Yleisesti tästä hankeesta voisi sanoa, että se on mielenkiintoinen ja jopa teknisesti mahdollinen, mutta samalla myös niin haastava, että mikäli taustalla jyllääviä faktoja ei tunneta, tulee tämä projekti ainakin ensimmäisen prototyypin kohdalla päättymään ennemminkin katastrofiin kuin menestykseen. Siksi haluan korostaa heti blogin aluksi, etten ole tuota vastaan mikäli suunnitelma etenee kaikilta osin faktojen pohjalta, pienimmän riskin kautta ja hanke katsotaan taloudellisessa mielessä kannattavaksi. Toisaalta, jos tämä hanke olisi niin varma sijoitus, niin tuskinpa sijoittajat maksaisivat pankeille korkoa siitä, että säilyttävät rahojaan tileillään vaan niitä tulvisi tänne. Sekin myös tiedetään, että kyllin epätoivoista on helppo vedättää ja siksi olin todella huolissani luettuani Salon kaupungin olleen maailman ensimmäinen esisopimuksen allekirjoittaja.

Teknisesti HyperLoop kuulostaa melko simppeliltä paketilta, jota myös markkinoidaan lähinnä tyhjiöputkessa liikkuvaksi sukkulaksi, jolle liike-energiaa syötetään induktiivisten lineaarimoottorien avulla, periaatteessa siis samaa tekniikkaa kuin askelmoottoreissa käytetään. Ei siis mitään ihmeellistä, mutta mikäli mukaan otetaan realismi ja fysiikan mukanaan tuomat faktat, niin huomio kiinnittyy tai ainakin pitäisi kiinnittyä seuraaviin asioihin, joita tarkastelen niiden seikkojen valossa, joita HyperLoop One:sta on julkisuudessa esitetty. En siis voi sanoa kaiken väittämäni olevan aukotonta faktaa, vaan pikemminkin niin hyvä arvaus kuin mahdollista. Korjaan siis väittämiä sitä mukaa, kun joku ne vääräksi todistaa. Huomioitavaa on myös, että Yhdysvalloissa on käynnissä (ainakin) kaksi muutakin vastaavaa projektia - Hyperloop Transportation Technologies ja MIT (SpaceX). Asioiden selvittäminen on siis välillä haastavaa, siis mikä esimerkiksi mihinkin projektiin kuuluu, mutta yritän kuitenkin parhaani ja seuraavassa se mitä oletan tietäväni siitä projektista, johon Salo on mahdollisesti sitoutumassa:

- sukkulan kaavailtu maksiminopeus on jopa 1200km/h (333m/s), joka on vastaa esimerkiksi pienoiskiväärin luodin lentonopeutta. Pelkästään säteeltään 25km kokoinen kaarros aiheuttaa matkustajiin 0.5g:n kiihtyvyyden.


- sukkulan liike-energia vastaa käytetystä nopeudesta ja sukkulan painosta riippuen sadasta kolmeen sataan kiloa TNT:tä.

-  50km pitkän tyhjöputken imeminen tyhjäksi (~1mbar) varastoi itseensä suunnilleen neljää tuhatta kiloa TNT:tä vastaavan tuhovoiman.

- 50km pitkä teräksestä tehty tyhjiöputki laajenee lämpötilan (-35 - +40C) vaikutuksesta noin yhden millin verran jokaista metriä kohden. 

- tyhjiöputken halkaisija on noin 2-2.5m ja seinämänpaksuus 25mm. 

- tyhjöputki kulkee suurimman osan matkasta ilmassa ja sitä kannattelee noin 30 metrin välein kannatintolpat/pilarit, joita voi verrata rakenteeltaan hyvinkin siltojen kannattimiin. 

- sukkulan kitkan vähentämiseen käytetään passiivista magneettilevitaatiota.

Seuraavaksi lähden avaamaan noiden kunkin kohdan merkittävyyttä, koska se parhaiten ohjaa suunnittelun sille pohjalle, että hankeella on parhaat mahdollisuudet onnistua edes teknisesti, kun kysehän on prototyypistä, mutta myös erittäin kalliista projektista, jossa on kyllin riskejä muutoinkin kuin tahallaan otettuna. En myöskään voi olla korostamatta, että jo aloittaessani tämän projektin tutkimista, tulin hyvinkin nopeasti siihen päätelmään, että kaikkein järkevin vaihtoehto on sijoittaa Hyperloop tunneliin maan alle. Eikä tämä ole asoiden tutkimisen jälkeen muuttunut vaan pikemminkin varmistunut.


