المناهج السعودية

المقالات العامة

كيف يعمل الهايبرلوب Hyperloop الذي اخترعه إيلون ماسك ؟

كيف يعمل الهايبرلوب Hyperloop الذي اخترعه إيلون ماسك ؟

كيف يعمل الهايبرلوب Hyperloop الذي اخترعه إيلون ماسك ؟

كيف يعمل الهايبرلوب Hyperloop الذي اخترعه إيلون ماسك ؟
كيف يعمل الهايبرلوب Hyperloop الذي اخترعه إيلون ماسك ؟

كيف يعمل الهايبرلوب Hyperloop الذي اخترعه إيلون ماسك ؟

نحن الآن في العام 2030 وانت انتهيت لتوك من صفقة مربحة فقد نجحت في عقد شراكة مع إحدى شركات التقنية الشهيرة بالولاية الأمريكية ” لوس أنجلوس ” لتدعم شركتك الناشئة بإحدى الدول العربية، ولكن لديك بعد حوالي ساعة مؤتمر تسويقي مهم جدًا في ” سان فرانسيسكو ” والتي تبعد 615 كم عن لوس أنجلوس، تبدأ بتفنيد خياراتك،
هل تذهب بالسيارة؟ والتي ستستغرق 6 ساعات على الأقل، قطعًا لا.
ربما بالطائرة؟ تبلغ الرحلة بين لوس أنجلوس وسان فرانسيسكو ساعة و 28 دقيقة، بالتأكيد لا تود أن يكون إنطباع عملاؤك الأول كمدير شركة تقنية هو تأخرك نصف ساعة.

يقترح أحد موظفيك: سيدي، لما لا نجرب الهايبرلوب؟ المحطة تبعد بضع دقائق فقط من هنا، وسنكون في سان فرانسيسكو في غضون 43 دقيقة فقط!

تتسائل أنت عن تلك الوسيلة التي تختصر تقريبًا نصف وقت رحلة الطائرة! ويثيرك الفضول فتقرر إعطاء الأمر فرصة، بنا إلى محطة الهايبرلوب.

كيف بدأ الهايبرلوب؟

يعود الفضل في ظهور فكرة الهايبرلوب إلى ” إيلون ماسك ” كما ذكرت عزيزي السائل، ففي عام 2012 إقترح إيلون الفكرة كبديل لوسائل النقل التقليدية، أرخص سعرًا و أكثر سرعة وأمانًا وأقل تأثيرًا على البيئة.

لم يشتمل إقتراح إيلون على أي نظريات أو مخططات هندسية أو تصور فعلي للأمر، ليعود بعدها في عام 2013 لينشر ورقة بحثية من 58 صفحة بعنون ” Hyperloop Alpha ” يشرح فيها تصوره الفعلي لما سيبدو عليه الأمر.

لكن يضيف إيلون أنه لا يملك الوقت الكافي لتفيذ المشروع فقد كان مشغولًا في إدارة شركتيه الواعدتين ” Tesla ” و ” SpaceX ” وشجع أي شخص أو منظمة مهتمة بالأمر أن تبدأ فورًا بالتنفيذ.

مما يتكون الهايبرلوب؟

يتكون الهايبرلوب من ثلاثة أشياء رئيسية:

  • كبسولات: لتقل البشر أو البضائع.
  • أنابيب معدنية عملاقة: لتتحرك فيها الكبسولات.
  • مجال مغناطيسي: ليرفع الكبسولات عن القضبان.

ما المميز في قطع الحديد العملاقة تلك؟

لتخترع وسيلة نقل جديدة وسريعة للغاية عليك التفكير بشكل عكسي: مالذي يؤثر على سرعة الوسائل الحالية؟

بشكل رئيسي عاملين اثنين:

  • مقاومة الهواء.
  • الإحتكاك.

ماذا إن عزلنا مركبتنا عن في وسط مفرغ من الهواء؟

ماذا إن عزلنا مركبتنا عن في وسط مفرغ من الهواء؟
ماذا إن عزلنا مركبتنا عن في وسط مفرغ من الهواء؟

هل تبدو فكرة الأنابيب منطقية الآن؟

الهدف الرئيسي من الأنابيب المعدنية هو خلق وسط مثالي لحركة الكبسولات عن طريق جعل تلك الأنابيب مفرغة تقريبًا من الهواء.

لنوضح الأمر أكثر:

لكي تسافر بسرعة عالية عليك التغلب على مقاومة الهواء المتمثلة في قوة ال Drag (السحب) وبالتالي تحتاج إلى مصادر طاقة أكبر وبالتالي تكلفة أكبر.

فحسب الديناميكا الهوائية: تتناسب قوة السحب طرديًا مع مربع السرعة، وتتناسب الطاقة اللازمة طرديًا مع مكعب السرعة.
يعني مثلًا: لو أردت أن أتحرك بسرعة ضعف سرعة سيارتي الحالية فسأحتاج إلى التغلب على 4 أضعاف مقاومة الهواء وسأحتاج إلى ثمان أضعاف الطاقة التي تستهلكها سيارتي الأصلية!

