all'interno del tubo per generare portanza tramite i profili alari e propulsione attraverso le ventole; tuttavia, numerose iterazioni successive che hanno adottato la designazione "hyperloop" hanno ampiamente aderito ai principi fondamentali della tecnologia vactrain.

Hyperloop è un sistema di trasporto ad alta velocità proposto sia per passeggeri che per merci. Nel 2013, il concetto è stato pubblicato dall'imprenditore Elon Musk in un libro bianco, in cui l'hyperloop veniva descritto come un sistema di trasporto che utilizza capsule supportate da una superficie contenente aria all'interno di un tubo a bassa pressione. I sistemi Hyperloop hanno tre elementi essenziali: tubi, pod e terminali. Il tubo è un grande sistema sigillato a bassa pressione (tipicamente un lungo tunnel). Il pod è un pullman a pressione atmosferica che sperimenta una bassa resistenza dell'aria o attrito all'interno del tubo utilizzando la propulsione magnetica (nel progetto iniziale, aumentata da una ventola intubata). Il terminal gestisce gli arrivi e le partenze dei pod. L'hyperloop, nella forma proposta da Musk, differisce dagli altri vactrain poiché fa affidamento sulla pressione dell'aria residua all'interno del tubo per fornire la portanza dai profili alari e la propulsione da parte dei ventilatori; tuttavia, molte varianti successive che utilizzano il nome "hyperloop" sono rimaste relativamente vicine ai principi fondamentali dei vactrain.

Elon Musk inizialmente ha accennato al concetto di hyperloop durante un discorso del 2012, dove lo ha definito un "quinto modo di trasporto". Il 22 agosto 2013, Musk ha pubblicato un white paper in versione alpha che descrive in dettaglio il progetto dell'hyperloop, che prevedeva tubi a pressione ridotta, capsule pressurizzate supportate da cuscinetti d'aria e propulsione tramite motori a induzione lineare e compressori assiali. Il white paper presentava un ipotetico percorso hyperloop che collega la regione di Los Angeles con l’area della Baia di San Francisco, approssimativamente parallelo al corridoio dell’Interstate 5. Tuttavia, alcuni analisti dei trasporti hanno contestato le proiezioni dei costi delineate nel libro bianco, e alcuni stimano che un sistema hyperloop comporterebbe spese diversi miliardi di dollari superiori a quelle inizialmente proposte.

Musk e SpaceX hanno promosso attivamente il concetto di hyperloop, incoraggiando la collaborazione di altre società e organizzazioni nel suo sviluppo tecnologico. Nel luglio 2019, un sistema hyperloop sviluppato dall'Università Tecnica di Monaco ha raggiunto il record di velocità di 463 km/h (288 mph) durante un concorso di progettazione di pod ospitato da SpaceX a Hawthorne, in California. Virgin Hyperloop ha condotto la sperimentazione umana inaugurale nel novembre 2020 presso la sua struttura di prova di Las Vegas, raggiungendo una velocità massima di 172 km/h (107 mph).

Un'iniziativa europea volta a standardizzare i "sistemi hyperloop" ha pubblicato una bozza di standard nel 2023.

Hyperloop One, un'entità importante e ben finanziata nel settore hyperloop, ha dichiarato bancarotta e ha cessato le operazioni il 31 dicembre, 2023. Tuttavia, altre aziende persistono nei loro sforzi per far avanzare la tecnologia hyperloop.

Contesto storico

Nel luglio 2012, durante un evento del Pando Daily a Santa Monica, in California, Musk inizialmente rivelò il suo progetto di un "quinto modo di trasporto", che chiamò Hyperloop. Si prevedeva che questo ipotetico sistema di trasporto ad alta velocità possedesse diversi attributi: immunità agli agenti atmosferici, funzionamento senza collisioni, velocità doppia rispetto a quella degli aerei, consumo energetico minimo e stoccaggio energetico integrato per funzionalità continua 24 ore su 24. La designazione Hyperloop è stata scelta a causa della caratteristica operativa prevista del sistema di formare un loop. Nel maggio 2013, Musk aveva metaforicamente descritto l'Hyperloop come un "incrocio tra un Concorde, un fucile a rotaia e un tavolo da air hockey". Entro il 2016, Musk ha ulteriormente ipotizzato che iterazioni più avanzate del sistema potrebbero raggiungere velocità ipersoniche.

Tra la fine del 2012 e l'agosto 2013, gli ingegneri di Tesla e SpaceX hanno collaborato allo sviluppo di un modello concettuale per Hyperloop di Musk. Un modello concettuale iniziale del sistema è stato successivamente pubblicato sui siti web di Tesla e SpaceX, delineando un potenziale progetto, principi operativi, percorso e struttura dei costi per un sistema hyperloop. Il progetto alfa proponeva che i pod accelerassero gradualmente fino a velocità di crociera tramite motori elettrici lineari, scivolando su cuscinetti d'aria all'interno di tubi posizionati sopra il suolo su colonne o sottoterra nei tunnel, aggirando così le complessità dei passaggi a livello. Durante gli anni 2010, è stato progettato un sistema hyperloop ideale per superare le modalità di trasporto di massa esistenti in termini di efficienza energetica, funzionamento silenzioso e autonomia. Hyperloop Alpha è stato rilasciato come progetto open source. Musk ha sollecitato il feedback del pubblico, incoraggiando le persone a "trovare modi per migliorarlo". Il 4 aprile 2017, il marchio "HYPERLOOP", relativo al "trasporto ad alta velocità di merci in tubi", è stato concesso a SpaceX.

Il 15 giugno 2015, SpaceX ha annunciato la sua intenzione di costruire una pista di prova Hyperloop lunga 1 miglio (1,6 km) adiacente alla sua struttura di Hawthorne. Questo percorso è stato successivamente completato e utilizzato per testare i progetti di pod presentati da partecipanti di terze parti a un concorso.

Entro il 30 novembre 2015, numerose entità commerciali e team accademici stavano sviluppando attivamente le tecnologie Hyperloop, portando il Wall Street Journal a dichiarare che "il movimento Hyperloop", come alcuni dei suoi partecipanti indipendenti si autodefinivano, aveva superato la portata del suo ideatore.

