Hyperloop Pod Squad

På en brændende varm lørdag i maj gik 20 ingeniørstuderende ind i MITs Edgerton Center og fløj lige forbi en lækker solcellebil. I løbet af dagen kiggede ingen engang på et vidunder, der engang blev hyldet som en revolution inden for transport. I stedet var deres opmærksomhed fokuseret på noget endnu mere forbløffende - et køretøj med potentiale til at få solbilen til at se lige så primitiv ud som en Ford Model T.

Alle øjne blev rettet mod et lille bord, der holdt kulminationen på næsten et års arbejde: en otte fod lang metalramme oven på lange aluminiumski med små hjul i begge ender. Som konkurrenter i SpaceX Hyperloop Pod-konkurrencen var eleverne ved at lægge sidste hånd på en lille prototype af den pod, de havde designet til at suse passagerer og last gennem et vakuumrør i et højhastigheds-jordtransportsystem, som iværksætter og SpaceX CEO Elon Musk. Det eneste, holdet skulle gøre for at afslutte, var at forbinde nogle ledninger, teste et par sensorer og vedhæfte et beskyttende kulfiberbetræk. Så ville poden være klar til sin første højhastigheds-testkørsel, der er planlagt til januar 2017, hvor den vil blive skudt ned af en specialbygget bane med 240 miles i timen, mens SpaceX-ingeniører bedømmer dens ydeevne.



Hyperloop-teammedlemmerne Greg Monahan, Sabrina Ball, Derek Paxson, Chris Merian og Lakshya Jain udfører sidste kontrol på poden.

Da SpaceX annoncerede sin Hyperloop Pod-konkurrence i juni 2015, fangede en omtale af konkurrencen i MIT's Graduate Career News-e-mail Sabrina Ball, SM ’16. Inden for 24 timer havde Ball og seks andre maskiningeniørstuderende smidt deres planer om at bruge det kommende år på at arbejde på vindmøller. De begyndte at rekruttere et elevhold, der kunne lave et foreløbigt design midt på efteråret, præsentere det ved årets udgang og bygge en testpod til en konkurrencedemo seks måneder senere.

Vi vidste, at med så kort en turnaround, fra ingenting til en designpod, der er bygget på ni måneder, havde vi brug for folk, der havde mindst et grundlag af færdigheder, siger John Mayo, SM '16, projektleder for MIT Hyperloop Team og en af dets stiftende medlemmer. De kunne ikke finde ud af, hvordan man tegner i CAD, eller hvordan man bruger en maskine uden tidligere erfaring. Det havde vi bare ikke tid til i vores tidsplan. De fik hurtigt selskab af et andet hold af tre aero-astro-studerende, som allerede havde slået sig sammen for at tackle udfordringen. Gruppen voksede hurtigt til omkring 20 og gik i gang.

Flexure bremsebeslag.

Den oprindelige $6 milliarder Hyperloop koncept skitseret af Musk i 2013 foreslog at svæve en passagerbærende pod af aluminium på luftlejer - som et airhockeybord, der vendte om, siger Mayo - og skyde det gennem et stålrør, hvorfra næsten al luften var blevet støvsuget ud for at skabe lufttryk omkring en tusindedel af standarden atmosfærisk tryk ved havoverfladen. Den måde, hvorpå poden svævede over banen, ville praktisk talt eliminere friktion, og lavtryksmiljøet ville reducere modstandskraften, hvilket i teorien lod poden køre med op til 760 miles i timen, lige under lydens hastighed. Musk havde forestillet sig, at solcelledrevne motorer indbygget i røret ville bruge magnetiske felter til periodisk at accelerere poden, som derefter ville kysse i et næsten friktionsfrit og træk-kraft-frit miljø, hvilket giver passagererne mulighed for at tage den 382 mil lange tur fra Los Angeles til San Francisco om cirka en halv time.

I begyndelsen antog MIT Hyperloop-teamet, at banen ville blive designet efter Musks oprindelige plan og kun ville tillade et luftbærende system. De begyndte at udvikle en pod med luftlejer, men de stødte på alvorlige strømforbrugsproblemer og var bekymrede for, at lejerne ikke ville suspendere pod'en højt nok til at fjerne ujævnheder og fordybninger i sporet.

venstre: MIT-studerende arbejdede hurtigt på at designe en prisvindende bil til Elon Musks højhastigheds-jordtransportkoncept.
midten: En CAD-tegning af poden.
højre: Raghav Aggarwal, der stod for bremsedesign, holder hydraulikpladen til bremsestyringen.

venstre: MIT-studerende arbejdede hurtigt på at designe en prisvindende bil til Elon Musks højhastigheds-jordtransportkoncept.
midten: En CAD-tegning af poden.
højre: Raghav Aggarwal, der stod for bremsedesign, holder hydraulikpladen til bremsestyringen.

venstre: MIT-studerende arbejdede hurtigt på at designe en prisvindende bil til Elon Musks højhastigheds-jordtransportkoncept.
midten: En CAD-tegning af poden.
højre: Raghav Aggarwal, der stod for bremsedesign, holder hydraulikpladen til bremsestyringen.

