진공관 자기 부상 성간 열차의 타당성 분석

진공관 자기부상열차는 미래 교통수단의 환상적인 그림을 그려냅니다. 그렇다면 어떤 모습일까요?

가성비를 높이기 위해 객차의 외관과 내부는 우리가 일반적으로 타는 철도 열차와 유사하지만, 부피는 일반 열차, 고속열차, 고속열차에 비해 약간 작을 예정이다. 심지어 현대 지하철도요. 열차운행용 진공배관의 경우, 전문가들은 내층에는 강관을, 외층에는 철근 콘크리트를 사용하는 것을 선호하는데, 이는 주로 강관의 양을 줄이고 비용을 절감하기 위한 것입니다.

진공 파이프라인이기 때문에 설계에 따르면 모든 파이프라인의 입구와 출구에 두 개의 문이 있을 것입니다. 운행 중에 직원은 먼저 외부 문을 열고 열차는 역에서 파이프라인의 두 문 사이의 중이층으로 들어갑니다. 외부 문이 닫히면 이때 진공 펌프가 공기를 배출하기 시작합니다. 직원이 내부 문을 열면 열차가 진공관 안으로 들어가 가속하며 달리기 시작합니다. 배관에서 빠져나오면 먼저 안쪽 문이 열리고, 열차가 나온 후 안쪽 문이 닫히고, 바깥쪽 문이 다시 열린다. 이 과정은 우주비행사가 우주에서 우주 캡슐에 들어가고 나가는 작동 모드를 의미하기도 합니다.

파이프라인 입구에 펌프장을 설치하는 것 외에도 진공 파이프라인의 약 2km 또는 3km마다 펌프장을 설치하여 진공 펌프를 사용하여 파이프라인의 공기를 추출해야 합니다. 관로. 설계 표준에 따르면 파이프라인의 압력은 대기압의 1/1000인 0.001기압까지 도달할 수 있습니다. 이 압력 범위는 고속열차 작동의 기본 보장이기도 합니다.

진공 자기부상열차는 비행기보다 더 부드럽게 움직여야 합니다. 진공 환경에서 작동하더라도 객차 내부는 절대 진공 환경이 아닙니다. 완전 밀봉된 객차는 승객이 편안함을 느낄 수 있도록 일상적인 열차 환경을 시뮬레이션합니다. 인터넷상의 많은 사람들은 기차가 너무 빨리 가속되면 기차에 앉아 있는 사람들이 견딜 수 있을지 의심합니다. 이를 위해서는 가속도가 비행기의 가속도에 도달하면 된다. 비행기의 가속도는 일반적으로 0.5~0.6G로, 이는 실제로 사람이 100미터를 달리는 가속도에 해당한다. 이것보다 훨씬 더 큽니다. 이러한 가속은 보통 사람들에게는 전혀 문제가 되지 않습니다. 기차가 특정 속도에 도달하면 일정한 속도로 이동합니다. 이때 승객은 우주비행사가 우주를 비행하는 것처럼 어떤 속도도 느끼지 않습니다.

'스타 트레인' 시스템이 이상하게 들리지만 기본 개념은 매우 간단합니다. 자기 부상 열차는 선로 위에 매달려 있기 때문에 마찰에 대한 걱정이 없습니다. 이론적으로, 그들은 시속 약 350마일(시속 약 563킬로미터)의 현재 속도보다 훨씬 빠르며, 시속 2,000마일(시속 약 3,219킬로미터)의 궤도 속도에 도달할 수 있습니다. 물론 승객이 이러한 속도까지 안전하게 가속할 수 있도록 하려면 StarTrain 시스템에는 많은 선로가 필요하며 극초음속 열차가 주변 공기에 의해 산산조각나는 것을 방지해야 합니다. 설계자들에 따르면 길이가 약 1,000마일(약 1,609km)인 파이프라인은 중간층의 저기압을 시뮬레이션하여 이 작업을 수행할 수 있어야 합니다.

대부분의 파이프라인은 해수면과 같은 높이에 위치하며 출구 지점은 해발 약 19.3km에 있어야 합니다. 기차에 사용되는 것과 동일한 자기 부상 기술을 사용하여 튜브를 공중에 띄울 수 있습니다. 발사관에서는 고도 20km에 위치한 2천만 암페어의 초전도 케이블이 평방미터당 약 48톤의 부양력을 생성합니다. 진공관 자체에 필요한 과도한 부력은 이러한 목적에 충분히 강한 Dyneema 초강력 섬유와 같은 고강도 케이블로 해결됩니다. 서스펜션 시스템이 고장날 경우에도 원활한 작동을 보장하기에 충분한 백업 시스템도 있다.

'성간 열차' 시스템의 설계자는 미국 존스홉킨스대학교 응용물리학연구소의 과학자인 제임스 파월, 조지 메서, 존 러셀이다. 그들은 이 설계가 비현실적으로 들릴 수도 있지만 12마일 길이의 케이블을 지원하는 데 필요한 엔지니어링은 훨씬 더 긴 우주 엘리베이터를 지원하는 데 필요한 엔지니어링과 비교하면 훨씬 간단하다고 지적합니다. 엔지니어들은 그러한 시스템이 알래스카, 캐나다 북부, 그린란드 또는 시베리아와 같은 극지방에 구축될 수 있다고 제안했습니다. 또한 남극 빙상도 대체 장소 위치입니다.

연구팀은 유인 '성간 열차' 시스템을 구축하는 데 20년이 걸리고 600억 달러의 비용이 소요될 수 있다고 추산합니다.

이 숫자는 큰 것 같지만 셔틀 비용이 StarTrain 시스템 비용의 3배에 달하는 것을 고려하면 이 시스템은 실제로 매우 경제적이라고 생각할 수 있습니다. 게다가 '성간열차' 시스템이 완성되면 지구 저궤도까지 물품을 운송하는 데 드는 비용은 킬로그램당 50달러에 불과한 반면, 현대 기술은 물품과 사람을 보내는 데 킬로그램당 1만 달러와 10만 달러가 소요될 것이다. 각각 낮은 지구 궤도에. 이는 우주 여행 티켓의 가격이 약 5,000달러에 불과하다는 것을 의미합니다. 설계자들은 "성간 열차" 시스템의 사고율이 현대 여객기의 사고율과 유사하며 안전 계수가 더 높을 것으로 추정합니다.