Cuộc đua tàu siêu tốc 4.0 (K3): Hyperloop - Phương tiện của tương lai

Công nghệ tàu Hyperloop - còn được gọi “phương thức vận tải thứ 5” - sẽ giúp con người di chuyển với tốc độ còn nhanh hơn máy bay thương mại: 1.200km/giờ.

Phương thức vận tải thứ 5
Hyperloop là ý tưởng về một hệ thống giao thông tốc độ cao, được thúc đẩy thực hiện bởi tỷ phú Elon Musk. Phương tiện này di chuyển trong các ống giảm áp nhằm đẩy các khoang hành khách di chuyển trên một đệm không khí, được tạo ra bởi các động cơ cảm ứng tuyến tính và máy nén khí. Thực ra, ý tưởng về một phương tiện di chuyển trong hệ thống đường ống riêng biệt đã có từ hơn một thế kỷ trước, nhưng vẫn chưa có người nào có đủ các kỹ năng về kỹ thuật và kinh doanh để biến một hệ thống như vậy thành hiện thực.

Elon Musk lần đầu tiên giới thiệu khái niệm về “phương thức vận tải thứ 5”, gọi nó là Hyperloop, vào tháng 7-2012 tại một sự kiện ở Santa Monica, California (Hoa Kỳ). Hệ thống được Musk đặt tên là Hyperloop vì nó sẽ đi trong một vòng lặp (loop) với tốc độ cao (hyper). Từ cuối năm 2012 đến tháng 8-2013, một nhóm kỹ sư từ Tesla và SpaceX (2 công ty của Elon Musk) đã làm việc trên mô hình khái niệm về Hyperloop.

Một hệ thống ban đầu được xuất bản trên các blog của Tesla và SpaceX mô tả một thiết kế, chức năng, lộ trình và chi phí của Hyperloop, gọi là thiết kế khởi nguồn (alpha). Theo thiết kế alpha, hệ thống Hyperloop bao gồm ống áp suất thấp với khoang hành khách như hình con nhộng, di chuyển bên trong với 2 tốc độ cao và thấp trong suốt chiều dài của ống. Khoang hành khách được nâng bằng đệm không khí, bằng cả khí nén và lực nâng khí động học.

Các rotor được gắn trong mỗi khoang hành khách sẽ tăng tốc thông qua một máy gia tốc từ trường tuyến tính, được lắp tại các trạm trong ống áp suất thấp. Hành khách có thể vào và ra Hyperloop tại các trạm đặt ở cuối đường ống, hoặc các nhánh trên dọc chiều dài ống. Mỗi khoang hành khách có bề rộng khoảng 2m.

Vào tháng 6-2015, SpaceX thông báo sẽ xây dựng một đường thử nghiệm dài 1,6km đặt cạnh cơ sở Hawthorne của SpaceX. Hệ thống sẽ được sử dụng cho các cuộc thi thử nghiệm những thiết kế của các bên thứ 3. Đến tháng 11-2015, một số công ty thương mại đã tham gia, phong trào Hyperloop đã chính thức bắt đầu. Nhóm nghiên cứu MIT Hyperloop đã phát triển nguyên mẫu Hyperloop đầu tiên được giới thiệu tại Bảo tàng MIT vào ngày 13-5-2016.

Những tuyến đường đề xuất

Cho đến nay, một số tuyến đường đã được đề xuất xây dựng hệ thống Hyperloop, đáp ứng các điều kiện khoảng cách gần đúng được đưa ra để tối ưu hóa khi di chuyển bằng Hyperloop. Tại Hoa Kỳ, tuyến đường được đề xuất trong tài liệu thiết kế alpha năm 2013 là từ vùng Greater Los Angeles đến khu vực vịnh San Francisco.

Hệ thống bắt đầu ở Sylmar, ngay phía Nam đèo Tejon, theo Xa lộ Liên bang 5 về phía Bắc, đến gần Hayward ở phía Đông của vịnh San Francisco. Một số nhánh đề xuất cũng được thể hiện trong tài liệu alpha, bao gồm Sacramento, Anaheim, San Diego và Las Vegas.

Tại Ấn Độ, Công ty Hyperloop Transportation Technologies (HTT) đang trong quá trình ký kết với chính phủ về một tuyến đường đề xuất giữa Chennai và Bengaluru. Nếu mọi thứ diễn ra theo kế hoạch, khoảng cách 345km có thể đi lại trong 30 phút. Ngoài ra còn có đề xuất tuyến DGWHyperloop của Dinclix GroundWorks kết nối giữa Mumbai và Delhi, đi qua Indore, Kota và Jaipur.

HTT cũng đã ký một thỏa thuận với chính quyền bang Andhra Pradesh để xây dựng dự án Hyperloop đầu tiên của Ấn Độ kết nối Amaravathi với Vijayawada bằng một chuyến đi 6 phút. Vào ngày 22-2-2018, Hyperloop One đã ký kết Biên bản ghi nhớ (MOU) với chính quyền bang Maharashtra để xây dựng hệ thống giao thông siêu kết nối giữa Mumbai và Pune để giảm thời gian đi từ 180 phút xuống còn 20 phút.