HyperLoop One-yhtiölle on luonnollisesti eduksi vähätellä kustannuksia ja olla mainitsematta asiakkaille mitään riskeistä, mutta mikäli olitte hereillä fysiikan tunneilla niin suhteellisuusteorian mukaisesti on aivan sama liikkuuko ihminen luotia kohden nopeudella 333m/s vai tuleeko luoti teitä kohden tuolla samalla nopeudella. Toki lentokoneessa ollessanne nopeus on liki sama, mutta mikäli olette nähneet kuvia maahansyöksyneestä lentokoneesta, niin ymmärrätte varmaan miksi vahvakin kone hajoaa silpuksi jopa pienemmästäkin nopeudesta. 

HyperLoopista poiketen lentokone lentää korkealla ja sen tuhoaminen terroristeilta vaatii joko ohjuksen tai salakuljettaa pommin lentokoneeseen. Maanpinnalla kulkevan HyperLoopin tuhoaminen vaatii minimissään vain kaivinkoneen,  polttoleikkauslaitteet tai vastaavaa. Pitää myös muistaa, että mikäli putki jostain syystä hajoaisi, niin jokainen kuutometri putkeen virtaavaa ilmaa painaa suunnilleen 1.2kg ja sitä mahtuu tuonne putkeen kaikiaan noin 250 tonnin edestä. Eli, jokainen fysiikkaa osaava voi laskea millaiseksi paine ja lämpötila muodostuu, kun tuo hirmuista nopeutta kulkeva ilmamassa saavuttaa viimein sen putken ehjän pään ja 4 tonnia TNT:tä vastaava energiamäärä vapautuu? Toisaalta, putkistoon on joka tapauksessa asennettavat tasaisin välimatkoin paineilmaisimia ja -tasausventtiileitä, jotka vuodon sattuessa avataan ja estetään ilman virtaaminen vain yhteen suuntaan. 

Mahdollisen onnettomuuden sattuessa nuo edellämainitut paineentasausventtiilit on siis pakko avata ja vasta sen jälkeen pelastusmiehistöt voivat aloittaa onnettomuuden uhrien evakuoinnin putkesta. Tämän takia pitää muistaa, että mikäli pelastusaukkoja on vaikkapa vain muutaman kilometrin välein, niin välimatkat ovat pitkiä eikä sukkulan ovia ei saa välttämättä suljetussa putkessa auki ja voin kuvitella sen paniikin siellä pimeässä, kun usean tonnin painoista sukkulaa yritetään työntää seuraavalle hätäpoistumistielle tai polttoleikata oikeaan kohtaan aukko evakuointia varten. Ja entä, miten homma hoidetaan meren alla? Ei siis riitä, että sinne maan alle porataan putkelle justiinsa sopiva reikä ja toivotaan parasta, vaan rinnalle on rakennettava hätäpoistumistie koko matkan mitalle tai ensimmäisten uhrien jälkeen putkiyhtiö joutuu maksamaan ihmisille putkensa käytöstä. Pitää nimittäin muistaa, ettei siellä jumissa ole vain yhden sukkulallisen verran ihmisiä, vaan kaikki ne sukkulat, jotka olivat matkalla, kun ensimmäinen pysähtyi jostain syystä matkalle. Eli, jos 50 ihmistä lähetetään matkalle kaavaillun 10 sekunnin välein, mahtuu pelkästään Salo - Turku välille sellaiset 900 ihmistä, jotka muistavat tämän evakuontiharjoituksen lopun ikänsä.

Vieläkö joku on oikeasti sitä mieltä, että putken luokse voi olla kellä tahansa vapaa pääsy ja mitä tässä tapauksessa tarkoittaa järjestelmän luotettavuus etuliitteellä "epä" tai ilman? 

