Летающий поезд. Транспорт будущего: вакуумные поезда, летающие автомобили, мультикоптеры и траволаторы. Суборбитальный космический корабль Space Ship Two

Об этом необыкновенном проекте я впервые прочёл более, полувека назад в «Занимательной физике» Я.И. Перельмана. Рисунок к тексту изображал огромную труб внутри которой летел остроконечный вагончик с лежащим внутри пассажиром. Вагон, мчащийся без трения, было написано под рисунком. Дорога, спроектированная профессором Б.П. Вейнбергом».

Летающий поезд

Журнал: Неразгаданные тайны истории, январь 2019 года

Неужели этот суперлокомотив изобрели ещё до революции?

Магнитный экспресс

Борис Петрович Вейнберг, окончивший в 1893 году физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета, восхождение в науке начал активно. В 38 лет он получил предложение занять кафедру физики в Томском технологическом институте и надолго уехал в Сибирь.
Простейший и всем знакомый опыт с соленоидом, втягивающим железный сердечник внутрь катушки, натолкнул томского учёного на мысль об идеальном безвоздушном электрическом пути, совершенно отличном от привычных способов сообщения.
Дорога, которую предлагал Борис Вейнберг, не нуждалась в рельсах. Вагоны летели, поддерживаемые на весу магнитными силами. Более того, русский физик решил устранить сопротивление среды и тем самым ещё больше увеличить скорость.
Движение вагонов, согласно проекту, происходило в трубе, из которой специальные насосы непрерывно выкачивали воздух. С внешней стороны трубы на определённом расстоянии друг от друга устанавливались мощные электромагниты. Их назначение - притягивать вагоны, не позволяя им падать. Но как только вагон приближался к магниту, последний выключался. Силой веса вагон начинал опускаться, однако его тут же подхватывал следующий электромагнит. В итоге вагоны двигались бы по слегка волнистой траектории, не касаясь стенок трубы, все время оставаясь между верхом и низом туннеля.

Через Россию за 10 часов

Вагоны Вейнберг задумывал одноместными (чтобы сделать их более лёгкими), в виде сигарообразных герметически закрытых капсул длиной в 2,5 метра. Пассажир должен был лежать в такой капсуле. В вагоне предусматривались аппараты, поглощающие углекислоту, запас кислорода для дыхания и электрическое освещение.
На всякий случай, для безопасности, вагоны снабжались колёсами, слегка выступающими вверху и внизу из корпуса вагона. При нормальном движении надобности в них нет.
Но в аварийных случаях, при изменении силы притяжения электромагнитов, вагоны могут коснуться стенок трубы. И тогда, имея колеса, они просто покатятся по «потолку» или «полу» трубы, не вызывая катастрофы.
Скорость же движения намечалась колоссальная - 800, а то и 100 километров в час! При такой скорости, рассуждал изобретатель, можно будет пересечь всю Россию от западной границы до Владивостока за 10 часов, а на переезд из Петербурга в Москву потребуется всего 45-50 минут.
Вагоны с пассажирами целой обоймой подвозились к пусковому устройству и один за другим «выстреливались» в трубу-туннель. В минуту - до 12 вагонов-капсул с промежутком в 5 секунд. За сутки, таким образом, смогут отправиться в путь более 17 тысяч вагонов.

Опыты прошли успешно

В 1911 году в физической лаборатории Томского технологического института Вейнберг построил большую кольцеобразную модель своего электромагнитного пути и начал опыты. И одновременно публично пропагандировал свою идею - всегда с неизменным успехом.
Но наступила Первая мировая война, Борис Петрович был командирован в США, а в Россию он возвратился уже после Февральской революции. Как выдающемуся физику и геофизику ему был предложен пост директора Главной геофизической обсерватории в Ленинграде. И Вейнберг занялся проблемами использования энергии Солнца, гелиотехникой и достиг здесь больших успехов. Умер он в блокадном Ленинграде от голода.
Идея скоростного поезда так и оказалась невостребованной. Лишь много лет спустя в разных странах начались опыты с поездами, в которых нашла отзвук эта идея. Например, американский инженер Роберт Солтер разработал проект поезда на магнитной подушке «Плане-трон», который будет мчаться в безвоздушном туннеле со скоростью более 90°о километров в час! В сравнении с таким сверхбыстрым экспрессом магнитная дорога русского учёного уже не кажется фантастикой.

