Hyper Poland University Team – zespół tworzony przez studentów Politechnik Warszawskiej i Wrocławskiej dostał się do półfinału konkursu organizowanego przez amerykańską firmę SpaceX, należącą do miliardera Elona Muska. Grupa czeka teraz na kwalifikację do finału rywalizacji, ale niezależnie od jej wyniku pracuje już nad prototypem pierwszego polskiego pojazdu piątej generacji – Hyperloop

SpaceX Hyperloop Pod Competiton jest kolejnym konkursem organizowanym przez amerykańską firmę z sektora kosmicznego. Jej założyciel i właściciel Elon Musk chce w ten sposób zachęcić inżynierów z całego świata do pracy nad Hyperloopem – pojazdem piątej generacji, który podróżowałby w specjalnie zaprojektowanej tubie (w której panuje ciśnienie około 100 paskali), pokonując duże odległości w błyskawicznym tempie. 

Rewolucja w transporcie

Według założeń Hyperloop ma poruszać się z prędkością około tysiąca kilometrów na godzinę, a dzięki temu wypełnić lukę między pociągami a samolotami. Takie pojazdy mają bowiem w przyszłości służyć do szybkiego przemieszczania się na odległościach między 500 a 1000 kilometrów i zrewolucjonizować nasze życie. Możliwe wówczas będzie np. to, że mieszkaniec Krakowa na co dzień pracuje w Warszawie, a droga do pracy zajmuje mu…  kilkanaście minut. 

Zanim jednak te projekty staną się rzeczywistością, konieczne jest rozwiązanie wielu problemów technicznych. I nad tym pracują teraz zespoły na całym świecie angażujące się w konkursy ogłaszane przez SpaceX.

Walczą o finałowe Top 30

Latem tego roku firma Elona Muska planuje drugą edycję SpaceX Hyperloop Pod Competiton. Zgłosiło się do niej ponad 500 zespołów, a setce z nich SpaceX dał zielone światło, zapraszając do kolejnego etapu. Grupy właśnie wysłały swoje „final design package”, czyli ostateczną dokumentację pokazującą ich projekty Hyperloopa. Teraz czeka je rozmowa poprzez Skype, w czasie której będą odpowiadać na szczegółowe pytania dotyczące ich założeń. Na tej podstawie SpaceX wybierze finałową trzydziestkę, która latem będzie miała okazję rywalizować w Hawthorne w Californii. Na miejsce zespoły mają przyjechać z gotowymi prototypami swoich Hyperloopów, które po szeregu testów zostaną (lub nie zostaną) dopuszczone do przejazdu w tubie. Ten, który przemieści się bezpiecznie i najszybciej, zwycięży w konkursie. Poza nagrodami dodatkową zachętą do udziału w rywalizacji jest to, że pracownicy SpaceX bacznie przyglądają się uczestnikom konkursu, szukając potencjalnych kandydatów do rekrutacji.

Jednym z zespołów zakwalifikowanych do półfinału jest Hyper Poland University Team. Tworzą go studenci z Politechniki Warszawskiej (Studenckie Koło Aerodynamiki Pojazdów, Koło Naukowe Robotyków KNR, Koło Naukowe Napędów MELprop oraz Koło Naukowe Trakcji i Torów) wraz z studentem i doktorantem z Politechniki Wrocławskiej, działającymi w Kole Naukowym Pojazdów i Robotów Mobilnych. Na pracami grupy czuwa prof. Janusz Piechna z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej.

Prędkość? 430 kilometrów na godzinę

Projektowany przez studentów Hyperloop powstanie z materiałów stosowanych w przemyśle lotniczym, czyli ze stopów aluminium, magnezu i kompozytów węglowych. Sprawi to, że konstrukcja pojazdu będzie bardzo lekka, a jednocześnie odpowiednio wytrzymała. Sylwetką będzie przypominał dzisiejsze pociągi dużej prędkości. W zależności od prędkości, z jaką będzie się poruszał w danym momencie, będzie korzystał z kół lub lewitacji magnetycznej.

