Elon Musk ist der Geschäftsführer von SpaceX, Tesla Motors und SolarCity. Man könnte ihn wohl als den Tony Stark unserer Realität beschreiben, der Doppelbachelor in Ökonomie und Physik hat in seiner Zeit (nach dem Abbruch weitergehender Studien) mehr auf die Beine gestellt, als es die meisten Unternehmer von sich behaupten können. Durch seinen damaligen Invest in PayPal und den Verkauf an eBay für 1,5 Milliarden Dollar begab sich Musk auf den Weg, die Welt zu verändern.
Gestern veröffentlichte Musk ein öffentliches Whitepaper zu seinem neuesten Streich: Dem Hyperloop. Das Problem mit langen Distanzen von unter 1500 km und hoher Transportgeschwindigkeit wird die Mega-Städte der Zukunft mit Sicherheit betreffen, aber auch heute schon wäre es nett, in kurzer Zeit mehrere hundert Kilometer zu reisen und dabei auch noch arbeiten zu können.
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Für Überschallflugzeuge bietet sich eine so kleine Strecke aufgrund der langen Start- und Landezeiten bzw. dem Zeitverlust beim Steigflug und Sinkflug eher weniger an. Überschallgeschwindigkeit ist nur machbar für Flugzeuge, wenn sie in geeigneter Höhe fliegen, ansonsten ist die Luftdichte für so ein Tempo schlichtweg zu hoch.
Das innovative (und hier kann man das Bullshit-Buzzword-Adjektiv-2013 auch ruhig mal benutzen) Transportsystem wird Passagiere je nach Streckenabschnitt bei Geschwindigkeiten von 480 km/h bis 1220 km/h von Los Angeles nach San Francisco bringen und dabei die Beschleunigung auf die Passiere auf 0,5g beschränken. Das wären über 550 Kilometer in etwa 35 Minuten.
Der Hyperloop ist sozusagen eine Kreuzung aus einem Airhockey-Tisch, einer Railgun und einer Concorde.
Dass die Strecke hierfür ziemlich gerade sein muss, ist klar. Doch wie funktioniert der geplante Hyperloop überhaupt? Es gab bisher Ideen für extrem schnelle Züge, die einem Postrohr mit Luftdruck ähnelten: Ein kräftiger Luftstrom könnte Einzelpassagierkapseln in einem riesigen Rohr von LA bis San Francisco schieben, angetrieben von starken Propellern. Leider ist diese Lösung in der Praxis ziemlich untauglich, da die Reibung eines 350 Meilen langen Luftbalkens mit der Innenseite des Rohrs diverse praktische Probleme aufwirft.
Das andere Extrem wurde von Rand und ET3 vorgeschlagen und umfasst einen Zustand, der nahe am Vakuum ist. Wenn das Transportrohr extrem nah am Vakuum wäre, könnten die Gondeln mit einer elektromagnetischen Aufhängung hindurch reisen. Das Problem hierbei: Es ist bereits schwer genug, einen kleinen Raum mit einem Vakuum zu versehen und dieses aufrecht zu erhalten. Versucht das mal mit einem 350 Meilen langen Korridor. Ein winziges Leck genügt um das ganze System zum Stillstand zu bringen.
Stattdessen hat sich Elon auf eine Lücke in der Denke seiner Vorläufer konzentriert: Was wenn das System mit niedrigem Luftdruck funktioniert, anstatt nahe am Vakuum zu operieren? Herkömmliche Luftpumpen könnten kleinere Defekte ausgleichen und das System wäre insgesamt weniger anfällig für Probleme. Lineare Induktionsmotoren im Tunnel würden die auf einem Luftkissen schwebenden Gondeln be- und entschleunigen. Aufgrund der geringen Reibung würden die Vehikel im Tunnel die meiste Zeit über ohne Antrieb bei immens hoher Geschwindigkeit gleiten.
Doch was ist mit der Restluft, die in der Röhre bleibt? Wie kommen die Kapseln daran "vorbei"? Hier kommt das sogenannte Kantrowitz-Limit ins Spiel. Dieses beschreibt die Grenze beim Verhältnis von Kolben zu Rohr, ab dem beispielsweise eine ungefüllte bzw. mit Luft gefüllte Spritze in die Lage kommt, dass die komplette Luft vom beweglichen Teil vorausgeschoben werden muss.
Was Elon sich nun überlegt hat, ist ein kleiner Trick: Was wenn die Transportkapsel an ihrer Nase einen elektrischen Kompressorlüfter hat, der die Hochdruckluft von der Spitze des Zugs bis nach hinten durchtransferiert? Das ließe sich mit einer Pumpe an der vordersten Stelle des beweglichen Teils einer Spritze vergleichen, wodurch der Druck abgebaut wird und somit die Bewegung mit erheblich weniger Anstrengung verbunden wäre. Gleichzeitig würde die umgeleitete Luft als Luftkissen fungieren, was ein weiteres Problem löst: Räder funktionieren nicht so gut bei Überschall.
Das klingt alles ziemlich verrückt, aber Elon Musk hat bereits Erfahrung mit seinen elektrischen Autos sammeln können und plant die Übertragung eines (ähnlichen) Induktionsmotors aus dem Tesla Model S, um den Lüfter an der Vorderseite anzutreiben.
Und als finalen Clou gibt Musk noch einen letzten groben Eckpunkt an: Der Hyperloop könnte mit einer großen Anzahl an Solarpanels auf der Außenseite der Röhren sogar genügend Energie erzeugen, um sämtliche Pumpen des Tunnels und Batterie-Packs für die Vehikel zu erzeugen. Schlechtes Wetter miteingerechnet. Aerodynamische Simulationen haben bisher das "Kompressor-im-Rohr"-Prinzip als machbar bestätigt, die ungefähren Kosten würden sich auf etwa 6 Milliarden US-Dollar für das Passagiermodell und 7,5 Milliarden für ein größeres Modell mit Platz für Automobile belaufen. Das Design wird als Open-Source gehandelt, jeder kann sich theoretisch daran beteiligen und sich einbringen.
Wer mehr zu den technischen Details lesen möchte, schaut am besten in das PDF-Paper auf der SpaceX-Seite. Jetzt steht als nächster Schritt ein Prototyp an.
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