Superprzewodniki, potężne magnesy i jedno szaleńcze przyspieszenie. Chiński maglev osiągnął 700 km/h w dwie sekundy.
Krótki odcinek toru i licznik prędkości, który w dwie sekundy dochodzi do 700 km/h. Tak wygląda najnowszy popis chińskiej technologii maglev. Zespół z Narodowego Uniwersytetu Technologii Obronnych nie tylko ustanowił rekord, ale też pokazał, jak może wyglądać przyszłość kolei w rurach próżniowych i systemów startu dla sprzętu kosmicznego.
Dwie sekundy, 400 metrów i nowy rekord
Eksperyment przeprowadzono na specjalnym, 400-metrowym odcinku toru do testów magnetycznej lewitacji. Na platformie badawczej umieszczono pojazd o masie rzędu jednej tony, wyposażony w superprzewodzący układ napędowy i zawieszenie maglev.
W momencie startu pojazd dosłownie odrywa się od szyn. Silne pola magnetyczne podtrzymują go kilka mm nad prowadnicą, a system elektromagnetycznego napędu zaczyna pchać go w przód niemal bez tarcia. W ciągu zaledwie dwóch sekund wskazania systemu pomiarowego przekraczają 700 km/h, po czym pojazd przechodzi w kontrolowane hamowanie i zatrzymuje się bezpiecznie na końcu toru.
To najszybszy zarejestrowany przejazd na tego typu stanowisku badawczym na świecie. Dla inżynierów istotny jest jednak nie tylko sam rekord prędkości, ale i fakt, iż udało się połączyć ekstremalne przyspieszenie z pełną kontrolą nad pojazdem od startu do zatrzymania.
Maglev to jazda na poduszce z pola magnetycznego
Technologia maglev polega na tym, iż pociąg nie toczy się po szynach, ale dosłownie unosi się nad nimi dzięki siłom elektromagnetycznym. Zamiast kół są nadprzewodzące magnesy i specjalny tor, w którego elementach umieszczono cewki i magnesy sterujące.
W uproszczeniu – układ na pojeździe i w torze wytwarza pola magnetyczne, które jednocześnie podnoszą, prowadzą i napędzają skład. Brak kontaktu z szyną oznacza znaczące ograniczenie tarcia, a to otwiera drogę do prędkości, których klasyczna kolej nie jest w stanie osiągnąć.
W tym konkretnym teście zespół wykorzystał superprzewodzące magnesy o wysokiej indukcji, które pracują w warunkach ekstremalnych prądów i pól. Do tego dochodzą systemy elektrycznego podwieszenia i prowadzenia pojazdu, a także układy, które w ułamku sekundy przejmują rolę hamulców, gdy trzeba wytracić gigantyczną energię kinetyczną na końcu toru.
Dekada pracy i wielu problemów
Tak spektakularny wynik jest efektem około 10 lat prac nad kompletną platformą maglev do bardzo wysokich prędkości. Zespół badawczy musiał zmierzyć się z kilkoma poważnymi wyzwaniami. Pierwsze to sam napęd elektromagnetyczny, zdolny w krótkim czasie dostarczyć ogromną ilość energii, a zarazem utrzymać stabilny, kontrolowany impuls siły. Drugie to zawieszenie i prowadzenie – przy setkach km/h choćby drobne odchylenie od optymalnej trajektorii może skończyć się natychmiastową utratą stabilności.
Osobnym tematem jest samo zasilanie. Na potrzeby tak krótkiego, ale ekstremalnie intensywnego przejazdu opracowano rozwiązania do błyskawicznego magazynowania i oddawania energii elektrycznej oraz systemy przekształcania jej na parametry wymagane przez napęd. Nad tym wszystkim czuwają superprzewodzące magnesy o bardzo dużej indukcji, które muszą zachować swoje adekwatności podczas całego cyklu przyspieszania i hamowania.
Według zespołu projektowego dopiero opanowanie wszystkich tych elementów razem pozwoliło im mówić o realnym przełomie i wejściu do ścisłej światowej czołówki w dziedzinie ultraszybkiego maglevu.
Nowe pomysły na start rakiet
Test nie jest celem samym w sobie. Ma być krokiem w stronę systemów transportowych, w których pojazdy maglev poruszają się nie tylko nad torami, ale także w specjalnych tunelach, z których usunięto większość powietrza.
Połączenie lewitacji magnetycznej z ruchem w rurze o obniżonym ciśnieniu ogranicza zarówno tarcie mechaniczne, jak i opór aerodynamiczny. W takim środowisku pojawiają się duże szanse na prędkości choćby kilkukrotnie wyższe niż w przypadku najbardziej ambitnych projektów klasycznej kolei. Chińscy badacze wprost wskazują, iż ich wynik otwiera nowe możliwości nie tylko dla transportu pasażerskiego, ale także dla testowania i podbijania startów sprzętu kosmicznego.
Pojazdy maglev osiągające ogromne prędkości na stosunkowo krótkim dystansie mogą posłużyć jako pierwszy stopień dla ładunków wynoszonych w górne warstwy atmosfery. Tor o odpowiedniej długości, połączony z systemem rakietowym, mógłby zdejmować z rakiety część pracy związanej z rozpędzaniem ładunku do dużej prędkości.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
