موضوع مقاله: قطار خلاء (وکترین) | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # قطار خلاء (وکترین) | مقدمه: این یک خط مگلو (شناوری مغناطیسی) است که از لوله‌ها یا تونل‌های نسبتاً تخلیه‌شده استفاده می‌کند. | ## بخش 1: قطار خلاء (وکترین) | 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. 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 در زیر اقیانوس اطلس (تونل ترانس-آتلانتیک) به پیش براند. 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 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. 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. | ## بخش 2: قطار خلاء (وکترین) | 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 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. 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. ساخت‌وساز از لیزرها برای اطمینان از هم‌ترازی و از کاوشگرهای تنگستن برای ذوب کردن تشکیلات سنگ آذرین استفاده می‌کرد. میانگین سرعت سفر بود و مسافران را در معرض شتابی تا ۱٫۴ برابر گرانش قرار می‌داد که نیازمند استفاده از محفظه‌های گیمبال‌دار (ترازکننده) بود. | ## بخش 3: قطار خلاء (وکترین) | هزینه‌های عظیم ساخت‌وساز (که تا ۱ تریلیون دلار آمریکا تخمین زده می‌شد) دلیل اصلی ساخته نشدن پیشنهاد سالتر بود. دیویدسون، بنیان‌گذار و رئیس پروژه تونل مانش، و مهندس ژاپنی 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. 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 – 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. 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. 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 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. 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 برای رقابت طراحی پاد هایپرلوپ در دفتر مرکزی خود در هاوتورن، کالیفرنیا ساخت. | ## جمع‌بندی | یک خط در شهرستان یانگگائو در نوامبر ۲۰۲۳ تکمیل شد و آزمایش‌های پیشرانش مغناطیسی، شناوری تا ارتفاع ، ترمزها و حداکثر سرعت در سال ۲۰۲۴ با موفقیت انجام شد.