Чудо-машина

Новосибирские ученые разработали проект нового вида транспорта - аэроэстакадного. Пока "летающий поезд" существует только на бумаге, но от его достоинств уже захватывает дух. Число пассажиров - до 200, скорость - до 600 км/ч, эстакады в несколько раз дешевле обычных и располагаются над землей, для изготовления подвижных модулей наряду с "летающим" металлом - алюминием можно использовать современные виды пластика.

В прессе уже появились расчеты: в случае реализации проекта дорога из Академгородка в центр Новосибирска (30 км) будет занимать всего 3 минуты. Сейчас это 30 минут, а в часы пик более часа.

Сама идея не новая. В 1950-60-е годы в СССР вовсю шли работы над созданием экранопланов и экранолетов. Одна из моделей прошла первое испытание в 1966 году. Американские разведчики, разглядев с воздуха стоящий на берегу Каспия летательный аппарат - тогда самый большой в мире! - назвали его Каспийским монстром. Но если советские эксперименты были ориентированы на военные нужды, то во Франции примерно в то же время появился вполне мирный аэроэстакадный поезд, который двигался со скоростью свыше 400 км/ч. Однако после смерти де Голля проект был закрыт, а конструктор Жан Бертен вскоре умер.

Действие этих чудес техники основано на экранном эффекте, замеченном еще в 1920-х: самолет на очень малой высоте, максимум метр-полтора, как бы не хочет садиться. Между ним и поверхностью земли возникает плотный слой воздуха, и чем ниже, тем он плотнее. При этом резко снижается расход топлива. Сегодня, как считают ученые, есть все условия для развития идеи, которую пытались воплотить в 1960-е: появились новые материалы и технологии, которые значительно упрощают дело.

Современный российский проект аэроэстакадного транспорта - совместная разработка Сибирского НИИ авиации им. Чаплыгина и Сибирского госуниверситета путей сообщения. Авторы - научный руководитель СибНИА Алексей Серьезнов, много лет возглавлявший институт (21 февраля у него юбилей - 80 лет), и профессор СГУПС Виктор Соколов. Они утверждают, что аэроэстакадный транспорт не только решит проблему гигантских российских расстояний (а в городах - дорожных пробок), но и даст мощный импульс экономическому развитию страны: новые технологии, производства, рабочие места.

У этого транспорта три основных компонента - эстакада, подвижные модули и системы управления, - говорит Соколов. - Возьмем, к примеру, эстакаду. Что нужно для ее создания? Во-первых, железобетонные сваи, а это значит, начнет развиваться производство железобетона. Во-вторых, металл - новый рынок сбыта для металлургов. В-третьих, сваебойная техника - гидромолоты, созданные новосибирским конструктором Кувшиновым. В-четвертых, полотно эстакады предполагается делать из тонкого листа металла, покрытого сверхвысокомолекулярным полиэтиленом. Таким образом, только один компонент транспорта - эстакада - "тянет" за собой множество новых производств.

Кстати, "волшебный" полиэтилен - тоже сибирская разработка, Института катализа СО РАН. Он обладает рядом полезных свойств - к нему не прилипает снег, на нем не скапливается вода, не образуется наледь. Несколько лет назад опытное производство этого материала открывалось в Томске (на презентации фигурист Плющенко даже катался по этому покрытию на коньках). Но затем производство сочли бесперспективным. Сейчас приходится закупать материал за рубежом.