Il team hyperloop del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha presentato un prototipo iniziale di pod hyperloop al Museo del MIT il 13 maggio 2016. Questo il design incorporava sospensioni elettrodinamiche per levitazione e frenatura a correnti parassite.

Nel novembre 2020, Virgin Hyperloop ha condotto un primo test sui passeggeri a bassa velocità coinvolgendo due dipendenti dell'azienda, durante il quale l'unità ha raggiunto una velocità di picco di 172 km/h (107 mph).

Il Comitato europeo per la standardizzazione elettrotecnica ha emesso lo standard tecnico inaugurale per i sistemi hyperloop nel gennaio 2023. In precedenza, nel giugno 2019, Hardt Hyperloop ha presentato un meccanismo di cambio di corsia Hyperloop, privo di componenti infrastrutturali mobili, presso la sua struttura di prova di Delft, nei Paesi Bassi.

A partire dal 21 dicembre 2023, Hyperloop One, precedentemente noto come Virgin Hyperloop, ha cessato le sue attività operative.

Quadro teorico e principi operativi

Il concetto precedente di vactrain condivide somiglianze con i sistemi ferroviari ad alta velocità, mirando a eliminare una significativa resistenza dell'aria utilizzando treni a levitazione magnetica all'interno di tubi evacuati o parzialmente evacuati. Tuttavia, la sfida intrinseca di mantenere il vuoto su grandi distanze ha precluso la costruzione di tali sistemi. Al contrario, il concetto Hyperloop alpha è stato progettato per funzionare a circa un millibar (100 Pa) di pressione, sfruttando l'aria residua per la levitazione.

Concetto di progettazione preliminare

Il concetto di hyperloop alpha proponeva il funzionamento attraverso la propulsione di "capsule" o "baccelli" specializzati all'interno di un tubo di acciaio mantenuto sotto vuoto parziale. Secondo il progetto iniziale di Musk, ciascuna capsula leviterebbe su un cuscino d'aria, di spessore compreso tra 0,02 e 0,05 pollici (0,5-1,3 mm), fornito sotto pressione agli "sci" che lanciano l'aria. Questo meccanismo è analogo alla levitazione dei dischi su un tavolo da air hockey, consentendo velocità irraggiungibili con le ruote convenzionali. Eliminando la resistenza al rotolamento e riducendo sostanzialmente la resistenza aerodinamica, le capsule potrebbero scivolare per la maggior parte del loro transito. Nell'ambito del progetto alpha, una ventola di ingresso alimentata elettricamente e un compressore assiale posizionato sul muso della capsula avevano lo scopo di "trasferire attivamente l'aria ad alta pressione dalla parte anteriore a quella posteriore della nave". Questo meccanismo mirava a mitigare l'accumulo di pressione dell'aria davanti al veicolo, che altrimenti ne impedirebbe la velocità. Una parte di quest'aria doveva anche essere deviata verso gli sci, fornendo pressione supplementare e migliorando passivamente la portanza attraverso il loro profilo aerodinamico.

Secondo il concetto di livello alfa, i pod per soli passeggeri sono stati progettati con un diametro di 7 piedi e 4 pollici (2,23 m) e sono stati progettati per raggiungere una velocità massima di 760 mph (1.220 km/h) per garantire l'efficienza aerodinamica. ^{(Sezione 4.4)} Il progetto prevedeva che i passeggeri sperimentassero un'accelerazione inerziale di picco di 0,5 g, che è circa due o tre volte l'accelerazione incontrata dai passeggeri di un aereo di linea commerciale durante il decollo e l'atterraggio.

Percorsi potenziali

Sono stati suggeriti numerosi percorsi che soddisfano i criteri di distanza per i quali si teorizza che la tecnologia hyperloop offra tempi di transito migliorati, in particolare per distanze inferiori a circa 1.500 chilometri (930 miglia). Queste proposte di percorso abbracciano uno spettro che va dagli annunci speculativi nelle comunicazioni aziendali ai casi aziendali dettagliati e agli accordi formali.

Repubblica di Corea

Nel giugno 2017 è stato stipulato un accordo per lo sviluppo collaborativo di una linea hyperloop che collega Seoul e Busan, in Corea del Sud. Tuttavia, il progetto è stato successivamente sospeso all'inizio del 2024 in seguito al ritiro dei finanziamenti pubblici da parte del governo coreano, citando preoccupazioni riguardanti la fattibilità economica dell'impresa.

Nell'aprile 2025, il governo ha avviato un progetto di ricerca incentrato sullo sviluppo della tecnologia di propulsione maglev per l'Hypertube, una proposta di sistema ferroviario ad alta velocità di nuova generazione destinato al corridoio Seul-Busan.

Stati Uniti d'America

Il percorso delineato nel documento di progettazione di livello alfa del 2013 si estendeva dall'area della Grande Los Angeles all'area della Baia di San Francisco. Si prevedeva che questo sistema concettuale iniziasse vicino a Sylmar, situato a sud del Passo Tejon, procedesse verso nord lungo l'Interstate 5 e si concludesse vicino a Hayward, sulla sponda orientale della Baia di San Francisco. Il documento di progettazione illustrava anche le estensioni proposte in località come Sacramento, Anaheim, San Diego e Las Vegas.

Il percorso delineato nel progetto di Musk non ha ancora iniziato la costruzione. Una delle principali giustificazioni per questa mancanza di progressi sono i punti terminali proposti alla periferia di due importanti aree metropolitane, Los Angeles e San Francisco. Sebbene questo approccio produrrebbe sostanziali riduzioni dei costi di costruzione, richiederebbe ai passeggeri che viaggiano da o verso il centro di Los Angeles, San Francisco o qualsiasi località oltre Sylmar e Hayward, di trasferirsi su una modalità di trasporto alternativa per completare il loro viaggio. Di conseguenza, la durata complessiva del viaggio verso queste destinazioni sarebbe notevolmente prolungata.

Un problema analogo riguarda attualmente i viaggi aerei contemporanei, in particolare sulle rotte più brevi come LAX-SFO, dove la durata effettiva del volo costituisce una componente relativamente minore del tempo totale di viaggio da porta a porta. I commentatori hanno sostenuto che questo scenario ridurrebbe sostanzialmente l’efficienza prevista in termini di costi e tempo della tecnologia hyperloop se confrontato con il progetto proposto della California High-Speed ​​​​Rail, progettato per servire le stazioni centrali sia di San Francisco che di Los Angeles. Per i passeggeri che si spostano tra centri finanziari, è prevista una riduzione stimata di due ore nel tempo di viaggio utilizzando l'Hyperloop anziché percorrere l'intera distanza.

Inoltre, le proiezioni dei costi per il percorso proposto per la California sono state esaminate attentamente. Nel 2013, diversi ingegneri dei trasporti hanno affermato che le stime dei costi del progetto iniziale erano incredibilmente basse, considerando gli estesi requisiti di costruzione e la dipendenza dalle nascenti soluzioni tecnologiche. Di conseguenza, la fattibilità tecnologica ed economica di questo concetto rimane non verificata ed è argomento di notevole discussione in corso.

Nel novembre 2017, Arrivo ha presentato un sistema concettuale di trasporto automobilistico a levitazione magnetica destinato a collegare Aurora, Colorado, con l'aeroporto internazionale di Denver, concepito come il segmento iniziale di una rete più ampia proveniente dal centro di Denver. Il contratto associato indicava una data di completamento prevista per questo segmento inaugurale nel 2021. Successivamente, nel febbraio 2018, Hyperloop Transportation Technologies ha rivelato proposte comparabili per un sistema ad anello che collega Chicago e Cleveland, nonché un altro che collega Washington e New York City.

Durante il 2018, la Missouri Hyperloop Coalition è stata istituita attraverso una collaborazione che ha coinvolto Virgin Hyperloop One, l'Università del Missouri e la società di ingegneria Black & Veatch, con l'obiettivo di indagare su un potenziale percorso che collega St. Louis, Columbia e Kansas City.

Il 19 dicembre 2018, Elon Musk ha presentato un tunnel di 3 km situato sotto Los Angeles. Durante la dimostrazione, una Tesla Model X ha attraversato il tunnel su un percorso designato, distinto da un sistema di tubi a bassa pressione. Musk ha dichiarato che il costo del sistema ammontava a circa 10 milioni di dollari. Ha ulteriormente elaborato, affermando che "The Loop rappresenta uno sviluppo incrementale verso la tecnologia hyperloop. The Loop è progettato per il trasporto intraurbano, mentre Hyperloop è destinato al transito interurbano, operando a velocità notevolmente superiori a 150 mph."

La Northeast Ohio Areawide Coordinating Agency (NOACA) ha collaborato con Hyperloop Transportation Technologies per intraprendere uno studio di fattibilità da 1,3 milioni di dollari. Questo studio mira a sviluppare un corridoio hyperloop che colleghi Chicago, Cleveland e Pittsburgh, immaginando il primo sistema hyperloop multistato americano all'interno della megaregione dei Grandi Laghi. Per questa iniziativa sono già stati stanziati ingenti impegni finanziari, per un totale di centinaia di migliaia di dollari. Nello specifico, il Consiglio di amministrazione della NOACA ha concesso un contratto da 550.029 dollari a Transportation Economics & Management Systems, Inc. (TEMS) per lo studio di fattibilità dell'Hyperloop dei Grandi Laghi. L'obiettivo di questo contratto è valutare la fattibilità di un sistema hyperloop ad altissima velocità per il trasporto sia di passeggeri che di merci, collegando inizialmente Cleveland e Chicago.

India

Nel 2016, Hyperloop Transportation Technologies ha avviato discussioni con il governo indiano in merito a un percorso proposto tra Chennai e Bengaluru, che concettualmente prevedeva un tempo di viaggio di 30 minuti per la distanza di 345 km (214 mi). Inoltre, nel 2018, HTT ha formalizzato un accordo con il governo dell'Andhra Pradesh per sviluppare il progetto inaugurale dell'hyperloop indiano, progettato per collegare Amaravathi e Vijayawada con una durata di viaggio stimata di 6 minuti.

Il 22 febbraio 2018, Hyperloop One ha formalizzato un memorandum d'intesa con il governo del Maharashtra. Questo accordo delinea la costruzione di un sistema di trasporto hyperloop tra Mumbai e Pune, progettato per ridurre l'attuale tempo di viaggio da 180 minuti a soli 20 minuti.

Nel 2016, DGW Hyperloop, un'iniziativa di Dinclix Ground Works con sede a Indore, ha proposto un corridoio hyperloop che collega Mumbai e Delhi, con fermate intermedie a Indore, Kota e Jaipur.

Arabia Saudita

Il 6 febbraio 2020, il Ministero dei trasporti del Regno dell'Arabia Saudita ha annunciato un accordo contrattuale con Virgin Hyperloop One (VHO) per condurre uno studio di prefattibilità pionieristico sull'applicazione della tecnologia hyperloop per il trasporto passeggeri e merci. Questo studio ha lo scopo di stabilire un quadro fondamentale per i futuri progetti hyperloop, basandosi sul rapporto consolidato dello sviluppatore con il regno, culminato con la visione da parte del principe ereditario Mohammed bin Salman della capsula passeggeri di VHO durante un

Italia

Nel dicembre 2021 la Giunta Regionale del Veneto ha ratificato un protocollo d'intesa con MIMS e CAV per agevolare la sperimentazione della tecnologia ipertrasferimento.

Canada

Nel 2016, la società canadese di hyperloop TransPod ha studiato potenziali percorsi di hyperloop che collegano Toronto e Montreal, Toronto a Windsor e Calgary a Edmonton. Toronto e Montreal, le città più grandi del Canada, sono collegate dalla Ontario Highway 401, l'autostrada più trafficata del Nord America. Nel marzo 2019, Transport Canada ha commissionato uno studio completo sui sistemi hyperloop per acquisire una comprensione più approfondita delle loro dimensioni tecniche, operative, economiche, di sicurezza e normative, insieme ai prerequisiti di costruzione e alla fattibilità commerciale.