فتجد الطائرات تستخدم معظم طاقتها في الإقلاع والوصول إلى إرتفاعات يصبح عندها الهواء أقل كثافة وأقل ضغطًا وبالتالي تقل مقاومة الهواء وتصبح الطائرة في حاجة إلى كميات أقل بكثير من الطاقة.

ففكرة الأنابيب هي كفكرة الإرتفاعات العالية لكن بكفاءة أكبر، فضغط الهواء داخل أنابيب الهايبرلوب يبلغ حوالي 1/6 ضغط الهواء الجوي لكوكب المريخ أي حوالي 100 باسكال وهي قيمة منخفضة جدًا، علمًا بأن الضغط الجوي العادي يبلغ 101325 باسكال!

سيجعل هذا قوة السحب داخل الأنابيب أضعف حوالي 1000 مرة من قوة السحب في الهواء الجوي عند سطح البحر.

وماذا إن رفعنا الكبسولة عن القضبان قليلاً ألن نتخلص من الإحتكاك؟

وماذا إن رفعنا الكبسولة عن القضبان قليلاً ألن نتخلص من الإحتكاك؟
وماذا إن رفعنا الكبسولة عن القضبان قليلاً ألن نتخلص من الإحتكاك؟

في الحقيقة هذه التقنية ليست جديدة على الإطلاق فيعود أصلها إلى 1910وتم بدأ استخدامها تجاريًا في بريطانيا ما بين 1984–1995، كما تم إنشاء خط قطار من هذا النوع في ألمانيا عام 1991.

فكيف تعمل هذه التقنية؟

بالتأكيد قد لعبت بمغناطيس وأنت صغير، وتعلم جيدًا أن الأقطاب المتشابهة تتنافر والأقطاب المختلفة تتجاذب.

وهذا يعد المبدأ الأساسي ل ال ElectroManget (المغناطيس الكهربي)، هل قلت كهربي؟

نعم، والفرق بين المغناطيس العادي والكهربي، أن عملية الجذب في الكهربي ليست دائمة، أي يمكن فصلها في أي لحظة. في الحقيقة أنت يمكنك عمل مغناطيس كهربي في المنزل عن طريق توصيل قطعة سلك من النحاس بين طرفي بطارية صغيرة هذا سيخلق مجال كهربي يجذب المعدن إليه ويزول تأثيره بمجرد فصل البطارية.

شيئ أشبه بسلك النحاس والبطارية هو ما يحدث في تلك القطارات، فيتكون نظامها من:

  • مصدر طاقة ضخم.
  • ملفات معدنية مثبتة على الحائط وعلى جوانب القطار.
  • ومغناطيسات عملاقة مثبتة أسفل القطار.

بمجرد وضع القطار على القضبان تسمح قوى التنافر برفع القطار حوالي 1–10 سم عن الأرض، وعن طريق توصيل الكهرباء من المصدر إلى الملفات المعدنية يتم خلق مجال مغناطيسي وعن طريق التحكم في قطبية هذا المجال يتم بالتالي التحكم في حركة القطار عن طريق دفعه للأمام أو سحبه للخلف وهكذا.

ما سيتم استخدامه في الهايبرلوب هو تقنية شبيهة لكن محسنة أكثر.

أعتقد أنك الآن تفهم أن الهايبرلوب ليس إختراعًا أكثر من كونه نظرة إبداعية وتوفيق بين عدة مخترعات موجودة حاليًا. لكن لا نستطيع إلا التصفيق فعلًا لإيلون ماسك.

هل للدول العربية نصيبٌ من هذا؟

نعم لحسن الحظ، تعاقدت المملكة العربية السعودية بالفعل مع شركة Virgin Hyperloop على إنشاء خط بطول 951 كم يربط بين جدة والرياض ويمر بمكة

كما تعاقدت الإمارات مع شركة HyperloopTT على إنشاء خط تجريبي بين أبو ظبي ودبي

في عام 2015 قام إيلون ماسك بإطلاق مسابقة للطلاب لتقديم تصاميمهم وتصوراتهم لكبسولة الهايبرلوب، فيما عرف ب SpaceX Pod Hyperloop Competition ( مسابقة شركة سبيس إكس لتصميم كبسولة الهايبرلوب).
طالبة علوم الفلك المصرية ساره عبد الفتاح وفريقها وصلوا إلى التصفيات النهائية التي شملت 30 فريق من جميع أنحاء العالم

في النهاية،

الهايبرلوب نظريًا رائع لكن على أرض الواقع هناك العديد من التحديات المرعبة التي لا زالت تواجه المهندسين الآن، كالضغط وتأثير التسارع على الركاب والكثير الكثير من المشكلات التي ما زال العمل عليها جاريًا.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى