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El escuadrón de cápsulas Hyperloop
En un caluroso sábado de mayo, 20 estudiantes de ingeniería entraron al Edgerton Center del MIT y pasaron rápidamente junto a un elegante automóvil solar. A lo largo del día, nadie miró siquiera una maravilla que alguna vez fue aclamada como una revolución en el transporte. En cambio, su atención se centró en algo aún más asombroso: un vehículo con el potencial de hacer que el automóvil solar pareciera tan primitivo como un Ford Modelo T.
Todos los ojos estaban fijos en una pequeña mesa que sostenía la culminación de casi un año de trabajo: un marco de metal de dos metros y medio de largo sobre largos esquís de aluminio con ruedas diminutas en ambos extremos. Como competidores en la competencia SpaceX Hyperloop Pod, los estudiantes estaban dando los toques finales a un prototipo a pequeña escala de la cápsula que habían diseñado para transportar pasajeros y carga a través de un tubo de vacío en un sistema de transporte terrestre de alta velocidad imaginado por el empresario y El CEO de SpaceX, Elon Musk. Todo lo que el equipo tuvo que hacer para terminar fue conectar algunos cables, probar algunos sensores y colocar una cubierta protectora de fibra de carbono. Luego, la cápsula estaría lista para su primera prueba de alta velocidad, programada para enero de 2017, cuando será derribada en una pista personalizada a 240 millas por hora mientras los ingenieros de SpaceX evalúan su desempeño.
Los miembros del equipo de Hyperloop Greg Monahan, Sabrina Ball, Derek Paxson, Chris Merian y Lakshya Jain realizan controles finales en la cápsula.
Cuando SpaceX anunció su concurso Hyperloop Pod en junio de 2015, una mención del concurso en el correo electrónico Graduate Career News del MIT llamó la atención de Sabrina Ball, SM '16. En 24 horas, Ball y seis compañeros estudiantes de ingeniería mecánica abandonaron sus planes de pasar el próximo año trabajando en turbinas eólicas. Comenzaron a reclutar un equipo de estudiantes que pudiera crear un diseño preliminar a mediados de otoño, presentarlo a fin de año y construir un módulo de prueba para una demostración de competencia seis meses después.
Sabíamos que con un tiempo de respuesta tan corto, de nada a un módulo de diseño que se construye en nueve meses, necesitábamos personas que tuvieran al menos una base de habilidades, dice John Mayo, SM '16, gerente de proyecto del equipo Hyperloop del MIT y uno de sus miembros fundadores. No podrían estar aprendiendo cómo dibujar en CAD o cómo usar una máquina sin experiencia previa. Simplemente no teníamos tiempo para eso en nuestro horario. Pronto se les unió otro equipo de tres estudiantes graduados en aeroastronomía que ya se habían unido para enfrentar el desafío. El grupo creció rápidamente a unos 20 y se puso a trabajar.
Soportes de freno de flexión.
El Hyperloop original de $ 6 mil millones concepto descrito por Musk en 2013 propuso flotar una cápsula de aluminio para transporte de pasajeros sobre cojinetes de aire, como una mesa de hockey de aire volteada, dice Mayo, y dispararla a través de un tubo de acero del que se había aspirado casi todo el aire para crear una presión de aire alrededor de una milésima parte de la estándar. presión atmosférica al nivel del mar. La forma en que la cápsula flotaba sobre la pista prácticamente eliminaría la fricción y el entorno de baja presión reduciría la fuerza de arrastre, permitiendo que la cápsula, en teoría, navegara hasta 760 millas por hora, justo por debajo de la velocidad del sonido. Musk había imaginado que los motores alimentados por energía solar integrados en el tubo utilizarían campos magnéticos para acelerar periódicamente la cápsula, que luego se deslizaría en un entorno casi sin fricción y sin fuerza de arrastre, lo que permitiría a los pasajeros hacer el viaje de 382 millas desde Los Ángeles. a San Francisco en aproximadamente media hora.
Al principio, el equipo de MIT Hyperloop asumió que la pista se diseñaría según el plan original de Musk y solo permitiría un sistema de cojinetes de aire. Comenzaron a desarrollar una cápsula con cojinetes de aire, pero se encontraron con serios problemas de consumo de energía y les preocupaba que los cojinetes no suspendieran la cápsula lo suficientemente alto como para despejar baches y hoyos en la pista.
Izquierda: Los estudiantes del MIT trabajaron rápido para diseñar un automóvil galardonado para el concepto de transporte terrestre de alta velocidad de Elon Musk.
medio: un dibujo CAD de la cápsula.
derecha: Raghav Aggarwal, quien estuvo a cargo del diseño de frenos, sostiene la placa hidráulica para el control de frenado.
Izquierda: Los estudiantes del MIT trabajaron rápido para diseñar un automóvil galardonado para el concepto de transporte terrestre de alta velocidad de Elon Musk.
medio: un dibujo CAD de la cápsula.
derecha: Raghav Aggarwal, quien estuvo a cargo del diseño de frenos, sostiene la placa hidráulica para el control de frenado.
Izquierda: Los estudiantes del MIT trabajaron rápido para diseñar un automóvil galardonado para el concepto de transporte terrestre de alta velocidad de Elon Musk.
medio: un dibujo CAD de la cápsula.
derecha: Raghav Aggarwal, quien estuvo a cargo del diseño de frenos, sostiene la placa hidráulica para el control de frenado.