Подвижные модули - тоже огромное поле деятельности. Для больших расстояний на востоке страны можно использовать фюзеляжи списанных Ту-154, Як-40, для городских линий делать небольшие легкие вагоны из пластика или того же сверхмолекулярного полиэтилена. Нужны и грузовые модули: для сыпучих и наливных грузов, например для нефти. Необходимы новые современные двигатели. Наконец, в системах управления "летающими поездами" можно использовать низкоорбитальные спутники.

В целом, по подсчетам ученых, доходы российского бюджета от новых производств могут составить не менее половины прибыли от сегодняшнего годового экспорта нефти. При этом транспорт создаст основу уникального промышленного развития страны, расширения ее внутреннего рынка, мобильности населения.

Правда, пока у проекта нет финансирования. "Все делается на энтузиазме", - подчеркивает Виктор Соколов. При этом ученые получают предложения представить технологию на Западе или отдать в Китай. Ясно, что для создания аэроэстакадного транспорта в России необходима господдержка - частный инвестор его просто-напросто "не вывезет". И хорошо бы не опоздать, чтобы не пришлось запрыгивать в последний вагон.

Преимущества АЭСТ

1. Выход на "второй уровень". Количество автомобилей растет в геометрической прогрессии, железнодорожные переезды не справляются с потоком. Если загрузить Транссиб на полную мощность, сибирские автомагистрали встанут. Необходимо подняться над землей: аэроэстакады пройдут в среднем на высоте 5 - 10 метров, не мешая наземному транспорту.

2. Скорость. Гарантированный показатель - 600 км/ч. По расчетам СибНИА, АЭСТ теоретически может развить скорость свыше 900 км/ч и даже преодолеть звуковой барьер. Именно потому "летающий поезд" так важен для России - связав города, расположенные за тысячи километров друг от друга, он остановит миграционный отток с востока на запад страны. Как сказал директор Института народнохозяйственного прогнозирования РАН академик Виктор Ивантер на российско-французском форуме в СГУПС, такой транспорт, сужая пространство, объединяет города, снимает проблему моногородов.

3. Рентабельность. Одна из проблем железнодорожного транспорта - убыточность пассажирских и особенно пригородных перевозок. Она вызвана высокой стоимостью как подвижного состава, так и его эксплуатации. По подсчетам Виктора Соколова, традиционный купейный вагон - это 20 - 25 тонн железа, которые везут одну тонну полезного груза. Колеса разрушают рельсы, в результате требуется постоянный ремонт и того, и другого. Не намного лучше эта характеристика и у немецких "Сапсанов". "Летающий поезд" дешевле в эксплуатации: у него нет колес, благодаря воздушной подушке вес распределен равномерно на всю площадь эстакады. И сами эстакады гораздо легче капитальных железнодорожных мостов: это тонкий слой металла, покрытый легким полиэтиленом.

4. Экономичность. Километр АЭСТ с учетом расходов на подвижной состав, вокзалы и депо будет при массовом строительстве стоить 5 млн долларов. Для сравнения: 1 км железной дороги для скоростного поезда "Сапсан" обходится в 37 млн евро. Для пассажиров транспорт не должен стать роскошью: если говорить о городских линиях, то прокатиться на АЭСТ будет не дороже, чем на автобусе.

5. Конкуренция. Ученым часто задают вопрос, заменит ли АЭСТ железнодорожный транспорт. Ответ - нет. Все виды транспорта дополняют друг друга, территорий и работы хватит всем. Но конкуренция на транспорте полезна так же, как и везде. Система с большим разнообразием обладает большей надежностью - этот известный принцип подтвержден практикой.

Между тем

В Японии, Китае и других странах сегодня развивают другой уникальный вид транспорта - сверхскоростные поезда, управляемые силой электромагнитного поля, или маглев (от сочетания "магнитная левитация"). Поезд на магнитной подушке был построен и в Москве по проекту хорошо известного разработками в области ракетостроения Московского института теплотехники. Однако опыт оказался не совсем удачным. Разработку новосибирских ученых в МИТ считают перспективной. Интерес к проекту также проявили в ЦАГИ им. Жуковского и ряде других.

