Hyperloop Pod Squad

En brinnande het lördag i maj gick 20 ingenjörsstudenter in i MIT:s Edgerton Center och blåste rakt förbi en elegant solcellsbil. Under hela dagen tittade ingen ens på ett under som en gång hyllades som en revolution inom transport. Istället fokuserades deras uppmärksamhet på något ännu mer häpnadsväckande – ett fordon med potential att få solbilen att se lika primitiv ut som en Ford Model T.

Alla ögon höll sig fästa på ett litet bord med kulmen på nästan ett års arbete: en åtta fot lång metallram ovanpå långa aluminiumskidor med små hjul i båda ändar. Som tävlande i SpaceX Hyperloop Pod Competition lade eleverna sista handen på en småskalig prototyp av kapseln de hade designat för att svepa passagerare och last genom ett vakuumrör i ett höghastighetstransportsystem för marktransport som föreställts av entreprenören och SpaceX vd Elon Musk. Allt teamet behövde göra för att avsluta var att ansluta några kablar, testa några sensorer och fästa ett skyddande kolfiberhölje. Då skulle podden vara redo för sin första höghastighetstestkörning, planerad till januari 2017, då den kommer att skjutas ner en specialbyggd bana i 240 miles per timme medan SpaceX-ingenjörer bedömer dess prestanda.

Hyperloop-teammedlemmarna Greg Monahan, Sabrina Ball, Derek Paxson, Chris Merian och Lakshya Jain utför sista kontroller av podden.

När SpaceX tillkännagav sin Hyperloop Pod-tävling i juni 2015, fångade ett omnämnande av tävlingen i MIT:s Graduate Career News e-post Sabrina Ball, SM ’16. Inom 24 timmar hade Ball och sex andra maskiningenjörsstudenter lagt ner sina planer på att tillbringa det kommande året med att arbeta på vindkraftverk. De började rekrytera ett studentteam som kunde skapa en preliminär design i mitten av hösten, presentera den i slutet av året och bygga en testpod för en tävlingsdemo sex månader senare.

Vi visste att med en så kort omgång, från ingenting till en designpod som byggdes på nio månader, behövde vi människor som hade åtminstone en grund av kompetens, säger John Mayo, SM '16, projektledare för MIT Hyperloop Team och en av dess grundande medlemmar. De kunde inte plocka upp hur man ritar i CAD eller hur man använder en maskin utan tidigare erfarenhet. Vi hade helt enkelt inte tid för det i vårt schema. De fick snart sällskap av ett annat team av tre aero-astro-studenter som redan hade slagit sig samman för att ta sig an utmaningen. Gruppen växte snabbt till ett 20-tal och började jobba.

Flexure bromsfästen.

Den ursprungliga $6 miljarder Hyperloop begrepp skisserat av Musk i 2013 föreslog att man skulle flyta en passagerarbärande kapsel i aluminium på luftlager – som ett airhockeybord som vändes över, säger Mayo – och skjuta den genom ett stålrör från vilket nästan all luft hade sugits ut för att skapa ett lufttryck som är ungefär en tusendel av standarden atmosfärstryck vid havsnivån. Sättet som kapseln svävade ovanför banan skulle praktiskt taget eliminera friktion och lågtrycksmiljön skulle minska dragkraften, vilket skulle låta kapseln, i teorin, kryssa med upp till 760 miles per timme, precis under ljudets hastighet. Musk hade föreställt sig att soldrivna motorer inbyggda i röret skulle använda magnetfält för att periodvis accelerera kapseln, som sedan skulle rulla i en nästan friktionsfri och dragkraftsfri miljö, vilket gör det möjligt för passagerare att göra den 382 mil långa resan från Los Angeles till San Francisco om ungefär en halvtimme.

I början antog MIT Hyperloop-teamet att banan skulle utformas enligt Musks ursprungliga plan och endast skulle tillåta ett luftbärande system. De började utveckla en kapsel med luftlager, men de stötte på allvarliga problem med strömförbrukningen och var oroliga för att lagren inte skulle hänga upp kapseln tillräckligt högt för att rensa gupp och hål i banan.

vänster: MIT-studenter arbetade snabbt för att designa en prisbelönt bil för Elon Musks höghastighetskoncept för marktransport.
mitten: En CAD-ritning av podden.
höger: Raghav Aggarwal, som var ansvarig för bromskonstruktionen, håller i hydraulikplattan för bromskontrollen.

vänster: MIT-studenter arbetade snabbt för att designa en prisbelönt bil för Elon Musks höghastighetskoncept för marktransport.
mitten: En CAD-ritning av podden.
höger: Raghav Aggarwal, som var ansvarig för bromskonstruktionen, håller i hydraulikplattan för bromskontrollen.

vänster: MIT-studenter arbetade snabbt för att designa en prisbelönt bil för Elon Musks höghastighetskoncept för marktransport.
mitten: En CAD-ritning av podden.
höger: Raghav Aggarwal, som var ansvarig för bromskonstruktionen, håller i hydraulikplattan för bromskontrollen.

