ஹைப்பர்லூப்: வேகம் தடை இல்லை

நான் பொறியியல் பட்டம் பெற்றது ராஜஸ்தானில் உள்ள பிட்ஸ் பிலானி கல்லூரியில். 1990களில் எங்கள் ஊரான கோயம்புத்தூரிலிந்து ராஜஸ்தான் செல்ல, முதலில் டெல்லி வரை ரயிலில் போக வேண்டும். 2600 கி.மீ தூரம் கொண்ட கோவை-டில்லி ரயில் பயணம் சுமார் 44 மணி நேரம் ஆனது. அதாவது ஒரு மணி நேரத்துக்கு வெறும் 60 கி.மீ மட்டுமே. ஒரு முறை எங்கள் பயணத்தின்போது ஆந்திராவில் கடும் மழை. அப்போது எங்கள் ரயில் டெல்லிக்கு 28 மணிநேரம் தாமதமாகச் சென்றது. அந்த 3 நாள் பயணம் ஒருவழியாக முடிந்தபோது எனக்கெல்லாம் வாழ்க்கையே வெறுத்துப் போனது. ஊருக்கு போயி மூணு நாள்ல கடிதம் வரும்னு சொல்லி கேள்விப்பட்டிருக்கேன். ஆனா ஊருக்கு போகவே மூணு நாளா ? என்ன கொடுமை இது !

பிறகு இந்தியாவிலும் வெளிநாடுகளிலும் பல விரைவு ரயில்களில் பயணம் செய்திருக்கிறேன். நம்மூர் கொங்கன் ரயில் பாதையில் 100 கி.மீ வேகம் செல்லும் ரயிலில் பயணித்தேன். ஜெர்மனியின் பிராங்க்பர்ட் நகரிலிருந்து நெதர்லாந்து நாட்டின் ஆம்ஸ்டெர்டாம் சென்ற ரயில் 220 கி.மீ வேகத்தில் சென்றது பிரமிப்பாக இருந்தது. பின்னர் பிரான்ஸ், பெல்ஜியம், ஜப்பான் என்று பல நாடுகளில் பயணங்கள். சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு சீனாவின் ஷாங்காய் நகரின் விமான நிலையத்துக்கு செல்ல அங்குள்ள மக்லேவ் ரயிலில் ஏறினேன். 42 கி.மீ தொலைவு கொண்ட அந்தப் பயணம் வெறும் 6 நிமிடங்களில் முடிந்தது மிகப்பெரிய இன்ப அதிர்ச்சியையும், அந்த நாட்டின் மீது பொறாமையையும் ஏற்படுத்தியது.

என் சொந்தக் கதையை அப்புறம் பாத்துக்கலாம் !

2012ம் ஆண்டு அமெரிக்காவின் கலிஃபோர்னியா மாநிலத்தில் அதிவிரைவு ரயில் திட்டம் ஒன்று அறிவிக்கப்பட்டது. மணிக்கு 350 கி.மீ வேகம் வரை செல்லக்கூடிய ரயில் திட்டம். 68.4 பில்லியன் டாலர்கள் ஒதுக்கப்பட்டன. எல்லோருக்கும் மகிழ்ச்சி. அனால் ஒருவருக்கு கடும் ஏமாற்றம். அவர் பெயர் தான் இலான் மஸ்க். டெஸ்லா, பேபால் நிறுவனங்களின் தலைவர். அமெரிக்காவின் முன்னணி தொழில் முனைவர்களில் ஒருவர். சமீபத்தில் ஆளில்லா ராக்கெட்டுகளை விண்வெளியில் செலுத்தி சாதனை படைத்த ஸ்பேஸ் எக்ஸ் (Space-X) நிறுவனத்தின் தலைவர். கனவு காண்பவர். உலகின் தொழில்நுட்ப மையம் என்று கருதப்படும் கலிஃபோர்னியாவின் ரயில் இப்படி மெதுவாகச் செல்லக்கூடியதாகவும், விலை உயர்ந்ததாகவும் இருக்கலாமா என்று அவருக்கு ஆதங்கம்.