Самые быстрые поезда в мире

Поезда серии Shinkansen - скорость 320 - 581 км/ч. Первый из них запущен в 1964 г. В Японии их называют "пулями": рекорд скорости для них 443 км/ч (1996 г.), а на магнитном подвесе - 581 км/ч, это абсолютный мировой рекорд для поездов (2003 г). Сегодня Shinkansen, состоящие из 16 вагонов, долетают от Осаки до Токио (515 км) за 2 часа 25 минут. За 40 лет эксплуатации с ними не было ни одной крупной аварии.

Поезда серии TGV - скорость 320 - 574 км/ч, работающие во Франции. Модели TGV POS принадлежит рекорд скорости среди рельсовых поездов - в 2007 году этот поезд смог разогнаться до 574 км в час.

Shanghai Maglev Train - скорость 431 - 501 км/ч. Это китайский поезд на магнитном подвесе, разработанный немцами и эксплуатирующийся в Шанхае с 2004 года. Его максимальная скорость - 431 км/ч, от центра города до аэропорта (30 км) он долетает за 7 - 8 минут. В тестовом запуске 12 ноября 2003 года развил скорость 501 км/ч.

CRH380A - скорость 380 - 486 км/ч. Еще один китайский 8-вагонный поезд с интерьером "самолетного типа", вмещающий в себя 494 пассажира. Рекорд скорости для него - 486 км/ч. В 2010 году пущен на маршрут Шанхай - Нанкин.

AVE Talgo-350 - скорость 330 - 365 км/ч. Этот испанский поезд вместимостью 318 пассажиров работает на маршрутах Мадрид - Вальядолид и Мадрид - Барселона. В 2004 году во время испытаний разогнался до 365 км/ч. Из-за внешнего вида, схожего с утиным клювом, получил прозвище "утка".

P.S. Работающий в РФ "Сапсан", сделанный в Германии, способен развить скорость до 350 км/ч, но по нашим дорогам она ограничена до 160 - 200 км/ч и лишь на одном участке до 250 км/ч.

Какие это поезда – летающие?

Летающие поезда считаются транспортом XXI в., работы над ними ведутся во всех развитых в техническом отношении странах. А все начиналось в 1910 г., когда бельгиец Э. Башле – простой рабочий-монтер, не получивший никакого специального образования, построил первую в мире модель летающего поезда и испытал ее. Э. Башле упорно работал над осуществлением своей идеи почти 20 лет. Конечно, для перевозки пассажиров его модель была мала, но все-таки произвела ошеломляющее впечатление на современников. Еще бы – 50-килограммовый сигарообразный вагон летающего поезда разгонялся до неслыханной тогда скорости – свыше 500 км/ч!

Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укрепленными на их вершинах катушками. Пока тока в этих катушках не было, вагон лежал на них неподвижно. Но после включения тока вагончик приподнимался над катушками и повисал в воздухе. Теперь его мог сдвинуть с места даже ребенок. Но толкать этот вагончик было не нужно – он разгонялся сам, тем же магнитным полем, на котором подвешен.

Летающий вагон Э. Башле вызвал сенсацию во всем мире, его называли чудом XX в. Во Франции решили применять вагончики Э. Башле вместо популярной тогда пневматической городской почты, в Англии собирались строить натурный образец дороги Э. Башле с крупными вагонами. Но потом работы прекратились, и о сенсационных когда-то проектах забыли.

Практически одновременно с Башле – в 1911 г. – профессор Томского технологического института Б. Вейнберг разрабатывает гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. В отличие от Э. Башле Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато громадными затратами энергии, а притягивать их друг к другу обычными электромагнитами. Разумеется, дорога должна быть расположена сверху от вагона, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда.