Seuraavaksi onkin sitten luontevaa tutkia putken kaavailtua rakennetta, koska suunnitelmien mukaan sukkulalle annetaan radan varteen asennettujen lineaarimoottorien avulla aina määrävälein vauhtia, mutta ainakaan vielä en ole löytänyt vastausta miten noiden etappien välille hätä-, terrori-,  tai ongelmatapauksessa pysähtynyt sukkula saadaan liikkeelle? Silloin sukkulalla ei ole lainkaan työntövoimaa, se ei levitoi paineilman eikä myöskään passiivisten magneettien ansiosta ja ainoa kuviteltavissa oleva tapa siirtää sukkulaa voisi olla avata paineentasausventiileitä (hätäavaus) oikeassa järjestyksessä, puskea "paineilmalla" sukkulaa raakana putkea pitkin eteenpäin, mutta mikäli yhä lisää sukkuloita pysähtyy tuon perään jarruilla, joita siinä BTW ei ole, niin katastrofin ainekset ovat oikeasti ilmassa. 

Jos joku tietää mistä löytyy vastaus tuohon kysymykseen matkalle pysähtyneen sukkulan siirtämisestä niin, kertokaa ihmeessä? Se rataan asennettava linearimoottorin staattori painaa muuten parhaimmillaan liki 3000 tonnia ja on 2.5km pitkä. En usko, että vastaus on asentaa niitä koko matkan pituudelle. Ei sukkula ole myöskään mikään mäntä, sukkula on selvästi putkea pienempi (60%) eikä sitä siirretä putkessä ihan millään kevyellä henkäyksellä.

Varsinainen putki on, kuten tuolla alussa mainittiin, kaavailtu rakennettavaksi siten, että se sijoitetaan ilmaan pilarien varaan ja sitä tuetaan näillä 30 metrin välein, jottei se estä esimerkiksi risteävää muuta liikennettä. Aiemmin mainitsin myös, että teräksen lämpölaajentuminen Suomen ilmastossa (-35 - + 40) on suunnilleen yhden millimetrin verran jokaista metriä kohden, joka tarkoittaa, että jokaisen pilarin kohdalle on suunniteltava vähintään 30mm elämisvara. Samalla se tarkoittaa, että putki voidaan "ankkuroida" pilariin vain toisesta päästään ja jälleen kerran kustannukset kasvavat, koska liikesauman pitää olla ilmatiivis ja silti toimia vuosia moitteettomasti. Maan alle suunniteltuna lämpövaihtelut voidaan miltei kokonaan poistaa. 

Huomaa myös, että betonin lämpölaajeneminen on yhtä suurta kuin teräksen, joten myös itse pilarin korkeus muuttuu sään mukaan.

Tässä vaiheessa en laskenut miten esimerkiksi auringon lämpötila putken eri puolilla taivuttaa putkea, mutta uskon sen olevan merkittävä, kunnes joku sen vääräksi todistaa. Sen sijaan laskin putken painon ja tein sille nopean FEM-analyysin (kts. kuva alla), jonka mukaan 30 meträ pitkä teräsputki painaa yli 40 tonnia ja taipuu painonsa takia keskeltä noin kahden millimetrin verran. Voi toki kuulostaa vähäiseltä, mutta pelkästään tuo kaarevuus vastaa 25 km sädettä ja aiheuttaa sukkulaan 0.5g:n kiihtyvyyden. Eikä tuossa kaikki, vaan mikäli noita taipumakäyriä sijoitetaan useita peräjälkeen kuten tässä tapauksessa olisi, niin niistä muodostuu kaunis sinikäyrä, jonka taajuus sukkulan nopeudella on jotain 20Hz. Eli, sukkulan matkustajat saavat nauttia koko rahan edestä, mutta samaan aikaan sukkula aiheuttaa hitausvoimiensa takia putkistoon värähtelyefektin, jonka mahdolliset seuraukset jäävät arvailujen varaan. Erittäin oletettavaa on, että vaikka putkisto jollain lailla kestäisi tuon rasituksen, niin joku seuraavista sukkuloista osuisi värähtelyn väärään vaiheeseen ja saisi siitä suunnilleen samanlaisen pompun kuin kaveri trampoliinista.

Kuva - taipuman muoto (korostettuna)

Seuraavaksi lienee paikallaan pohtia hieman tuota passiivista Maglev-tekniikkaa, jota on kokeiltu menestyksekkäästi Rail Gun-tyyppisissä kohteissa, muttei ainakaan tietääkseni ympäristössä, jossa ympäristö olisi kestoltaan ja muilta ominaisuuksiltaan vastaavaa. Kyseessä on siis vahvojen kestomagneettien (Halbach-järjestys) ja suljettujen käämikelojen avulla aikaansaatu levitaatio, joka perustuu siihen, että liikkuva magneettikenttä aiheuttaa johtimeen sähkövirran, joka siis synnyttää kiskoilla oleviin käämikeloihin hylkivän sähkömagneetin, sukkula levitoi vauhdin kasvaessa kyllin suureksi, suunnilleen jälkeen 50km/h.         

Yksi kestomagneettien ongelma on, että mikäli magneettia lämmitetään tai se lämpiää yli tietyn raja-arvon, niin magneetti yksinkertaisesti tuhoutuu. Fysiikassa tuota pistettä kutsutaan Curie-pisteeksi ja on noilla uusilla vahvoilla neodymium-magneeteilla suunnilleen jossain 300 asteen paikkeilla. Mutta tässä ei ole kaikki, vaan noille magneeteille annetaan myös maksimi operointilämpötilansa, joka esimerkiksi N52-sarjan magneeteilla on tyypillisesti 65 astetta ja heikkommilla, mutta kovempaa lämpötilaa kestävillä jossain 120 asteen paikkeilla. Edelleen, mikäli magneetti ylittää tuon lämpötilan, niin sen voimakkuus heikkenee pysyvästi suhteesssa siihen miten paljon tuo max. operation-lämpötila on ylitetty. Siksi ei ole ollenkaan sama onko putki sijoitettu maan alle tasaiseen neljän asteen lämpötilaan vai auringonpaisteeseen, jossa lämpötila voi hyvinkin nousta ilman minkään muun vaikutusta tuohon max operation-rajaan.

Edelliseen liittyen kannattaa siis hetki miettiä mitä noissa sukkulan kestomagneeteissa tapahtuu, kun se syöksyy rataa pitkin sen 1200km/h? Jokaista metriä kohden radalla on rakenteesta riippuen suunnilleen 50-100 käämiä per metri ja jokaisen kohdalla syntyy sekä katoaa magneettikenttä itse käämiin, mutta samalla myös kestomagneetin elektroneissa olevat "alkeismagneetit" (spin) vaihtavat kuormituksen takia alinomaa asentoaan, värähtelevät suunnilleen 15-30kHz taajuudella. Edelleen, mikäli taajuus on tuon arvon alarajalla, niin ainakin radan varren asukkaat voivat kuulla sen korkeana vihellyksenä tai mikäli taajuus nousee yli 20kHz, on koirilla pakomuuton paikka. Samaan aikaan pitää kuitenkin muistaa, että lämpö on nimenomaan atomien ja molekyylien värähtelyä, joten mikäli putken lämpötila on jo heti lähtiessä lähellä magneettien keston ylärajaa, on erittäin oletettavaa, että magneetit tarvitsevat vähintään kunnollisen jäähdytyksen, mutta voivat silti muodostua yhden ison ongelmakentä, johon ei löydy takataskusta ihan niin edullista ratkaisua kuin HyperLoop-edustajat mielellään seinälle maalailevat.

Lopuksi pitää vielä kysyä, että mihin me suomalaiset ja Suomi tarvitsemme tuota ulkomaista yritystä, kenen lukuun kehitystyötä tehdään ja onko nykyinen HyperLoopin suunnittelu ollut mielestänne sellaista, että siitä kannattaisi jotain maksaa? Se mitä tuosta olen lukenut, niin ennemminkin tämä muistuttaa nigerialaiskirjettä, joka lupaa mielellään paljon ja imaisee lopulta sijoitus sijoituksen jälkeen meidät niin paskaan diiliin, ettei siihen kannattaisi kepilläkään koskea. Tarpeen epätoivoinen uskoo toki mitä sen halutaan uskovan, mutta aivan järjettömän typerä pitää olla kasatessaan projektiin vieläpä järjettömiä riskejä, kun muualla prototyyppi tehdään aina ensin niin varman päälle kuin voidaan. Ei tällä kansalla ole varaa ostaa useiden miljardien sutta maaperälleen. Maamme julkinen velka on jo nyt 134 000 miljoonaa euroa.

Jorma Ikonen