هایپرلوپ چین
حدود دو قرن است که دانشمندان و مهندسان جذب فناوری حمل و نقل با «لوله های خلا» (vacuum tubes) شده اند. «ایلان ماسک» در سال 2013 با پروژه «هایپرلوپ» (Hyperloop) خود این ایده آینده نگرانه را احیا کرد و به گفته او قطارهایش در آینده می توانستند مسافرین را با سرعت هزار کیلومتر بر ساعت بین شهرهای مختلف جابجا کنند. سابقه ماسک در زمینه خودروهای برقی، شبکه های ماهواره ای و اکتشاف فضایی بسیاری را امیدوار کرد که این موضوع درنهایت به حقیقت تبدیل می شود.
اما هایپرلوپ با چند چالش مواجه شد. حفظ اختلاف فشار شدید، مهر و موم لوله های بتنی وسیع و جلوگیری از سوراخ شدن آن ها، غلبه بر مقاومت بالای مغناطیسی و نیاز به زیربنای تقریبا بی نقص برای جلوگیری از وقوع فجایع اصلی ترین موانع پیش روی پروژه او بودند. در نهایت این فناوری جاه طلبانه با واقعیت های فیزیکی و اقتصادی نامساعد مواجه شد تا این طرح شکست بخورد. اما چین راهی را پیدا کرده تا این ایده را به واقعیت تبدیل کند.
پیشرفت مهم چین در سال 2024
چین در سال 2024 با معرفی مسیر آزمایشی 2 کیلومتری هایپرلوپ «مگ‌لو» (maglev) خود در شهرستان «یانگاو»، قدم بزرگی در تحقق این رویا برداشت. جزئیات این پروژه نوآورانه در مقاله ای در ژورنال چینی «Railway Standard Design» در اوایل سال 2025 منتشر شد. مهندس ارشد شرکت «گروه مشاور مهندسی راه آهن چین» (China Railway Engineering Consulting Group)، ٱقای «شنگ‌چیاو شو» (Xu Shengqiao)، شیوه غلبه مهندسین چینی بر موانع فنی را توضیح داد که دامن گیر هایپرلوپ ایلان ماسک شده بودند. آن ها در طرح خود لوله های بتنی مسلح به الیاف فولادی در خلا پایین، میراگرهای مغناطیسی مبتنی بر هوش مصنوعی، روش های ساخت و ساز با دقت بالا و تجربه وسیع چین در زمینه حمل و نقل ریلی سریع السیر را با یکدیگر ترکیب کردند.
ساخت لوله های نوآورانه
یکی از ضعف های جدی هایپرلوپ وابستگی آن به لوله های فلزی گرانقیمت بود. تیم چینی سازنده هایپرلوپ مگ‌لو این مسئله را با توسعه تیرهای مرکب Nشکلی حل کرده که پوسته های فلزی را با بتن مکیده ادغام می کنند. در این سازه ها شبکه ای از میل‌گردها با روکش «اپوکسی» و الیاف شیشه ای تقویت شده، نیروی درگ مغناطیسی را کاهش می دهند و هدررفت انرژی را بیش از یک سوم کمتر می کنند. آن ها برای کنترل نوسان های دمایی، اتصال های انبساطی فولاد موج‌دار را بکار گرفتند و از «گریدهای کششی» (tension grids) با هدایت لیزری برای حفظ دقت تراز 0.05 میلی متری در مسافت های طولانی استفاده کردند.
در این روش از میل‌گردهایی با روکش اپوکسی به جای میل‌گردهای معمولی استفاده می شود تا بتن قوی تر گردد و از زنگ زدن جلوگیری شود. آقای شو و همکارانش در مقاله خود نوشتند: «فولاد در برابر کشش مقاوم است و بتن فشار را کنترل می کند. آن ها با یکدیگر دژی محفوظ از هوا را ایجاد می کنند». آزمایش ها نشان داده اند که این لوله ها می تواند حتی در شرایط جوی شدیدا نامطلبوب، از یخبندان گرفته تا دمای 45 درجه سلسیوس، خلایی تقریبی را حفظ کنند. قبل از این ابتکار خیلی ها باور داشتند که بتن نمی تواند چنین شرایطی را تحمل کند. رسیدن به سرعت هزار کیلومتر بر ساعت باعث ایجاد مقاومت شدید مغناطیسی می شود. تیم ایلان ماسک با مشکلاتی در زمینه جریان های الکتریکی ناخواسته در فولاد مواجه شد.، اما تیم شنگ‌چیاو شو این مسئله را با تغییر موقعیت آهن‌رباهای ابرسانا برای ارتقای جریان مغناطیسی و جایگزینی میل‌گردهای معمولی با گریدهای فولادی با کربن پایین حل کرد.
هایپرلوپی مقرون به صرفه
هایپرلوپ ایلان ماسک به دلیل پیچیدگی بیش از حد شکست خورد. چین روش دیگری را با استفاده از یک طراحی ماژولار ساده پیش گرفت. آن ها بخش های مختلف لوله ها را در کارخانه ها ساختند که این موضوع باعث کاهش 60 درصدی هزینه ها شد. مهندسین چینی همچنین بجای استفاده از یک سیستم خلا بزرگ، پمپ های خلا کوچکتری را بکار گرفتند تا در انرژی صرفه جویی کنند. فناوری هوش مصنوعی هم در زمینه پیشبینی زمان الزام تعمیر قطعات مفید بوده. پروژه چین برخلاف یک تست آزمایشگاهی کوچک، برای رشد و توسعه طراحی شده است. محققین این کشور به دنبال این هستند تا این مسیر را در سال های آتی گسترش دهند. البته همچنان چالش هایی باقی مانده. ساخت یک سیستم قطار با سرعت هزار کیلومتر بر ساعت مستلزم بودجه بسیار زیادی است و مسیر پکن - شانگهای احتمالا صدها میلیارد یوآن چین هزینه خواهد برد. این مهندسین همچنین باید راهی برای مدیریت تغییرات دمایی در لوله های طولانی پیدا کنند و از امنیت مسافرین در این سفرها مطمئن شوند.