Однако любой магнит, в том числе и электрический, если уж, притягивая, стронул тело с места, то обязательно притянет его к себе до соприкосновения. К счастью, электромагнит можно вовремя выключить, и тело остановится на любом, заранее заданном расстоянии от него.

Но летящий поезд Вейнберга был устроен хитрее. Железный вагон первоначально располагался не точно под электромагнитом, а несколько позади него. При этом электромагниты подвешивались на «потолке» дороги на всей ее длине с некоторым интервалом между ними.

Пуская ток в первый электромагнит, мы вызывали и подъем железного вагончика, и продвижение его вперед, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прикоснуться к электромагниту и прилипнуть к нему, ток выключался, и вагончик, продолжая лететь вперед из-за набранной им скорости, начинал снижать высоту. Тут включался следующий электромагнит, и вагончик, попадая в его магнитное поле, опять поднимался вверх, увеличивая скорость движения вперед. Так по волнообразной траектории вагончик «перебегал» от магнита к магниту, не касаясь их (рис. 346).

Сверхскоростного транспорта будущего - вакуумного поезда и магистрали Hyperloop. Внутри стальной трубы на воздушных подушках будут передвигаться транспортные капсулы, каждая вмещает до 28 человек. Скорость примерно соответствует скорости звука в воздухе - 1200 км/ч.

Трубу будут поддерживать колонны, а обеспечивать электроэнергию - солнечные батареи, установленные по всей площади аэромагистрали. Маск рассказывает, что для работы требуется 21 мегаватт, а панели смогут вырабатывать 57 МВт в солнечный день. Таким образом, если отправлять капсулы со станции каждые полминуты, 7,4 млн человек в год смогут добраться из Сан-Франциско в Лос-Анджелес (600 км) меньше чем за полчаса. По подсчётам Маска, проект окупится за 20 лет при условии, что билет в одну сторону будет стоить не более $20.

Hyperloop - альтернатива проекту скоростной железной дороги, которую американские власти строят между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом. На реализацию проекта планируется потратить около $70 млрд. Маск же уверен, что его концепт требует всего $7,5 млрд. Правда, он признался, что пока не готов браться за Hyperloop - всё его время отнимают SpaceX и Tesla. Маск надеется, что за реализацию проекта возьмётся кто-нибудь другой, а он, в свою очередь, обещает всяческую поддержку, включая финансовую.

Автобусная система 3D Express Coach

В 2010 году китайская компания Shenzhen Huashi Future Parking Equipment представила проект автобуса 3D Express Coach. Хотя на традиционный автобус он похож мало: по замыслу разработчиков, он должен двигаться параллельно движению городского транспорта и над ним. Для этого дороги нужно оснастить чем-то вроде монорельса по бокам. Ширина автобуса рассчитана на покрытие двух автомобильных полос.

Места для пассажиров расположены на втором уровне, для их посадки и высадки необходимо построить специальные платформы. В случае экстренной ситуации они могут покинуть автобус с помощью надувного трапа. 3D Express Coach рассчитан на 1 200 - 1 400 человек - по данным создателей, он может заменить около 40 обычных городских автобусов, а его появление снизит количество пробок на 30%.

Для движения автобус может использовать энергию солнечных батарей, установленных на его крыше. Экономия топлива при этом составила бы 860 т в год, а объём вредных выбросов сократился бы на 2 640 т в год.

Стоимость строительства экспериментальной дороги протяжённостью 40 км оценивалась в $73 млн.

Реализация проекта должна была начаться ещё в 2010 году в Пекине, но местные власти позже отказались от этой идеи. Интерес к двухуровневому транспорту проявили власти городского округа Шицзячжуан и города Вуху. На какой стадии проекты сейчас - неизвестно. Также в 2013 году власти бразильского города Манаус подписали с разработчиками автобуса договор о строительстве такой дорожной системы.