La provincia di Alberta ha firmato un memorandum d'intesa (MOU) a sostegno del progetto hyperloop da Calgary a Edmonton di TransPod. TransPod intende procedere, avendo ottenuto 550 milioni di dollari in finanziamenti di capitale privato per la prima fase, destinata a stabilire un collegamento aeroportuale per Edmonton. Tuttavia, l'avvio del progetto è subordinato al precedente sviluppo e test dei prototipi da parte dell'azienda su piste di prova designate.

Altrove nel mondo

Nel 2016, Hyperloop One ha presentato il primo business case dettagliato a livello globale per un percorso di 300 miglia (500 km) tra Helsinki e Stoccolma, prevedendo un tunnel sub-baltico per collegare le due capitali in meno di 30 minuti. Hyperloop One ha condotto un successivo studio di fattibilità nel 2016, questa volta con DP World, incentrato sul trasporto di container dal porto di Jebel Ali a Dubai. Alla fine del 2016, Hyperloop One ha reso noto uno studio di fattibilità, in collaborazione con l'Autorità per le strade e i trasporti di Dubai, per i corridoi passeggeri e merci che collegano Dubai con la più ampia regione degli Emirati Arabi Uniti. Nel corso del 2016, Hyperloop One ha anche esplorato potenziali rotte passeggeri all'interno di Mosca e un sistema hyperloop cargo progettato per collegare Hunchun, nella Cina nordorientale, con il porto di Zarubino, situato vicino a Vladivostok e al confine nordcoreano nell'Estremo Oriente russo. Nel maggio 2016, Hyperloop One ha avviato la sua Global Challenge, sollecitando proposte complete per reti hyperloop in tutto il mondo. A settembre 2017, Hyperloop One ha identificato 10 rotte da un pool di 35 importanti proposte: Toronto–Montreal, Cheyenne–Denver–Pueblo, Miami–Orlando, Dallas–Laredo–Houston, Chicago–Columbus–Pittsburgh, Città del Messico–Guadalajara, Edimburgo–Londra, Glasgow–Liverpool, Bangalore–Chennai e Mumbai–Chennai.

Altre rotte europee. sono stati proposti alcuni percorsi, in particolare un percorso concettuale nel 2019 che si estende da Amsterdam o dall'aeroporto di Schiphol a Francoforte. Nel 2016, un team dell'Università di Tecnologia di Varsavia ha avviato una valutazione dei potenziali percorsi che vanno da Cracovia a Danzica attraverso la Polonia, come suggerito da Hyper Polonia.

Hyperloop Transportation Technologies (HTT) ha stipulato un accordo con il governo slovacco nel marzo 2016 per condurre studi di impatto riguardanti potenziali collegamenti tra Bratislava, Vienna e Budapest; tuttavia, non è stato segnalato alcun progresso successivo. Nel gennaio 2017, HTT ha stipulato un accordo per indagare sul corridoio Bratislava-Brno-Praga all'interno dell'Europa centrale.

Nel 2017, SINTEF, la più grande organizzazione di ricerca indipendente della Scandinavia, ha espresso l'intenzione di creare un laboratorio di test hyperloop in Norvegia.

Marte

Musk presuppone che la tecnologia hyperloop rappresenti la modalità ottimale per il trasporto marziano a lunga distanza, dato che la densità atmosferica di Marte è circa l'1% di quella terrestre al livello del mare, eliminando così la necessità di tubi chiusi. Sulla Terra, il concetto di hyperloop necessita di tubi a bassa pressione per mitigare la resistenza aerodinamica. Al contrario, un'implementazione marziana sfrutterebbe la resistenza atmosferica significativamente ridotta, consentendo un sistema hyperloop senza tubi comprendente esclusivamente un binario, funzionando effettivamente come un treno a levitazione magnetica.

Evoluzione del design open source

Nel settembre 2013, Ansys Corporation ha condotto simulazioni di fluidodinamica computazionale per modellare le proprietà aerodinamiche e le forze di stress di taglio che influiscono sulla capsula del concetto alfa. I risultati della simulazione hanno indicato che il design della capsula richiedeva modifiche sostanziali per impedire il flusso d'aria supersonico e necessitava di un maggiore spazio tra la parete del tubo e la capsula. Il dipendente di Ansys Sandeep Sovani ha riconosciuto le sfide rivelate dalla simulazione ma ha espresso fiducia nella fattibilità dell'hyperloop.

Nell'ottobre 2013, il team di sviluppo del framework software OpenMDAO ha pubblicato un modello open source concettuale incompleto che descrive in dettaglio i componenti del sistema di propulsione dell'hyperloop. Sebbene il team abbia ipotizzato che questo modello confermasse la fattibilità del concetto, suggeriva un diametro del tubo di 13 piedi (4 m), superando notevolmente le proiezioni iniziali. Tuttavia, questo modello non era una rappresentazione pienamente funzionale del sistema di propulsione, poiché ometteva numerose considerazioni tecniche essenziali per la costruzione fisica di un hyperloop basato sul progetto di Musk, in particolare mancavano stime sostanziali per il peso dei componenti.

Nel novembre 2013, MathWorks ha condotto un'analisi del percorso proposto dalla proposta alfa, concludendo che era ampiamente fattibile. Questa analisi ha esaminato principalmente l'accelerazione dei passeggeri e le deviazioni necessarie dalle strade pubbliche esistenti per mantenere livelli di accelerazione accettabili. Ha osservato specificamente che per sostenere le velocità pianificate lungo la I-580 a est di San Francisco sarebbero necessarie deviazioni sostanziali verso regioni densamente popolate.