Nhiều tuyến đường Hyperloop khác cũng đang được lên kế hoạch. Công ty Hyperloop One đã công bố kế hoạch kinh doanh chi tiết đầu tiên trên thế giới cho tuyến Hyperloop dài 500km giữa Helsinki (Phần Lan) và Stockholm (Thụy Điển) qua đường hầm dưới biển Baltic để kết nối 2 thủ đô trong vòng chưa đầy 30 phút.Hyperloop One cũng đang tiến hành trên một nghiên cứu khả thi với DP World để xây dựng hệ thống Hyperloop kết nối cảng Jebel Ali ở Dubai.

Mô tả ảnh

Hyperloop One vào ngày 8-11-2016, đã công bố một nghiên cứu khả thi mới cho các tuyến vận chuyển hành khách và hàng hóa Hyperloop nối Dubai với Các Tiểu vương quốc Ả rập Thống nhất. Hyperloop One cũng đang làm việc trên các tuyến hành khách ở Moscow và một tuyến kết nối Hunchun ở phía Đông Bắc Trung Quốc với cảng Zarubino, gần Vladivostok và biên giới với Triều Tiên ở vùng Viễn Đông của Nga.

Những công ty khác đã đề xuất các tuyến châu Âu, bao gồm tuyến Paris đến Amsterdam do Delft Hyperloop đề xuất. Một nhóm Đại học Công nghệ Warsaw đang đánh giá các tuyến đường tiềm năng từ Cracow đến Gdańsk trên khắp Ba Lan do Hyper Poland đề xuất. TransPod đang khám phá khả năng của các tuyến Hyperloop kết nối Toronto và Montreal, Toronto đến Windsor, và Calgary đến Edmonton. HTT đã ký một thỏa thuận với chính phủ Slovakia vào tháng 3-2016 để thực hiện các nghiên cứu các tuyến tiềm năng giữa Bratislava, Vienna và Budapest. Vào tháng 1-2017, HTT đã ký một thỏa thuận nghiên cứu tuyến Bratislava-Brno-Praha ở Trung Âu.

Ủng hộ và nghi ngại

Theo những người ủng hộ Hyperloop, các tuyến đường ống có thể được xây dựng dọc theo đường bộ cao tốc để giảm chi phí giải tỏa mặt bằng. Nhờ sử dụng công nghệ xây dựng kiểu lắp ghép module và sử dụng năng lượng mặt trời nên Hyperloop cũng được ca ngợi là sẽ giảm thiểu chi phí xây dựng và sử dụng. Tờ The Independent dẫn lời một kỹ sư thuộc Hyperloop Transportation Technologies ước tính chi phí xây tuyến Hyperloop khoảng 15 triệu USD/km2. Theo đó, tuyến Los Angeles - San Francisco dài 560km sẽ tốn 8,4 tỷ USD, rẻ hơn so với đường sắt cao tốc HS2 dành cho tàu 400km/giờ của Anh ngốn đến 62 tỷ USD cho đoạn đường 192km giữa London và Birmingham.

Tuy nhiên, cũng không ít ý kiến nghi ngại. Cơ thể người thông thường chỉ chịu đựng được các thay đổi về gia tốc từ khoảng 4 đến 8G theo chiều dọc từ đầu đến chân (với G là gia tốc trọng trường của trái đất bằng 9,8m/s2). Nếu Hyperloop đột ngột đổi hướng khi đang di chuyển với vận tốc lên đến hơn 1.200km/giờ, gia tốc cơ thể người phải chịu đựng sẽ lớn hơn rất nhiều con số trên.

Do vậy, Hyperloop sẽ bắt buộc phải chạy theo một đường thẳng không rẽ ở bất kỳ đâu hay đột ngột thay đổi hướng đi của mình. Để làm được như vậy, rất nhiều đường ống phải được xây dựng và ngốn một chi phí khổng lồ. Một điều nữa cũng cần phải xem xét là độ an toàn của toàn hệ thống. Dù Elon Musk cho rằng Hyperloop là cách thức vận chuyển an toàn nhất trong các hệ thống giao thông vận tải, nhưng nhiều người lo ngại chỉ một xáo trộn nhỏ trong đường dẫn của khoang hành khách, đó sẽ là “dấu chấm hết” cho tất cả hành khách.

Một số nhà phê bình cho rằng các tàu cao tốc khác hiện đã được sử dụng dường như hiệu quả hơn Hyperloop. Tàu Shinkansen ở Nhật Bản đã đạt vận tốc tối đa 603km/giờ không cần sử dụng ống chân không. Bằng cách sử dụng một thiết kế xe lửa khí động học cực đỉnh, không phải là một ống chân không, Shinkansen tránh được thêm chi phí và thời gian cần thiết để xây dựng hệ thống ống Hyperloop.

Ngoài ra còn có những chỉ trích về kỹ thuật thiết kế trong hệ thống Hyperloop. GS. John Hansman đã chỉ ra các vấn đề, chẳng hạn như sự sai lệch nhỏ trong ống sẽ được đền bù như thế nào và khả năng tương tác giữa đệm không khí và không khí áp suất thấp. GS. Richard Muller cũng bày tỏ lo ngại về sự mới lạ của Hyperloop và tính dễ bị tổn thương của hệ thống ống, đó sẽ là “mục tiêu hấp dẫn đối với những kẻ khủng bố”, và hệ thống có thể bị ngưng hoạt động thậm chí chỉ bởi bụi bẩn.

Vĩnh Cẩm