Мультикоптеры E-Volo

В 2011 году трое немецких инженеров разработали прототип первого пилотируемого мультикоптера с 16 винтами. Общая масса конструкции - 80 кг. По сути, мультикоптер представляет собой две перекрещенные алюминиевые пятиметровые балки, к которым крепится кресло пилота. Кресло держится на большом ортопедическом мяче - он должен смягчать посадку. Управляется летательный аппарат одним джойстиком.

Главные преимущества E-Volo - безопасность и доступная цена. Коптер сможет находиться в воздухе, даже если несколько винтов откажет. В случае если откажут они все, сработает парашютная система, которая доставит пилота и аппарат на землю. По словам создателей, стоимость мультикоптера будет определяться размером и грузоподъёмностью, но начальная цена на самую простую комплектацию - $1 000. Пока прототип может находиться в воздухе не более 20 минут, потому что E-Volo работает на электричестве, но создатели обещают увеличить время полёта до одного часа. Скорость - до 60 км/ч.

В 2013 году инженеры E-Volo решили сделать на базе мультикоптера полноценный вертолёт с 18 винтами, его тестовые испытания прошли успешно. Сейчас E-Volo пытается наладить серийное производство мультикоптеров.

Траволаторы от NBBJ

Несколько дней назад архитектурное бюро NBBJ представило концепцию разгрузки кольцевой линии Лондонского метрополитена. В её основе - сеть траволаторов, движущихся с разной скоростью бесступенчатых дорожек.

NBBJ предлагает в тоннелях метро расположить по три траволатора в ряд. Один из них будет двигаться со скоростью 44 км/ч, средний - чуть медленнее, а ещё один - со скоростью человеческого шага, чтобы на него было удобно заходить пассажирам с платформ. По мнению разработчиков, это «здоровая и приятная» альтернатива метрополитену.

При этом пассажиры могут ехать на траволаторах стоя или идти по ним, тем самым увеличивая скорость своего движения.

Сумма, необходимая для реализации проекта, и реакция лондонских властей пока неизвестны.

Суборбитальный космический корабль Space Ship Two

В этом году компания Virgin Galactic Ричарда Брэнсона собирается приступить к испытаниям второго суборбитального туристического космического корабля Space Ship Two.

По замыслу Virgin Galactic корабль Space Ship Two должен доставляться самолётом-носителем White Knight Two на высоту 15 км, а затем, отделившись, продолжать свой полёт два с половиной часа. В невесомости пассажиры будут проводить около 6 минут. Один такой аппарат рассчитан на двух пилотов и четырёх пассажиров. По данным главы Virgin Galactic Джорджа Уайтсайдса, к апрелю 2015 года более 700 человек внесли предоплату за участие в будущих полётах. Одно путешествие на Space Ship Two стоит около $200 000.

Первый такой корабль разбился в пустыне Мохаве на юге Калифорнии в октябре 2014 года, при этом погиб один пилот. Изначально планировалось, что суборбитальные полёты начнут проводить в конце 2014 года, теперь их старт зависит от успешности испытаний Space Ship Two.

Летающие автомобили Terrafugia TF-X

Весной 2013 года американская компания Terrafugia занялась разработкой летающего автомобиля с вертикальной системой взлёта и посадки. Работать TF-X будет на основе гибридного электродвигателя - это позволит заряжать автомобиль от простой розетки. Разработчики Terrafugia утверждают, что TF-X сможет разгоняться в воздухе до 322 км/ч, а управлять машиной будет не сложнее, чем простым седаном. Но перед первым стартом водителям придётся пройти специальный пятичасовой курс обучения.

Чтобы начать полёт, водителю потребуется указать желаемое место посадки и несколько альтернативных вариантов - система TF-X постоянно анализирует условия полёта и может скорректировать курс.

В Terrafugia подсчитали, что для запуска серийного производства им потребуется около десяти лет - прототип автомобиля, построенный в масштабе 1 к 10, уже прошёл тестовые испытания. Во сколько покупателям обойдётся Terrafugia TF-X, пока неизвестно.