Luftlejer, som du køber fra hylden, har typisk spaltehøjder på 10 til 100 mikron, siger Derek Paxson, SM '16, en af ​​de tre originale aero-astro-studerende på holdet. For at få dem til at fungere, skal overfladen, de kører på, være fire gange fladere end det. Du skal have ufuldkommenheder i størrelsesordenen ental mikroner, som er meget, meget små. Det er virkelig upraktisk at gøre det i stor skala.

Men da SpaceX udgav testbane specifikationer i oktober indså eleverne, at de måske ikke behøvede at stole på luftlejer. Banen ville være lavet af en ledende aluminiumslegering, der kunne magnetiseres, så de kunne også overveje magnetisk levitation, et system, der allerede kan få tog til omkring 375 miles i timen uden et trykløst rør. Maglev ville give mulighed for større spaltehøjder og skære ned på strømbehovet. Men gav det mening at skrotte den luftbærende plan, de havde brugt måneder på at skabe?

Sabrina Ball placerer et lateralt kontrolmodul.

De brugte to uger på at evaluere fordele, ulemper og gennemførligheden af ​​begge tilgange, og besluttede derefter at designe et maglev-system, der holder poden svævende 15 millimeter over banen. De udstyrede bunden af ​​poden med to 80 tommer lange magnetski lavet af flere mindre magneter med skiftende polariteter. Når poden bevæger sig over sporet, skaber magneterne skiftende magnetiske felter, hvilket inducerer elektriske strømme, der flyder i sløjfer. Disse såkaldte hvirvelstrømme producerer deres eget magnetfelt, som frastøder det, som magneterne producerer, og skubber poden opad. Ingen motor er nødvendig for at holde poden svævende, så længe den bevæger sig med fem meter i sekundet eller hurtigere. I konkurrencen vil et SpaceX-køretøj skubbe bælgerne de første 1.600 fod. Det skulle accelerere MIT's 268-kilogram pod til omkring 100 meter i sekundet, hvilket giver den mulighed for at kysse resten af ​​vejen på egen hånd.

At skifte design krævede, at hele besætningen gik fra næsten ingenting at vide om maglev til at blive eksperter. Siden de havde nået beslutningen i begyndelsen af ​​november, havde de omkring 10 uger til at færdiggøre designet. Det var ret hurtige 180, siger Paxson, der nu arbejder hos transportstartup'et Hyperloop One, en af ​​holdets sponsorer.

En ophængsfjeder og dæmper.

Et sidestyremodul med en sektion af skinnen.

Den bratte ændring gav pote. Sidste januar vandt MIT-holdet Bedste Overordnede Design i designfasen af ​​konkurrencen og besejrede 123 andre hold fra hele kloden. Eleverne fik derefter travlt med at bygge deres prototype og afsluttede et godt stykke før demoen, der var planlagt til august. Men andre deltagere ønskede mere tid, så SpaceX skubbede afprøvningen af ​​pod-design til januar 2017, hvor 22 hold vil rejse til SpaceX-campus i Hawthorne, Californien, for at sende deres prototyper ned ad en nærliggende en-mile testbane på op til 240 miles Per time.

MIT Hyperloop-teamet afslører sin småskala prototype i maj 2016. Forreste række fra venstre: Philippe Kirschen, Josh Chen, Sabrina Ball, Derek Paxson, John Mayo, Sarthak Vaish, Nargis Sakhibova, Georgiana Vancea, Yiou He. Bagerste række: Aleksandr Rakitin, Nick Baladis, Chris Merian, Chuan Zhang, Rachel Dias Carlson, Max Opgenoord, Raghav Aggarwal, Greg Monahan, Stephanie Chen, Dan Dorsch, Nick Schwartz, Charlie Wheeler, Colm O'Rourke, Abe Gertler, Shawn Zhang , Scott Viteri, Peter Chamberlain, Philip Caplan, Rich Li, Gregory Izatt, Josh Nation og Lakshya Jain. Andre teammedlemmer, der ikke er på billedet: Evan Wilson, Cory Frontin og Geronimo Mirano.

I mellemtiden har MIT-konkurrenterne skabt computermodeller for virtuelt at teste pod'ens ydeevne. De simulerede en endeløs linje af spor ved at montere en aluminiumsskive på en motor for at få den til at dreje. Ved at placere magneter, der ligner dem på poden tæt på den roterende skive, kan de måle den genererede løfte- og trækkraft og indsamle data fra den virkelige verden til deres computermodeller. Testresultaterne ser lovende ud. Vi var inden for omkring 5 procent af de forudsagte værdier, hvilket får mig til at føle mig overbevist om, at dette rent faktisk kommer til at fungere, siger Ball, der arbejdede på køretøjets dynamikteam og byggede en betydelig del af poden's sidekontroller. Jeg synes, vi kører pænt lige nu.

Denne januar, selvom MIT pod når 240 miles i timen, bremser yndefuldt, før den rammer en skumgrav for enden af ​​testbanen, og hævder konkurrencesejr, vil poden stadig være langt fra Musks oprindelige vision. Konkurrencekapslerne er trods alt ikke lavet i fuld skala eller designet til at transportere rigtige passagerer. Men teammedlemmer er optimistiske.

Det er næsten sikkert, at teknikken bag en hyperloop kan ske. Teknologien bag er fuldt ud mulig, siger Mayo.

skjule