# قطار خلاء (وکترین)

**وکترین** (به انگلیسی: Vactrain) یا **قطار لوله خلأ** (به انگلیسی: Vacuum tube train) یک طراحی پیشنهادی برای ترابری ریلی بسیار پرسرعت است. این یک خط مگلو (شناوری مغناطیسی) است که از لوله‌ها یا تونل‌های نسبتاً تخلیه‌شده استفاده می‌کند. کاهش مقاومت هوا می‌تواند به وکت‌رین‌ها اجازه دهد تا با سرعت‌های بسیار بالا (لیپرفرسونیک یا بَرصوت) و با انرژی نسبتاً کم حرکت کنند؛ سرعتی بین 4000 تا 5000 مایل بر ساعت. این سرعت ۵ تا ۶ برابر سرعت صوت در جو زمین و در سطح دریا است.

## سده ۱۸ (میلادی)

در سال ۱۷۹۹، جورج مدهرست از لندن، ایده یک راه‌آهن جوی را که می‌توانست افراد یا بار را از طریق لوله‌های تحت فشار یا تخلیه‌شده از هوا جابه‌جا کند، تصور کرد و به ثبت رساند. راه‌آهن‌های جوی اولیه و سیستم‌های ترابری لوله پنوماتیک (مانند راه‌آهن جوی دالکی) برای پیشرانش به نیروی بخار متکی بودند.

## سده ۱۹ (میلادی)

در سال ۱۸۸۸، میشل ورن، پسر ژول ورن، یک سیستم ترابری لوله پنوماتیک زیردریایی را تصور کرد که می‌توانست کپسول مسافربری را با سرعتی تا ۱٬۸۰۰ کیلومتر بر ساعت (۱٬۱۰۰ مایل بر ساعت) در زیر اقیانوس اطلس (تونل ترانس-آتلانتیک) به پیش براند. این ایده در داستان کوتاهی به نام «یک سریع‌السیر آینده» (An Express of the Future) مطرح شد.

## سده ۲۰ (میلادی)

وکت‌رین به معنای دقیق آن توسط رابرت اچ. گودارد زمانی که دانشجوی سال اول در مؤسسه پلی‌تکنیک ووستر در ایالات متحده بود، در سال ۱۹۰۴ اختراع شد. گودارد متعاقباً این ایده را در داستان کوتاهی در سال ۱۹۰۶ با نام «شرط‌بندی سرعت بالا» (The High-Speed Bet) اصلاح کرد که خلاصه آن در سرمقاله «ساینتیفیک امریکن» در سال ۱۹۰۹ با عنوان «حد ترابری سریع» منتشر شد. استر، همسر او، در سال ۱۹۵۰، پنج سال پس از مرگ گودارد، گواهی ثبت اختراع ایالات متحده را برای وکت‌رین دریافت کرد.

در سال ۱۹۰۹، پروفسور روسی بوریس واینبرگ، نخستین مدل جهان از نسخه پیشنهادی خود برای وکت‌رین را در دانشگاه پلی‌تکنیک تومسک ساخت. او بعداً در سال ۱۹۱۴ مفهوم وکت‌رین را در کتابی با عنوان «حرکت بدون اصطکاک (راه الکتریکی بدون هوا)» منتشر کرد.

در سال ۱۹۵۵، استانیسلاو لم، نویسنده علمی-تخیلی لهستانی، در رمان خود با نام «سحابی ماژلان» دربارهٔ یک وکت‌رین بین‌قاره‌ای به نام «ارگانوویِک» نوشت که در یک لوله شفاف با سرعتی بالاتر از ۱٬۶۶۶ کیلومتر بر ساعت (۱٬۰۳۵ مایل بر ساعت) حرکت می‌کرد. در آوریل ۱۹۶۲، وکت‌رین در داستان «مزدور» اثر مک رینولدز ظاهر شد، جایی که او به‌طور گذرا به ترابری لوله خلأ اشاره می‌کند.