Los cojinetes de aire que compra en el mercado suelen tener alturas de separación de entre 10 y 100 micrones, dice Derek Paxson, SM '16, uno de los tres estudiantes originales de posgrado en aeroastronomía del equipo. Para que funcionen, la superficie sobre la que se desplazan tiene que ser cuatro veces más plana que eso. Tienes que tener imperfecciones del orden de micras singulares, que son muy, muy pequeñas. Es realmente poco práctico hacer eso a gran escala.
Pero cuando SpaceX lanzó el especificaciones de la pista de prueba en octubre, los estudiantes se dieron cuenta de que tal vez no necesitarían depender de cojinetes de aire. La vía estaría hecha de una aleación de aluminio conductor que podría magnetizarse, por lo que también podrían considerar la levitación magnética, un sistema que ya puede hacer que los trenes alcancen unas 375 millas por hora sin un tubo despresurizado. Maglev permitiría mayores alturas de separación y reduciría los requisitos de energía. Pero, ¿tenía sentido descartar el plan de aire que habían estado creando durante meses?
Sabrina Ball posiciona un módulo de control lateral.
Pasaron dos semanas evaluando los pros, los contras y la viabilidad de ambos enfoques, luego decidieron diseñar un sistema de levitación magnética que mantiene la cápsula flotando 15 milímetros por encima de la pista. Equiparon la parte inferior de la cápsula con dos esquís magnéticos de 80 pulgadas de largo hechos de varios imanes más pequeños con polaridades alternas. A medida que la cápsula se mueve sobre la pista, los imanes crean campos magnéticos cambiantes, lo que induce corrientes eléctricas que fluyen en bucles. Estas llamadas corrientes de Foucault producen su propio campo magnético, que repele el producido por los imanes y empuja la cápsula hacia arriba. No se necesita motor para mantener la cápsula flotando mientras se mueva a cinco metros por segundo o más rápido. En la competencia, un vehículo SpaceX empujará las cápsulas durante los primeros 1,600 pies. Eso debería acelerar la cápsula de 268 kilogramos del MIT a unos 100 metros por segundo, lo que le permitiría recorrer el resto del camino por su cuenta.
Cambiar de diseño requería que toda la tripulación pasara de no saber casi nada sobre maglev a convertirse en expertos. Dado que tomaron la decisión a principios de noviembre, tenían alrededor de 10 semanas para finalizar el diseño. Fue un 180 bastante rápido, dice Paxson, que ahora trabaja en la empresa emergente de transporte Hyperloop One, uno de los patrocinadores del equipo.
Un resorte de suspensión y un amortiguador.
Un módulo de control lateral con una sección del carril.
El cambio abrupto valió la pena. En enero pasado, el equipo del MIT ganó el premio al Mejor Diseño General en la etapa de diseño de la competencia, derrotando a otros 123 equipos de todo el mundo. Luego, los estudiantes se dedicaron a construir su prototipo y terminaron mucho antes de la demostración programada para agosto. Pero otros concursantes querían más tiempo, por lo que SpaceX aplazó la prueba de los diseños de cápsulas hasta enero de 2017, cuando 22 equipos viajarán al campus de SpaceX en Hawthorne, California, para enviar sus prototipos a una pista de prueba cercana de una milla a una distancia de hasta 240 millas. por hora.
El equipo Hyperloop del MIT presenta su prototipo a pequeña escala en mayo de 2016. Primera fila de izquierda a derecha: Philippe Kirschen, Josh Chen, Sabrina Ball, Derek Paxson, John Mayo, Sarthak Vaish, Nargis Sakhibova, Georgiana Vancea, Yiou He. Fila de atrás: Aleksandr Rakitin, Nick Baladis, Chris Merian, Chuan Zhang, Rachel Dias Carlson, Max Opgenoord, Raghav Aggarwal, Greg Monahan, Stephanie Chen, Dan Dorsch, Nick Schwartz, Charlie Wheeler, Colm O'Rourke, Abe Gertler, Shawn Zhang , Scott Viteri, Peter Chamberlain, Philip Caplan, Rich Li, Gregory Izatt, Josh Nation y Lakshya Jain. Otros miembros del equipo que no aparecen en la foto: Evan Wilson, Cory Frontin y Geronimo Mirano.
Mientras tanto, los competidores del MIT han creado modelos informáticos para probar virtualmente el rendimiento de la cápsula. Simularon una línea interminable de vías montando un disco de aluminio en un motor para hacerlo girar. Al colocar imanes similares a los de la cápsula cerca del disco giratorio, pueden medir la fuerza de elevación y arrastre generada, recopilando datos del mundo real para sus modelos de computadora. Los resultados de las pruebas parecen prometedores. Estábamos dentro del 5 por ciento de los valores previstos, lo que me hace sentir seguro de que esto realmente va a funcionar, dice Ball, quien trabajó en el equipo de dinámica del vehículo y construyó una parte importante de los controles laterales de la cápsula. Creo que estamos montando bastante en este momento.
Este enero, incluso si la cápsula del MIT alcanza las 240 millas por hora, frena con gracia antes de chocar contra un pozo de espuma al final de la pista de prueba y reclama la victoria en la competencia, la cápsula aún estará muy lejos de la visión original de Musk. Las cápsulas de competencia, después de todo, no están hechas a gran escala ni diseñadas para transportar pasajeros reales. Pero los miembros del equipo son optimistas.
Es casi seguro que la ingeniería detrás de un hiperloop podría suceder. La tecnología detrás de esto es completamente posible, dice Mayo.