பதிலுக்கு அவரும் சும்மா இருக்கவில்லை. இந்தத் திட்டம் அறிவித்த சில மாதங்களிலேயே இலான் மஸ்க் ஹைப்பர்லூப் என்னும் மாற்றுத் திட்டத்தை அறிவித்தார். அவ்வளவு தான் ! ஹைப்பர்லூப் அறிவித்த நாள் முதல் இன்று வரை ஒரே எதிர்பார்ப்பும் பரபரப்பும் ஓய்ந்த பாடில்லை. ஆயிரம் கி.மீ வேகம் செல்லும் அபூர்வ வாகனம், போக்குவரத்து துறையில் ஒரு மைல்கல், உலகின் ஐந்தாவது போக்குவரத்து முறை என்றெல்லாம் ஒரு பக்கம் ஹைப்பர்லூப் திட்டத்துக்கு ஆதரவு பெருகினாலும், இன்னொரு பக்கம் இது சாத்தியமா போன்ற சந்தேகங்கள் எழுந்து வந்தன. இன்னும் எழுந்துகொண்டு இருக்கின்றன.

ஹைப்பர்லூப் பற்றி பேசுவதற்கு முன், பொதுவாக விரைவு ரயில் பயணங்களில் உள்ள சவால்களை பாப்போம்.

ரயில்கள் அதிவேகமாகச் செல்வதில் உள்ள சவால்கள் என்ன ?

1. ரயிலுக்கும் தடங்களுக்கும் இடையே ஏற்படும் உராய்வு (friction)

2. அதிவிரைவுப் பயணத்தின்போது ரயில் வண்டி, தன்னை எதிர்வரும் காற்றைப் பின்னுக்கு தள்ள வேண்டும். இதனால் ரயில் பெட்டிகளில் அதிர்வுகள் ஏற்படக்கூடும்

3. அதிவிரைவாக செல்லும்போது மனித உடல் தலைச்சுற்றல், குமட்டல் போன்ற பயணப்பிணிகளுக்கு உள்ளாகிறது. இதை விமானப் பயணங்களில் கவனித்திருப்பீர்கள்

4. வெல்டிங் செய்யப்பட ரயில் தடங்கள் ரயிலின் வேகத்தால் சீக்கிரம் வலுவிழக்கக்கூடும்

5. இடையிடையே ரயில் நிலையங்களில் நிற்பதால், ரயில்கள் மீண்டும் வேகமாகச் செல்ல தாமதமாகும்

6. வளைவுப் பாதைகளில் செல்லும்போது ரயிலின் வேகம் குறைய வேண்டும். இல்லையென்றால் ரயில் தடம்புரண்டு விழும் அபாயம் உண்டு

ரயில் பயணங்களை விரைவுபடுத்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் பல்வேறு நுட்பங்களை கையாண்டிருக்கிறார்கள். ரயில் மற்றும் தடங்களின் வடிவமைப்பில் மாற்றங்கள் செய்யப்பட்டிருக்கின்றன. 1970-களில் சாய்ந்து செல்லக்கூடிய ரயில்கள் (tilting trains) அறிமுகப்படுத்தப்பட்டன. இவ்வாறான ரயில்கள் வளைவுகளில் செல்லும்போது மையவிலக்கு விசை (centrifugal force) குறையும் என்றும், இதனால் பயணிகளுக்கு அசௌகரியம் ஏற்படாது என்பதும் இதன் தர்க்கம். பிறகு சஸ்பென்சன் அமைப்பில் மாற்றங்கள் கொண்டுவரப்பட்டன. பிற்காலத்தில் காந்த இலகுமம் (magnetic levitation) கொண்டு இயங்கும் மக்லேவ் (maglev) ரயில்கள் பிரபலம் அடைந்தன. புவி ஈர்ப்பு சக்தியை காந்த சக்தியால் எதிர்கொண்டு இயங்கின. இது தவிர ரயில் பெட்டிகளின் ஏரோடைனமிக் அமைப்பு, சுரங்கப்பாதையில் சத்தம் குறைப்பு, பூகம்பம், சூறாவளி, பனி போன்றவற்றிலிருந்து பாதுகாப்பு என்று எத்தனையோ முன்னேற்றங்கள் ரயில் வடிவமைப்பில் ஏற்பட்டிருக்கின்றன.

சரி, இந்த ஹைப்பர்லூப் எனப்படுவது என்ன ?