Luftlager som du köper från hyllan har vanligtvis gaphöjder på 10 till 100 mikron, säger Derek Paxson, SM ’16, en av de tre ursprungliga aero-astrostudenterna i teamet. För att de ska fungera måste ytan som de åker på vara fyra gånger plattare än så. Du måste ha defekter i storleksordningen singular mikron, som är väldigt, väldigt små. Det är verkligen opraktiskt att göra det i stor skala.

Men när SpaceX släppte testspårspecifikationer i oktober insåg eleverna att de kanske inte behöver förlita sig på luftlager. Banan skulle vara gjord av en ledande aluminiumlegering som skulle kunna magnetiseras, så de kan också överväga magnetisk levitation, ett system som redan kan få tåg till cirka 375 miles per timme utan ett trycklöst rör. Maglev skulle möjliggöra större spalthöjder och minska effektbehovet. Men var det vettigt att skrota den luftbärande planen som de hade ägnat månader åt att skapa?

Sabrina Ball placerar en sidokontrollmodul.

De tillbringade två veckor med att utvärdera fördelarna, nackdelarna och genomförbarheten av båda tillvägagångssätten, och bestämde sig sedan för att designa ett maglev-system som håller kapseln flytande 15 millimeter ovanför banan. De utrustade botten av podden med två 80 tum långa magnetskidor gjorda av flera mindre magneter med alternerande polariteter. När kapseln rör sig över banan skapar magneterna föränderliga magnetfält, vilket inducerar elektriska strömmar som flyter i slingor. Dessa så kallade virvelströmmar producerar ett eget magnetfält, som stöter bort det som magneterna producerar och trycker kapseln uppåt. Ingen motor behövs för att hålla kapseln flytande så länge den rör sig med fem meter per sekund eller snabbare. I tävlingen kommer ett SpaceX-fordon att pressa baljorna de första 1 600 foten. Det borde accelerera MIT:s 268-kilos pod till cirka 100 meter per sekund, vilket gör att den kan rulla resten av vägen på egen hand.

Att byta design krävde att hela besättningen gick från att nästan ingenting veta om maglev till att bli experter. Eftersom de hade fattat beslutet i början av november hade de cirka 10 veckor på sig att slutföra designen. Det var ganska snabba 180, säger Paxson, som nu arbetar på transportstartupen Hyperloop One, en av lagets sponsorer.

En fjäderfjäder och dämpare.

En sidokontrollmodul med en sektion av skenan.

Den plötsliga förändringen gav resultat. I januari förra året vann MIT-teamet bästa övergripande design i designfasen av tävlingen och besegrade 123 andra lag från hela världen. Eleverna fick sedan fullt upp med att bygga sin prototyp och avslutade långt före demon som planerades till augusti. Men andra tävlande ville ha mer tid, så SpaceX drev testet av poddesigner till januari 2017, då 22 lag kommer att resa till SpaceX campus i Hawthorne, Kalifornien, för att skicka sina prototyper nerför en närliggande en mils testbana på upp till 240 miles per timme.

MIT Hyperloop-teamet avslöjar sin småskaliga prototyp i maj 2016. Främre raden från vänster: Philippe Kirschen, Josh Chen, Sabrina Ball, Derek Paxson, John Mayo, Sarthak Vaish, Nargis Sakhibova, Georgiana Vancea, Yiou He. Bakre raden: 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 och Lakshya Jain. Andra lagmedlemmar som inte finns på bilden: Evan Wilson, Cory Frontin och Geronimo Mirano.

Under tiden har MIT-konkurrenterna skapat datormodeller för att virtuellt testa poddens prestanda. De simulerade en oändlig rad av spår genom att montera en aluminiumskiva på en motor för att få den att snurra. Genom att placera magneter som liknar de på kapseln nära den snurrande skivan kan de mäta lyftkraften och dragkraften som genereras och samla in verklig data för sina datormodeller. Testresultaten ser lovande ut. Vi var inom cirka 5 procent av de förutspådda värdena, vilket gör att jag känner mig säker på att det här faktiskt kommer att fungera, säger Ball, som arbetade på fordonsdynamikteamet och byggde en betydande del av poddens sidokontroller. Jag tycker att vi cyklar fint just nu.

I januari, även om MIT-podden når 240 miles per timme, bromsar graciöst innan den träffar en skumgrop i slutet av testbanan, och hävdar tävlingssegern, kommer podden fortfarande att vara långt från Musks ursprungliga vision. Tävlingskapslarna är trots allt inte gjorda i full skala eller designade för att bära riktiga passagerare. Men teammedlemmarna är optimistiska.

Det är nästan säkert att tekniken bakom en hyperloop kan hända. Tekniken bakom är fullt möjlig, säger Mayo.

Dölj