در طول دهه ۱۹۷۰، یکی از مدافعان پیشرو وکت‌رین، رابرت ام. سالتر از شرکت رند، مجموعه‌ای از مقاله‌های مهندسی دقیق را منتشر کرد.

مصاحبه‌ای با رابرت سالتر در «لس آنجلس تایمز» (۱۱ ژوئن ۱۹۷۲) منتشر شد. او با جزئیات دربارهٔ سهولت نسبی که دولت ایالات متحده می‌توانست با استفاده از فناوری‌های موجود در آن زمان یک سیستم شاتل لوله‌ای بسازد، بحث کرد. از آنجا که مگلو در آن زمان به‌خوبی توسعه نیافته بود، او چرخ‌های فولادی را پیشنهاد کرد. درب محفظه به سمت لوله باز می‌شد و هوای کافی به پشت قطار وارد می‌شد تا آن را به داخل لوله شتاب دهد. گرانش نیز قطارِ در حال حرکت را تا سطح سرعت پیمایشی (کروز) شتاب می‌داد. قطارِ ورودی با بالا آمدن از سطح کروز، با فشرده کردن هوای رقیق‌شده در جلوی خود، که تخلیه می‌شد، سرعت خود را کاهش می‌داد. پمپ‌ها در ایستگاه‌ها تلفات ناشی از اصطکاک یا فرار هوا از اطراف لبه‌های قطار را جبران می‌کردند و خود قطار نیازی به موتور نداشت. این ترکیب اصلاح‌شده از قطار گرانشی (کم‌عمق) و پیشرانش راه‌آهن جوی انرژی کمی مصرف می‌کرد اما سیستم را به سرعت‌های زیرصوت محدود می‌ساخت؛ بنابراین مسیرهای اولیه ده‌ها یا صدها مایل یا کیلومتر پیشنهاد شد، نه فواصل بین‌قاره‌ای.

قطارها نیازی به کوپلر نداشتند، زیرا هر واگن مستقیماً به واگن بعدی جوش داده، پیچ شده یا به هر طریق دیگری محکم متصل می‌شد و مسیر نیاز به خمشی بیش از آنچه انعطاف‌پذیری فولاد به‌راحتی تحمل کند، نداشت. در پایان خط، قطار به صورت جانبی به محفظه پایانی لوله بازگشت منتقل می‌شد. راه‌آهن دارای یک لوله تخلیه‌شده داخلی و یک تونل خارجی بود. در عمق پیمایشی، فضای بین آن‌ها آب کافی برای شناور کردن لوله خلأ داشت که باعث نرم‌تر شدن حرکت می‌شد.

مسیری از میان کلان‌شهر شمال شرق طراحی شد که دارای نه ایستگاه بود: یکی در هر یک از شهرهای واشینگتن دی.سی.، مریلند، دلاور، پنسیلوانیا، نیویورک، رود آیلند، ماساچوست و دو ایستگاه در کنتیکت. سیستم‌های قطار حومه‌ای برای مناطق سان‌فرانسیسکو و نیویورک نقشه‌برداری شدند؛ نسخه حومه‌ای دارای قطارهای طولانی‌تر و سنگین‌تری بود که نسبت به نسخه بین‌شهری، کمتر با هوا و بیشتر با نیروی گرانش به حرکت درمی‌آمدند. سیستم نیویورک قرار بود سه خط داشته باشد که به بابیلون، پاترسون، هانتینگتون، الیزابت، وایت پلینز و سنت جورج ختم می‌شدند.

سالتر اشاره کرد که چگونه چنین سیستمی می‌تواند به کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی ناشی از هوانوردی و ترابری سطحی به جو زمین کمک کند. او ترابری بسیار پرسرعت زیرزمینی (شاتل‌های لوله‌ای) را «گام منطقی بعدی» کشورش نامید. این طرح‌ها هرگز به مرحله بعدی نرسیدند.

در زمانی که این گزارش‌ها منتشر می‌شدند، پرستیژ ملی یک مسئله مهم بود، زیرا ژاپن چندین سال بود که ویترین خود یعنی شینکانسن را اداره می‌کرد و تحقیقات قطار مگلو فناوری داغی محسوب می‌شد. «پلن‌تران» (Planetran) آمریکایی می‌توانست یک سرویس متروی بین‌قاره‌ای را در ایالات متحده برقرار کند و امکان رفت‌وآمد از لس آنجلس به نیویورک را در یک ساعت فراهم سازد. تونل در عمق چند صد فوتی در تشکیلات سنگی سخت دفن می‌شد. ساخت‌وساز از لیزرها برای اطمینان از هم‌ترازی و از کاوشگرهای تنگستن برای ذوب کردن تشکیلات سنگ آذرین استفاده می‌کرد. تونل برای به حداقل رساندن پسا (نیروی مقاوم هوا)، یک خلأ نسبی را حفظ می‌کرد. میانگین سرعت سفر ۴٬۸۰۰ کیلومتر بر ساعت (۳٬۰۰۰ مایل بر ساعت) بود و مسافران را در معرض شتابی تا ۱٫۴ برابر گرانش قرار می‌داد که نیازمند استفاده از محفظه‌های گیمبال‌دار (ترازکننده) بود. هزینه‌های عظیم ساخت‌وساز (که تا ۱ تریلیون دلار آمریکا تخمین زده می‌شد) دلیل اصلی ساخته نشدن پیشنهاد سالتر بود.

سوئیس‌مترو مطابق پیشنهاد سال ۲۰۰۵
از اواخر دهه ۱۹۷۰ و اوایل دهه ۱۹۸۰، سوئیس‌مترو پیشنهاد شد تا از اختراع قطار مگلو آزمایشی آلمانی ترانس‌رپید بهره ببرد و در تونل‌های بزرگی که فشار آن‌ها به ارتفاع فشاری ۲۱٬۰۰۰ متر (۶۸٬۰۰۰ فوت) کاهش یافته بود (ارتفاعی که کنکورد اس‌اس‌تی برای پرواز در آن گواهی شده بود) عمل کند.

در دهه ۱۹۸۰، فرانک پی. دیویدسون، بنیان‌گذار و رئیس پروژه تونل مانش، و مهندس ژاپنی یوشیهیرو کیوتانی با پیشنهادی برای شناور کردن یک لوله بر فراز بستر اقیانوس که با کابل لنگر شده بود (تونل شناور در زیر آب)، به مقابله با مشکلات بین‌اقیانوسی پرداختند. لوله ترانزیت برای جلوگیری از تلاطم آب، حداقل در ۳۰۰ متر (۱٬۰۰۰ فوت) زیر سطح اقیانوس باقی می‌ماند.

در ۱۸ نوامبر ۱۹۹۱، جرارد کی. اونیل درخواست ثبت اختراعی برای یک سیستم وکت‌رین ارائه کرد. او نام شرکتی را که می‌خواست تأسیس کند «VSE International» گذاشت که مخفف سرعت (Velocity)، سکوت (Silence) و کارایی (Efficiency) بود. با این حال، او خودِ مفهوم را «پرواز مغناطیسی» نامید. وسایل نقلیه به جای حرکت روی یک جفت ریل، با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی توسط یک تک‌ریل در داخل لوله (آهنرباهای دائمی در ریل، با آهنرباهای متغیر روی وسیله نقلیه) بالا نگه داشته می‌شدند و توسط نیروهای الکترومغناطیسی در تونل‌ها به پیش رانده می‌شدند. او تخمین زد که اگر هوا از تونل‌ها تخلیه شود، قطارها می‌توانند به سرعت‌هایی تا ۴٬۰۰۰ کیلومتر بر ساعت (۲٬۵۰۰ مایل بر ساعت) – حدود پنج برابر سریع‌تر از یک هواپیمای جت مسافربری – برسند. برای دستیابی به چنین سرعت‌هایی، وسیله نقلیه در نیمه اول سفر شتاب می‌گرفت و سپس در نیمه دوم سفر سرعت خود را کاهش می‌داد. شتاب برنامه‌ریزی شده حداکثر حدود نیمی از نیروی گرانش بود. اونیل قصد داشت شبکه‌ای از ایستگاه‌ها را که توسط این تونل‌ها به هم متصل می‌شدند بسازد، اما دو سال قبل از اعطای اولین اختراعش در این زمینه درگذشت.

## سده ۲۱ (میلادی)

تصویری از اجرای پیشنهادی سیستم هایپرلوپ
در سال ۲۰۰۱، جیمز آر. پاول – یکی از مخترعان مگلو ابررسانا در دهه ۱۹۶۰ – رهبری تحقیقاتی را دربارهٔ چشم‌انداز استفاده از یک وکت‌رین مگلو برای پرتاب فضایی آغاز کرد که استارترام (StarTram) نامیده شد. از نظر تئوری، این کار دو مرتبه بزرگی (صد برابر) هزینه کمتری نسبت به راکت‌های فعلی خواهد داشت. پیشنهاد استارترام شامل وسایل نقلیه‌ای بود که در یک تونل شتاب‌دهنده طولانی به سرعتی تا ۸٬۹۰۰ تا می‌رسیدند.

ای‌تی۳ (ET3) مدعی است به دستاوردهایی رسیده که منجر به ثبت اختراعی در زمینه «فناوری ترابری لوله تخلیه‌شده» شده که در سال ۲۰۰۹ اعطا گردید. آن‌ها ایده خود را در سال ۲۰۱۳ در صحن عمومی ارائه کردند.

در اوت ۲۰۱۳، ایلان ماسک، مدیرعامل تسلا و اسپیس‌اکس، مقاله هایپرلوپ آلفا را منتشر کرد و مسیری را پیشنهاد و بررسی نمود که از منطقه لس آنجلس تا منطقه خلیج سان‌فرانسیسکو امتداد داشت و تقریباً از کریدور بزرگراه میان‌ایالتی ۵ پیروی می‌کرد. مفهوم هایپرلوپ به‌طور صریح توسط ماسک و اسپیس‌اکس «متن‌باز» (Open-source) اعلام شده است و دیگران تشویق شده‌اند تا ایده‌ها را گرفته و آن‌ها را بیشتر توسعه دهند.

بدین منظور، چند شرکت تشکیل شده‌اند و چندین تیم دانشجویی میان‌رشته‌ای برای پیشبرد این فناوری تلاش می‌کنند. اسپیس‌اکس یک مسیر آزمایشی با مقیاس کوچک به طول تقریبی ۱-مایل (۱٫۶-کیلومتر) برای رقابت طراحی پاد هایپرلوپ در دفتر مرکزی خود در هاوتورن، کالیفرنیا ساخت.

### چین

چین در حال ساخت یک مسیر آزمایشی وکت‌رین در داتونگ است. یک خط ۲ کیلومتر (۱٫۲ مایل) در شهرستان یانگگائو در نوامبر ۲۰۲۳ تکمیل شد و آزمایش‌های پیشرانش مغناطیسی، شناوری تا ارتفاع ۱۰ سانتیمتر (۳٫۹ اینچ)، ترمزها و حداکثر سرعت در سال ۲۰۲۴ با موفقیت انجام شد. برنامه‌ریزی شده است که این مسیر تا حدود سال ۲۰۲۶ به ۵ کیلومتر (۳٫۱ مایل) و در نهایت به ۶۰ کیلومتر (۳۷ مایل) گسترش یابد.

## جستارهای وابسته

* ترابری پنوماتیک بیچ

## پانویس

## پیوند به بیرون

* صفحه مؤسسه پلی‌تکنیک ووستر درباره دستاوردهای گودارد
* وکت‌رین‌ها در Orion's Arm
* ژورنال ریل
* پاپیولار ساینس
* وسیله نقلیه لوله هیدروژنی
* چین برای سوپر قطار ۱۰۰۰ کیلومتر بر ساعتی برنامه‌ریزی می‌کند
* کارگوکپ