உதாரணமாக சென்னையிலிருந்து டில்லிக்கு செல்கிறீர்கள் என்று வைத்துக்கொள்வோம். விமானத்தில் செல்ல உங்களுக்கு சுமார் 3 மணி நேரம் ஆகும். இதை விடக் குறைந்த நேரத்தில் செல்ல வேறு எந்த போக்குவரத்தும் இல்லை. அதே போல சென்னை-மும்பை. ஆயிரக்கணக்கான கி.மீ தொலைவு கொண்ட பயணங்களுக்கு விமானமே சிறந்த வழி. அனால் தொலைவு ஆயிரக்கணக்கில் இல்லாமல் நூற்றுக்கணக்கில் இருக்கும்போது என்ன ஆகிறது ? மும்பை-புனே, சென்னை-பெங்களூரு போன்ற பயணங்களுக்கு விமானம் தான் சிறந்ததா ? விமானம் புறப்பட மற்றும் இறங்கும் நேரம், விமான நிலையத்தில் செலவிடும் நேரம் என்று கணக்கிட்டுப் பார்த்தால் \விமானப் பயணம் ஏற்றதாக இருக்குமா என்றால் சந்தேகமே. இது போன்ற பயணங்களில் தான் ஹைப்பர்லூப் தொழில்நுட்பம் பயன்படுகிறது என்கிறார் இலான் மஸ்க்.

 

சுருக்கமாகச் சொன்னால், வெற்றிடம் கொண்ட குழாய்க்குள் காப்ஸ்யூல் மூலம் பயணம் செய்யும் முறைதான் ஹைப்பர்லூப். இந்த ஹைப்பர்லூப் செல்லக்கூடிய பாதை, குறைந்த காற்றழுத்தம் (low pressure) கொண்ட ஒரு குழாய். நம்மை சுற்றியிருக்கும் காற்றின் வளிமண்டல அழுத்தம் 1 bar என்றால், இந்தக் குழாயின் காற்றழுத்தம் வெறும் 0.01 bar. அதாவது வழக்கத்தை விட 100 மடங்கு குறைவான காற்றழுத்தம் இந்தக் குழாய்க்குள் இருக்க வேண்டும். இதனால் ஹைப்பர்லூப் ஊர்திக்கும் காற்றுக்கும் இடையே ஏற்படும் உராய்வு வெகுவாகக் குறைகிறது.

அனால் இந்த அமைப்பில் எத்தனை சவால்கள் இருக்கின்றன !. யோசித்துப் பாருங்கள். குறைந்த காற்றழுத்தம் கொண்ட குழாயில் அதிவேகமாக பயணிக்கும்போது, குழாய்க்குள் இருக்கும் காற்று என்ன ஆகும் ? புரியவில்லை என்றால், உங்கள் டாக்டர் குத்தும் ஊசி பம்ப்பை (syringe pump) எண்ணிப் பாருங்கள். ஊசி குத்தும்போது உள்ளே இருக்கும் மருந்து வெளியேறி, உங்கள் உடம்புக்குள் நுழைகிறது அல்லவா ? ஹைப்பர்லூப்பின் அமைப்பும் ஊசி பம்ப்பை போலத் தான். அப்படியென்றால் குழாய்க்குள் இருக்கும் காற்று எப்படி வெளியேறும் ? இதைத்தான் இயற்பியலில் கன்ரோவிட்ஸ் எல்லை (Kantrowitz Limit) என்பர். அதாவது ஒரு குழாய்க்குள் காப்ஸ்யூல் வேகமாகச் செல்லும்போது, குழாய்க்கும் காப்ஸ்யூலுக்கும் இடையே குறிப்பிட்ட அளவு காற்று இருக்க வேண்டும். இல்லாவிட்டால் காற்றை வெளியேற்றம் செய்ய வேண்டியிருக்கும். ஆனால் ஹைப்பர்லூப்பின் வெற்றிடக் குழாயில் இதை செய்யமுடியாது. அப்படியென்றால் இரண்டே வழிகள் தான் உள்ளன. ஒன்று, ஊர்தி மெதுவாக செல்ல வேண்டும். அது இங்கே சாத்தியம் இல்லை. இல்லையென்றால் மிகமிக வேகமாக (பல ஆயிரம் கி.மீ வேகத்தில்) செல்ல வேண்டும். அதுவும் நடைமுறையில் சாத்தியம் இல்லை. அப்போ என்ன தான் செய்வது ?

ஹைப்பர்லூப் தன் வடிவமைப்பில் ஒரு சிறிய மாற்றத்தை செய்து இந்த சவாலை எதிர்கொள்ள முயற்சிக்கிறது. ஊர்தியின் முன்பகுதியில் ஒரு மின்சார அமுக்கி விசிறியை (electric compressor fan) பொருத்தி, அதன் மூலம் முன்னிருக்கும் காற்றை பின்புறத்திற்கு தள்ளி விடுகிறது.

இவ்வளவு வேகமாகச் சென்றால் ரயில் தடங்கல் என்ன ஆகும் ? ஹைப்பரிலூப்பில் ரயில் தடங்கள் என்று எதுவும் கிடையாது. விமான தாங்கிகள் (air bearings) கொண்ட சஸ்பென்ஷன் அமைப்பின் மேல் இந்த ஊர்தி

செல்லவிருக்கிறது. விமான தாங்கிகள் காந்த சக்தியால் ஊர்தியை முன்னர்த்துகின்றன. ஊர்தியின் வேகத்தை அதிகரிக்க பாதையெங்கும் தூண்டல் மோட்டார்கள் (induction motors) பொருத்தப்படும்.

ஹைப்பர்லூப் திட்டத்துக்கு என்ன எதிர்ப்புக்குரல்கள் வந்திருக்கின்றன ?

1) முதலில், 1000 கி.மீ வேகத்தில் ஒரு வாகனம் தரையில் செல்ல முடியாது

2) குழாய்க்குள் இருக்கும் காற்றை சரியாக வெளியேற்றாவிட்டால், குழாய் வெடித்துச் சிதறலாம்

3) ஒரு வேளை காப்ஸ்யூல் வெடித்தால், வெற்றுக் குழாய்க்குள் பயணிகள் உயிர் பிழைப்பது கடினம்

4) ஹைப்பர்லூப் காப்ஸ்யூல் செல்லும் பாதையின் இரும்புத் தாங்கிகள் வெய்யிலில் விரிவடையவும், குளிர் காலத்தில் சுருங்கவும் செய்யக்கூடும். இதனால் பெரும் விபத்துக்கள் ஏற்படலாம்

5) இந்தத் திட்டத்தை நிறைவேற்ற பிரம்மாண்டமான பொருட்செலவு உண்டாகும்

இது போதாதென்று ஹைப்பர்லூப் திட்டத்தை செயல்படுத்தும் ஹைப்பர்லூப் ஒன் நிறுவனத்திலிருந்து அதன் தலைமை தொழில்நுட்ப அதிகாரி பிரிந்து சென்று போட்டியாக இன்னொரு நிறுவனத்தை தொடங்கியிருக்கிறார்.

அனால் இந்த எதிர்ப்புகளையும் மீறி, ஹைப்பர்லூப் திட்டம் முன்னகர்ந்து கொண்டு தான் இருக்கிறது. தற்போது கலிஃபோர்னியாவில் பரிசோதனை ஓட்டங்கள் தொடர்ந்து நடைபெற்று வருகின்றன. இதன் முதல் கட்டமாக லாஸ் ஏஞ்சல்ஸ் – சான் பிரான்சிஸ்கோ நகரங்களுக்கு இடையில் பாதை இடப்படும். அமெரிக்கா தவிர ஸ்வீடன், பின்லாந்து, ரஷியா, சீனா மற்றும் ஐக்கிய அரபு நாடுகளில் இதற்கான ஆரம்ப கட்ட வேலைகள் தொடங்கி விட்டன.

சமீபத்தில் இந்திய அரசு இந்த திட்டத்தில் ஆர்வம் காட்டி ஹைப்பர்லூப் நிறுவனத்தாரோடு பேச்சுவார்த்தை நடத்தி வருகிறது. இது மட்டும் நிறைவேறினால், டில்லி-மும்பை பயணம் 55 நிமிடங்களிலும், சென்னை-பெங்களூரு 20 நிமிடங்களிலும், மும்பை-புனே 10 நிமிடங்களிலும் சாத்தியம் ஆகலாம்.

ஹைப்பர்லூப்பின் இந்த பரிசோதனை முயற்சிகள் 2020க்குள் முடிவடைந்து, முடிவடைந்து வெகுஜன போக்குவரத்துக்கு தயாராகும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. அது வரைக்கும் இந்தத் திட்டம் கடந்து வர வேண்டிய சவால்களும் சிக்கல்களும் ஏராளம் இருக்கின்றன.

பொறுத்திருந்து பார்ப்போம் !

ஹைப்பர்லூப் பற்றி மேலும் தெரிந்துகொள்ள கீழ்க்கண்ட சுட்டிகளை பயன்படுத்தவும் :

1) https://www.tesla.com/sites/default/files/blog_images/hyperloop-alpha.pdf

2) http://www.ted.com/talks/elon_musk_the_mind_behind_tesla_spacex_solarcity

3) http://www.wired.co.uk/topic/hyperloop/

புகைப்படங்கள் : www.hyperloop-one.com, www.networkworld.com

2 Replies to “ஹைப்பர்லூப்: வேகம் தடை இல்லை”

Comments are closed.