- To jedno z założeń SpaceX dla wszystkich projektowanych Hyperloopów – opowiada Tomasz Dziubak, student Politechniki Wrocławskiej należący do zespołu Hyper Poland University Team. – Firma zaproponowała uwzględnienie zarówno napędzania silnikami elektrycznymi, jak i magnetyczną lewitacją oraz rozpędzanie Hyperloopa poprzez pusher, czyli pojazd, który na starcie podróży popchnie Hyperloopa, a potem odczepi się od niego – analogicznie do silnika w rakietach kosmicznych – i powróci na miejsce startu.  W naszym podzie po osiągnięciu prędkości 100 kilometrów na godzinę pojazd znajdzie się w stanie lewitacji magnetycznej, czyli będzie się unosić bez mechanicznego kontaktu z podłożem. Będzie to możliwe dzięki odpowiednio ułożonym magnesom, które właśnie przy prędkości 100 km na godz. pozwolą na uniesienie pojazdu. Zminimalizuje to tarcie i w efekcie umożliwi osiągnięcie wyższych prędkości. Z wyliczeń naszego zespołu wynika, że nasz Hyperloop będzie w stanie poruszać się z maksymalną prędkością 430 km na godz.

Pojazd ma ważyć 290 kg przy wymiarach 370 na 88 na 104 cm. Będzie więc w stanie pomieścić jedną osobę. Po serii badań i analiz studenci wybrali taki kształt swojej kapsuły, którą przy maksymalnej prędkości powietrze będzie hamowało z siłą zaledwie 3,5 kg.

Silnik do zadań specjalnych

Studenci z Wrocławia odpowiadają w projekcie za zaprojektowanie i stworzenie elektrycznego układu zasilającego i napędowego, a zatem za baterię i silniki. 

- Projektujemy baterię od samego początku. To trochę tak jakby wziąć baterie-paluszki i zacząć je układać w odpowiedni system – tłumaczy obrazowo Wojciech Pawlak, doktorant z Wydziału Mechanicznego PWr, członek zespołu. – W naszym przypadku takich „paluszków” będzie 450 i w rzeczywistości będą to zupełnie inne baterie. Musimy je połączyć w większe systemy, a potem stworzyć z nich cały układ. Dodatkowym utrudnieniem jest to, że nasz układ będzie się znajdował w próżni, a baterie litowo-polimerowe, które zamierzamy zastosować, w próżni puchną i mogą wybuchnąć. Znaleźliśmy już jednak rozwiązanie tego problemu i za kilka dni przetestujemy w komorze próżniowej w Warszawie nasz pack, czyli układ odpowiednio połączonych ogniw.

Silniki Hyperloopa będą miały około 320 kW mocy. – To około 435 koni mechanicznych w pojeździe, który będzie ważył pięć razy mniej niż np. BMW M3, który ma tyle koni mechanicznych – opowiada Tomasz.

Projektując układ zasilający i napędowy, członkowie zespołu musieli zmierzyć się m.in. z dużymi zakłóceniami elektromagnetycznymi. Dlatego swój układ zamknęli w klatkę Faradaya, ale także w obudowę z aluminiowymi elementami, w którą ogniwa układu będą oddawały ciepło. Ważne jest bowiem, by temperatura baterii nie przekroczyła 70 stopni C. – inaczej silnik wyłączy się, do czasu aż bateria ostygnie. 

Zbudują Hyperloop niezależnie od wyniku konkursu

Koszt budowy Hyperloopa studenci oszacowali na około 400 tys. (w tym około 100 tys. na stworzenie baterii). Już dziś pomagają im sponsorzy, którzy pokrywają część kosztów prac, ale zespół na pewno będzie szukał jeszcze dodatkowych źródeł finansowania projektu. 

- Dostanie się do finału konkursu jest dla nas bardzo ważne, ale nawet jeśli tak się nie stanie, nie zamierzamy przerywać naszych prac – zaznaczają Tomasz i Wojciech. – Nasza kapsuła powstanie niezależnie od konkursu. Już teraz w Warszawie spawana jest rama, a my tworzymy baterię. W planach jest też budowa 10 metrów tuby, w której będziemy mogli przetestować działanie silników i lewitacji magnetycznej. 

- Zdajemy sobie sprawę, że wiele zespołów z zagranicznych uczelni, które dysponują znacznie większymi budżetami od naszego, znacznie wyprzedziła nas już w postępach prac nad Hyperloopem. Chcemy jednak pokazać, że to nie pieniądze ostatecznie decydują o sukcesie, a umiejętności, a my mamy wielu zdolnych inżynierów, którzy potrafią wcielać w życie nawet najbardziej śmiałe pomysły, takie jak Hyperloop – podkreśla Wojciech Pawlak. – Lada moment stworzymy więc pierwszego polskiego poda i zapewne będzie to początek naszych prac na tym środkiem transportu.  

Finalistów SpaceX Hyperloop Pod Competiton poznamy w połowie marca. 

Lucyna Róg