Un documento del gennaio 2015, basato sul modello open source OpenMDAO della NASA, ha riaffermato la necessità di un diametro del tubo maggiore e di una velocità di crociera ridotta, approssimativamente a Mach 0,85. Lo studio sosteneva l'eliminazione degli scambiatori di calore a bordo, sulla base di modelli termici che illustrano le interazioni tra il ciclo del compressore, il tubo e l'ambiente circostante. Si è stabilito che il ciclo di compressione rappresenterebbe solo il 5% del calore introdotto nel tubo, mentre il restante 95% è attribuito a radiazione e convezione. Di conseguenza, le penalità in termini di peso e volume associate agli scambiatori di calore di bordo sono state ritenute sproporzionate rispetto al loro beneficio marginale, soprattutto perché la temperatura stazionaria del tubo aumenterebbe solo di 17-22 °C (30-40 °F) al di sopra delle condizioni ambientali.

Secondo Musk, alcuni aspetti tecnologici del concetto di hyperloop possiedono applicazioni più ampie pertinenti ad altre sue iniziative, come i sistemi di trasporto di superficie su Marte e la propulsione a reazione elettrica.

In Nel giugno 2017, i ricercatori affiliati al Dipartimento di aeronautica e astronautica del MIT hanno pubblicato risultati che corroborano le sfide di progettazione aerodinamica vicino al limite di Kantrowitz, un fenomeno inizialmente teorizzato nel concetto di design SpaceX Alpha del 2013.

Nel 2017, il dottor Richard Geddes e colleghi hanno istituito l'Hyperloop Advanced Research Partnership, destinato a fungere da archivio centrale per rapporti e dati di pubblico dominio relativi all'hyperloop. tecnologia.

Nel febbraio 2020, Hardt Hyperloop, Nevomo (ex Hyper Polonia), TransPod e Zeleros hanno formato in collaborazione un consorzio per promuovere iniziative di standardizzazione. Questo sforzo è stato integrato in un comitato tecnico congiunto (JTC20), istituito dalle organizzazioni europee di standardizzazione CEN e CENELEC, con l'obiettivo di formulare standard comuni per garantire la sicurezza e l'interoperabilità dell'infrastruttura hyperloop, del materiale rotabile, della segnalamento e dei sistemi associati.

Associazione Hyperloop

Nel dicembre 2022, diverse società hyperloop, tra cui Hardt, Hyperloop One, Hyperloop Transport Technologies, Nevomo, Swisspod, TransPod e Zeleros, hanno fondato l'Associazione Hyperloop. Gli obiettivi dichiarati dell'Associazione comprendono la promozione dello sviluppo e dell'espansione di questo nascente mercato dei trasporti, nonché il coinvolgimento e il sostegno delle istituzioni nelle loro collaborazioni con organismi governativi e di regolamentazione riguardanti la definizione delle politiche dei trasporti. Ben Paczek, CEO e cofondatore di Nevomo, funge da rappresentante dell'Associazione Hyperloop.

Programmi di ricerca Hyperloop

EuroTube

EuroTube opera come organizzazione di ricerca senza scopo di lucro dedicata al progresso della tecnologia di trasporto a vuoto. Attualmente, EuroTube sta costruendo un impianto di provette di 3,1 km (1,9 mi) a Collombey-Muraz, in Svizzera. L'organizzazione è nata nel 2017 presso l'ETH di Zurigo come associazione svizzera ed è diventata una fondazione svizzera nel 2019. La provetta progettata è progettata in scala 2:1, con un diametro di 2,2 m ed è progettata per sopportare velocità di 900 km/h (560 mph).

Programma di sviluppo Hyperloop (HDP)

Il programma di sviluppo Hyperloop funziona come un partenariato pubblico-privato, unendo enti del settore pubblico, partecipanti del settore e istituti di ricerca. I suoi obiettivi includono la dimostrazione della fattibilità dell'hyperloop, la conduzione di test e dimostrazioni presso il Centro europeo Hyperloop di Groningen e l'identificazione di prospettive e opportunità future per le industrie e le parti interessate interessate. Il Centro europeo Hyperloop è attualmente in costruzione e sarà dotato di un impianto di prova di 420 metri, che include un cambio di corsia, con inizio dei test previsto nel 2024. Il budget totale del programma ammonta a 30 milioni di euro, ricevendo un cofinanziamento di 4,5 milioni di euro dal Ministero olandese delle infrastrutture e della gestione delle acque e dal Ministero degli affari economici e delle politiche climatiche, insieme a 3 milioni di euro dalla provincia olandese di Groningen. I principali partner coinvolti nel programma comprendono AndAnotherday, ADSE, Royal BAM Group, Berenschot, Busch, Delft Hyperloop, Denys, Dutch Boosting Group, EuroTube, Hardt Hyperloop, the Institute of Hyperloop Technology, Royal IHC, INTIS, Mercon, Nevomo, Nederlandse Spoorwegen, POSCO International, Schiphol Group, Schweizer Design Consulting, Tata Steel, TÜV Rheinland, UNStudio e Vattenfall.

Swisspod

Nel luglio 2021, Swisspod ha introdotto una struttura di prova circolare in scala 1:12 progettata per simulare una traiettoria hyperloop "infinita", situata nel campus EPFL a Losanna, in Svizzera. Tra il 2023 e il 2024, Swisspod ha collaborato con l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne per condurre una serie di test utilizzando il prototipo iniziale della capsula, che ha completato un viaggio di 11,8 km (7,3 miglia) e ha raggiunto una velocità massima di 40,7 km/h (25,3 mph). Questi risultati si estrapolano a un viaggio hyperloop su vasta scala di 141,6 km (88,0 miglia) a velocità che raggiungono 488,2 km/h (303,4 mph). Questo risultato ha stabilito un record mondiale per la missione hyperloop più lunga condotta in un ambiente a bassa pressione controllata.

Swisspod sta sviluppando una seconda infrastruttura di test situata a Pueblo, Colorado, Stati Uniti. Si prevede che entro il 2025 questa struttura diventerà la più grande al mondo nel suo genere, con una pista di prova lunga 520 metri (1.700 piedi). Una volta completato, si prevede che il sistema a circuito chiuso si estenderà per un miglio e comprenderà 43 acri. Nel novembre 2025, l'azienda ha condotto test del suo veicolo hyperloop inaugurale, AERYS 1, presso l'infrastruttura di Pueblo, raggiungendo velocità fino a 102 km/h (65 mph).

TUM Hyperloop (precedentemente WARR Hyperloop)

TUM Hyperloop costituisce un programma di ricerca istituito nel 2019, originato dal team di competizione pod hyperloop dell'Università Tecnica di Monaco. Il team TUM Hyperloop aveva precedentemente ottenuto vittorie in tre competizioni consecutive, stabilendo un record mondiale di velocità di 463 km/h (288 mph), che rimane attuale. Il programma mira a studiare la fattibilità tecnica attraverso un dimostratore, simulando contemporaneamente la fattibilità economica e tecnica del sistema hyperloop. Il dimostratore proposto di 24 metri comprenderà un tubo e una capsula a grandezza naturale. Dopo il completamento della fase iniziale del progetto, i piani includono l'estensione della pista a 400 metri per facilitare la ricerca su velocità più elevate. Queste estensioni sono previste per località all'interno dell'area di Monaco, in particolare Taufkirchen, Ottobrunn o l'aeroporto di Oberpfaffenhofen. La certificazione operativa è iniziata a Ottobrunn nel luglio 2023.

Concorso pod Hyperloop

Durante il periodo 2015-2016, numerose squadre studentesche e non studentesche si sono impegnate in una competizione di pod hyperloop. Successivamente, un minimo di 22 team hanno sviluppato hardware per la competizione su una pista di prova hyperloop sponsorizzata a metà del 2016.

Nel giugno 2015, SpaceX ha dichiarato la sua intenzione di sponsorizzare un concorso di progettazione di pod hyperloop e costruire una pista di prova sottoscala lunga 1 miglio (1,6 km) adiacente al suo quartier generale a Hawthorne, in California, per l'evento competitivo del 2016. Nel suo annuncio ufficiale, SpaceX ha chiarito: "Né SpaceX né Elon Musk mantengono affiliazioni con alcuna società Hyperloop. Sebbene non stiamo sviluppando in modo indipendente un Hyperloop commerciale, ci impegniamo a facilitare lo sviluppo accelerato di un prototipo Hyperloop funzionale."

Entro luglio, oltre 700 team avevano presentato domande preliminari. Nel novembre 2015 si è svolto un briefing preliminare sulla progettazione, dal quale sono stati selezionati oltre 120 team di studenti di ingegneria per presentare pacchetti di progettazione finale, con scadenza il 13 gennaio 2016.

Un Design Weekend per i partecipanti invitati si è svolto presso la Texas A&M University dal 29 al 30 gennaio 2016. Gli ingegneri in rappresentanza del Massachusetts Institute of Technology si sono assicurati il massimo onore del concorso. Il team dell'Università di Washington ha ricevuto il Safety Subsystem Award, mentre l'Università di Delft ha ottenuto sia il Pod Innovation Award che il secondo posto assoluto. I piazzamenti successivi includevano l'Università del Wisconsin-Madison, Virginia Tech e l'Università della California, Irvine. Nella categoria Design, il team Hyperloop UPV dell'Universidad Politécnica de Valencia, Spagna, ha vinto. Il 29 gennaio 2017, Delft Hyperloop (Università della Tecnologia di Delft) ha ricevuto il premio per il "miglior design complessivo" durante la fase finale del concorso hyperloop di SpaceX. Allo stesso tempo, WARR Hyperloop dell'Università Tecnica di Monaco ha ricevuto il premio "pod più veloce", mentre il Massachusetts Institute of Technology si è assicurato il terzo posto.

La seconda competizione di pod hyperloop si è svolta tra il 25 e il 27 agosto 2017, con l'unico criterio di valutazione era la velocità massima, subordinata alla decelerazione riuscita. WARR Hyperloop, in rappresentanza dell'Università Tecnica di Monaco, ha trionfato nella competizione raggiungendo una velocità massima di 324 km/h (201 mph).

Una terza competizione pod hyperloop è stata condotta nel luglio 2018. I campioni in carica, il team WARR Hyperloop dell'Università Tecnica di Monaco, hanno superato il loro record precedente, raggiungendo una velocità massima di 457 km/h (284 mph) durante il loro tentativo. Il team Delft Hyperloop, in rappresentanza dell'Università della Tecnologia di Delft, si è assicurato il secondo posto, mentre il team EPFLoop dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ha ottenuto il terzo posto.

La quarta competizione, tenutasi nell'agosto 2019, ha visto il team dell'Università Tecnica di Monaco, ora operativo come TUM Hyperloop (di NEXT Prototypes e.V.), rivendicare ancora una volta la vittoria e stabilire un nuovo record con una velocità massima di 463 chilometri all'ora (288 mph).

Critiche

Esperienza del passeggero

I critici del concetto Hyperloop evidenziano spesso l'esperienza potenzialmente negativa e inquietante dei passeggeri, caratterizzata dal viaggio all'interno di una capsula confinata, sigillata e senza finestre all'interno di un tunnel d'acciaio. Questo ambiente sottoporrebbe gli occupanti a notevoli forze di accelerazione, elevati livelli di rumore derivanti dalla compressione dell'aria e dai condotti a velocità quasi soniche attorno alla capsula, nonché notevoli vibrazioni e spinte. Anche se la costruzione iniziale del tubo fosse liscia, l’attività sismica potrebbe indurre spostamenti del terreno. A velocità elevate, anche lievi deviazioni da una traiettoria lineare potrebbero generare scossoni significativi. A queste preoccupazioni si aggiungono le sfide pratiche e logistiche associate alla gestione dei problemi di sicurezza, inclusi malfunzionamenti delle apparecchiature, incidenti ed evacuazioni di emergenza.

Considerazioni sulla progettazione e sulla sicurezza

Il creatore di contenuti di YouTube Adam Kovacs ha definito Hyperloop una "gadgetbahn", affermando che rappresenta un sistema costoso e non provato che non offre vantaggi evidenti rispetto alle tecnologie consolidate come la ferrovia ad alta velocità convenzionale. John Hansman, professore di aeronautica e astronautica al MIT, ha identificato potenziali difetti di progettazione, inclusi i meccanismi per compensare piccoli disallineamenti dei tubi e la potenziale interazione tra il cuscino d'aria e le condizioni atmosferiche di bassa pressione. Inoltre, ha sollevato domande sulle implicazioni di un'interruzione di corrente quando un pod è situato lontano da un centro urbano. Richard Muller, professore di fisica alla UC Berkeley, ha espresso in modo simile preoccupazione riguardo alla "novità e alla vulnerabilità dei suoi tubi, [che] sarebbero un obiettivo allettante per i terroristi" e alla possibilità che il sistema venga compromesso dalla sporcizia e dalla sporcizia di routine.

La fattibilità di alimentare il sistema Hyperloop con pannelli solari posizionati lungo tutta la sua lunghezza, come proposto, è stata contestata da Roger Goodall, un esperto di treni maglev e professore di ingegneria alla Loughborough University. Goodall ha ipotizzato che le pompe d'aria e i meccanismi di propulsione probabilmente richiederebbero un'energia significativamente maggiore di quella che i pannelli solari potrebbero produrre.

Considerazioni economiche

La proposta iniziale prevedeva riduzioni dei costi rispetto alla ferrovia convenzionale, attribuendole a diversi fattori. Il design compatto ed elevato del sistema è stato concepito per facilitarne la costruzione prevalentemente all'interno della mediana dell'Interstate 5; tuttavia, la fattibilità pratica di questo approccio rimane controversa. Inoltre, si prevedeva che il profilo ridotto avrebbe ridotto al minimo i requisiti di perforazione del tunnel e che le capsule leggere avrebbero ridotto le spese complessive di costruzione rispetto alla tradizionale ferrovia passeggeri. I sostenitori hanno anche affermato che il suo design compatto, sigillato e rialzato attenuerebbe le controversie sul diritto di precedenza e gli impatti ambientali, a differenza di una servitù ferroviaria convenzionale; tuttavia, altri critici sostengono che un’impronta ridotta non garantisce di per sé una minore resistenza pubblica. Al contrario, lo scrittore di trasporti di massa Alon Levy ha criticato questa premessa, affermando che un sistema interamente sopraelevato, come proposto per Hyperloop, costituisce un difetto di progettazione piuttosto che un vantaggio, dato che il terreno nella Central Valley è poco costoso mentre i tralicci sono costosi, un fatto evidente dalle elevate spese infrastrutturali a livello globale. Michael Anderson, professore di economia agricola e delle risorse presso l'Università della California, Berkeley, ha stimato che i costi totali potrebbero raggiungere circa 100 miliardi di dollari.

I prezzi bassi dei biglietti previsti dagli sviluppatori di Hyperloop sono stati esaminati attentamente, con Dan Sperling, direttore dell'Institute of Transportation Studies presso l'Università della California, Davis, che ha affermato che tali modelli economici sono insostenibili. I critici sostengono inoltre che la minore capacità passeggeri dell'Hyperloop, rispetto ai sistemi ferroviari pubblici convenzionali, complicherebbe la determinazione dei prezzi dei biglietti sufficienti a compensare le spese di costruzione e operative. Uno studio condotto dai ricercatori della TU Delft ha indicato che le tariffe dovrebbero superare 0,30 € per passeggero-chilometro, significativamente più alte degli 0,174 €/p-km per i treni ad alta velocità e degli 0,183 €/p-km per i viaggi aerei.

Le proiezioni dei costi iniziali per il sistema Hyperloop sono state un importante punto di contesa. Numerosi economisti e specialisti dei trasporti hanno sostenuto che la stima iniziale di 6 miliardi di dollari sottostima sostanzialmente le spese associate alla progettazione, allo sviluppo, alla costruzione e al collaudo di una modalità di trasporto del tutto nuova. La rivista The Economist ha commentato che è improbabile che queste stime eludano il tipico aumento dei costi osservato in altri importanti progetti infrastrutturali. Hyperloop One, ad esempio, prevede che i costi per un circuito della Bay Area varieranno da 9 a 13 miliardi di dollari in totale, pari a 84-121 milioni di dollari per miglio. Per un progetto negli Emirati Arabi Uniti, la società ha stimato 52 milioni di dollari per miglio, mentre per una rotta Stoccolma-Helsinki è stato segnalato un valore di 64 milioni di dollari per miglio. Un sondaggio del 2022 condotto dall'International Maglev Board, che ha coinvolto esperti di trasporti globali, ha suggerito che l'Hyperloop sottostima notevolmente le complessità del funzionamento e della sicurezza, nonché i costi operativi e infrastrutturali.

Considerazioni politiche

Ostacoli politici significativi alla costruzione di Hyperloop in California potrebbero derivare dal sostanziale "capitale politico e di reputazione" già investito nel megaprogetto statale di ferrovia ad alta velocità esistente. Considerata la politica economica della California, sostituire l’attuale progetto ferroviario ad alta velocità con un’alternativa sarebbe complesso; di conseguenza, il Texas è stato proposto come luogo più favorevole grazie al suo panorama politico ed economico accomodante.

Lo sviluppo di successo di un progetto dimostrativo Hyperloop su scala ridotta potrebbe potenzialmente mitigare gli ostacoli politici e affinare le proiezioni dei costi. Nel 2013, Musk ha indicato un potenziale coinvolgimento personale nella costruzione di un prototipo dimostrativo del concetto Hyperloop, compreso il sostegno finanziario per il suo sviluppo.

Il New York Times ha identificato l'ostacolo principale all'implementazione di Hyperloop nella necessità di creare un'infrastruttura completa, che implica la costruzione di estese reti di metropolitane e stazioni, la garanzia dei diritti di passaggio, il rispetto delle normative e degli standard governativi e la prevenzione di disagi ecologici lungo i percorsi proposti.

Aziende Hyperloop

Concetti correlati

Concetti storici correlati

• Nel 1799, l'ingegnere meccanico e inventore britannico George Medhurst concettualizzò il tubo pneumatico, proponendo l'uso di aria ad alta pressione dietro una capsula per la propulsione. Articolò ulteriormente questo concetto in un libro del 1812, descrivendo in dettaglio la sua visione del trasporto di passeggeri e merci attraverso tubi ermetici tramite propulsione aerea.
• John Vallance ottenne un brevetto per una metropolitana pneumatica nel 1824, costruendo successivamente un modello nella sua sede di Brighton nel 1826. Tuttavia, il sistema proposto fu ritenuto economicamente impraticabile a causa dei costi elevati e della prevista riluttanza dei passeggeri a viaggiare all'interno di una metropolitana chiusa.
• Il Beach Pneumatic Transit, basato su un concetto di Alfred Ely Beach, operò dal 1870 al 1873 come prototipo a un blocco per un sistema di trasporto pubblico sotterraneo a New York City. Questo sistema funzionava a una pressione quasi atmosferica, spingendo l'autovettura applicando aria a pressione più elevata nella parte posteriore mantenendo una pressione dell'aria relativamente più bassa nella parte anteriore.
• I vactrain furono studiati durante gli anni '10, con concetti articolati dal pioniere missilistico americano Robert Goddard e altri ricercatori. A differenza dei sistemi a tubi pneumatici, i vactrain non fanno affidamento sulla pressione per la propulsione; sfruttano invece un vuoto quasi perfetto per mitigare la resistenza aerodinamica davanti al veicolo. La propulsione e la sospensione sono ottenute tramite levitazione magnetica.
• Swissmetro rappresentava un sistema proposto per far funzionare un treno a levitazione magnetica in un ambiente a bassa pressione. All'inizio degli anni 2000 Swissmetro ha ottenuto l'autorizzazione normativa per collegare le città svizzere di San Gallo, Zurigo, Basilea e Ginevra. Tuttavia, gli studi di fattibilità commerciale hanno prodotto conclusioni divergenti e il progetto vactrain non si è mai concretizzato.
• L'ET3 Global Alliance (ET3), fondata da Daryl Oster nel 1997, prevedeva un sistema di trasporto globale che utilizzava capsule passeggeri all'interno di tubi a levitazione magnetica senza attrito e a vuoto totale. Secondo quanto riferito, Elon Musk ha espresso interesse a investire potenzialmente in un prototipo di 3 miglia (5 km) del progetto proposto da ET3.
• Nel 2003, Franco Cotana ha avviato lo sviluppo di Pipenet, un sistema concepito per il trasporto merci a velocità fino a 2.000 km/h (1.200 mph) all'interno di un tubo sottovuoto, che impiega motori sincroni lineari e levitazione magnetica. Un prototipo di 100 m di lunghezza (110 iarde) e 1,25 m di diametro (1,37 iarde) è stato costruito in Italia nel 2005; tuttavia, lo sviluppo è cessato a causa della mancanza di finanziamenti.
• Nell'agosto 2010, per la Cina è stato proposto un sistema di treni maglev basato sul vuoto, capace di raggiungere 1.000 km/h. Si stima che questo progetto comporterà costi aggiuntivi di 10-20 milioni di CN¥ (2,95 milioni di dollari al tasso di cambio di agosto 2010) per chilometro rispetto alla ferrovia ad alta velocità convenzionale. Entro il 2018 è stata completata una pista di prova ad anello di 45 m (49 yd) per valutare componenti tecnologici specifici.

Vactrains che operano sotto il soprannome di 'Hyperloop'

• Una rivista accademica nel 2018 ha articolato un concetto per le capsule intermodali Hyperloop. Queste capsule, una volta staccate dai loro meccanismi di propulsione, potrebbero potenzialmente funzionare come contenitori convenzionali per il trasporto rapido di merci o persone. La proposta suggeriva inoltre che aerei specializzati, treni ad alta velocità, veicoli stradali o imbarcazioni potessero fornire il trasporto "dell'ultimo miglio", affrontando la sfida della consegna rapida in luoghi in cui i terminali Hyperloop non sono disponibili o poco pratici da costruire.
• Nel maggio 2021, i rapporti indicavano che era iniziata la costruzione di un sistema di prova per tubi sigillati a basso vuoto a Datong, nella provincia dello Shanxi, progettato per raggiungere velocità di circa 1.000 km/h (620 mph). Un segmento iniziale di 2 km (1,2 mi) è stato completato nel 2022, con il completamento dell'intera linea di prova di 15 km (9,3 mi) entro due anni. Questa linea è stata sviluppata dalla North University of China e dal Third Research Institute of China Aerospace Science and Industry Corporation.
• Nel luglio 2021 è stata avviata una struttura di test operativa europea sperimentale Hyperloop. Questa provetta, fabbricata in una lega di alluminio, presenta un diametro del circuito di 40 m (130 piedi) e una lunghezza di 120 m (390 piedi). La sua costruzione è stata il risultato di uno sforzo di collaborazione tra la startup svizzero-americana Swisspod e il Distributed Electrical Systems Laboratory (DESL) dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne.
• Nel settembre 2021, Swisspod Technologies e MxV Rail (ex TTCI), una filiale dell'Association of American Railroads (AAR), hanno avviato uno sforzo di collaborazione volto a creare una struttura di test su vasta scala per la tecnologia Hyperloop nel campus Pueblo Plex a Pueblo, Colorado, Stati Uniti. L'obiettivo principale di questa struttura sarebbe quello di condurre attività di ricerca e sviluppo incentrate sul sistema di propulsione Hyperloop proprietario di Swisspod.

Riferimenti

Riferimenti

"Pista di prova inaugurale europea Hyperloop istituita alla TU Delft". newatlas.com. 2 giugno 2017. Estratto il 6 giugno 2017.

• "La prima pista di prova Hyperloop d'Europa appare alla TU Delft". newatlas.com. 2 giugno 2017. Estratto il 6 giugno 2017.Fonte: Archivio TORIma Accademia