Tren de vacío

Un tren de vacío (abreviatura de tren de tubo de vacío ) es un tipo de sistema de transporte de alta velocidad propuesto en el que los vehículos viajan a través de tubos o túneles parcialmente al vacío . Al operar en un vacío parcial, la resistencia del aire se reduce drásticamente, lo que permite velocidades más altas que el transporte terrestre convencional, teóricamente hasta 4000 km/h (2500 mph) . ^{[ 1 ]}  

Los trenes de vacío se propusieron desde 1906 y se desarrollaron como modelos a escala desde 1917. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ a ]} ​​.

La mayoría de los conceptos de trenes de vacío utilizan tecnología de levitación magnética para elevar e impulsar el vehículo. ^{[ 1 ]}

En 1799, George Medhurst, de Londres, concibió y patentó un ferrocarril atmosférico capaz de transportar personas o mercancías a través de tubos presurizados o al vacío. Los primeros ferrocarriles atmosféricos y sistemas de transporte neumático por tubo (como el Ferrocarril Atmosférico de Dalkey ) utilizaban la energía del vapor para su propulsión.

En 1888, Michel Verne , hijo de Julio Verne , imaginó un sistema de transporte neumático submarino que podría propulsar una cápsula de pasajeros a velocidades de hasta 1800 km/h (1100 mph) bajo el océano Atlántico (un túnel transatlántico ) en un cuento titulado "Un expreso del futuro". ^{[ 5 ]}  

El tren de vacío propiamente dicho fue inventado por Robert H. Goddard cuando era estudiante de primer año en el Instituto Politécnico de Worcester, en Estados Unidos, en 1904. ^{[ 2 ]} Posteriormente, Goddard perfeccionó la idea en un cuento de 1906 titulado "La apuesta de alta velocidad", que fue resumido y publicado en un editorial de Scientific American en 1909 titulado "El límite del transporte rápido". ^{[ 2 ] [ 6 ]} Su esposa, Esther, obtuvo una patente estadounidense para el tren de vacío en 1950, cinco años después de su muerte. ^{[ 7 ]}

En 1909, el profesor ruso Boris Weinberg construyó el primer modelo del mundo de su propuesta de versión del tren de vacío en la Universidad Politécnica de Tomsk . ^{[ 8 ] [ 9 ]} Posteriormente publicó un concepto de tren de vacío en 1914 en el libro Movimiento sin fricción (vía eléctrica sin aire) .

En 1955, en su novela La Nebulosa de Magallanes , el escritor polaco de ciencia ficción Stanisław Lem escribió sobre un tren de vacío intercontinental llamado "organowiec", que se movía en un tubo transparente a una velocidad superior a 1666 km/h (1035 mph) . En abril de 1962, el tren de vacío aparece en el relato "Mercenario" de Mack Reynolds , ^{[ 10 ]} donde menciona el transporte por tubo de vacío de pasada.  

Durante la década de 1970, un destacado defensor de los trenes de vacío, Robert M. Salter de RAND Corporation , publicó una serie de elaborados artículos de ingeniería. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Una entrevista con Robert Salter apareció en Los Angeles Times (11 de junio de 1972). En ella, Salter describía en detalle la relativa facilidad con la que el gobierno estadounidense podría construir un sistema de trenes de levitación magnética utilizando las tecnologías disponibles en aquel momento. Dado que la levitación magnética estaba poco desarrollada, propuso ruedas de acero. La puerta de la cámara que da al tubo se abriría y se introduciría suficiente aire por detrás para acelerar el tren dentro del tubo. La gravedad aceleraría aún más el tren que partía hasta alcanzar la velocidad de crucero. Al ascender desde la velocidad de crucero, el tren que llegaba desaceleraría comprimiendo el aire enrarecido que tenía delante, el cual sería liberado. Las bombas en las estaciones compensarían las pérdidas debidas a la fricción o al aire que escapaba por los bordes del tren, que en sí no requería motor. Esta combinación de tren de gravedad modificado (de baja profundidad) y propulsión ferroviaria atmosférica consumiría poca energía , pero limitaría el sistema a velocidades subsónicas; por lo tanto, se propusieron rutas iniciales de decenas o cientos de millas o kilómetros en lugar de distancias transcontinentales. ^{[ 13 ]}

Los trenes no requerirían acoplamientos ; cada vagón estaría directamente soldado, atornillado o conectado firmemente al siguiente, sin que la curvatura del recorrido exigiera más de lo que la flexibilidad del acero pudiera soportar fácilmente. Al final de la línea, el tren se desplazaría lateralmente hacia la cámara final del túnel de retorno. El ferrocarril contaría con un tubo interior al vacío y un túnel exterior. A profundidad de crucero, el espacio entre ambos tendría suficiente agua para que el tubo de vacío flotara, suavizando el viaje.

Se trazó una ruta a través de la Megalópolis del Noreste , con nueve estaciones, una en cada uno de los siguientes estados: Washington D.C. , Maryland , Delaware , Pensilvania , Nueva York , Rhode Island , Massachusetts y dos en Connecticut . Se planificaron sistemas de trenes de cercanías para las áreas de San Francisco y Nueva York; la versión de cercanías contaría con trenes más largos y pesados, impulsados ​​menos por el aire y más por la gravedad que la versión interurbana. El sistema de Nueva York tendría tres líneas, con destino a Babylon , Paterson , Huntington , Elizabeth , White Plains y St. George .

Salter señaló cómo un sistema así ayudaría a reducir el daño ambiental que la aviación y el transporte terrestre causan a la atmósfera. Calificó el transporte subterráneo de muy alta velocidad (transportadores tubulares) como el "siguiente paso lógico" para su nación. Sin embargo, los planes nunca se llevaron a la siguiente etapa.

En el momento de la publicación de estos informes, el prestigio nacional era un factor importante, ya que Japón llevaba varios años operando su emblemático tren bala Shinkansen y la investigación sobre trenes de levitación magnética era una tecnología de vanguardia. El proyecto estadounidense Planetran establecería un servicio de metro transcontinental en Estados Unidos y ofrecería un trayecto de Los Ángeles a Nueva York en una hora. El túnel estaría enterrado a varios cientos de pies de profundidad en formaciones rocosas sólidas. La construcción emplearía láseres para garantizar la alineación y sondas de tungsteno para fundir las formaciones rocosas ígneas . El túnel mantendría un vacío parcial para minimizar la resistencia aerodinámica . Un viaje alcanzaría una velocidad media de 4800 km/h (3000 mph) y sometería a los pasajeros a aceleraciones de hasta 1,4 veces la gravedad, lo que requeriría el uso de compartimentos con cardán . Los enormes costes de construcción (estimados en hasta 1 billón de dólares estadounidenses) fueron la principal razón por la que la propuesta de Salter nunca se construyó.  

A partir de finales de la década de 1970 y principios de la de 1980, se propuso el Swissmetro para aprovechar la invención del tren experimental alemán de levitación magnética Transrapid y operar en grandes túneles reducidos a la altitud de presión de 21.000 m (68.000 pies) a la que el Concorde SST estaba certificado para volar.  

En la década de 1980, Frank P. Davidson , fundador y presidente del proyecto del Túnel del Canal de la Mancha , y el ingeniero japonés Yoshihiro Kyotani abordaron los problemas transoceánicos con una propuesta para hacer flotar un tubo sobre el lecho marino, anclado con cables (un túnel flotante sumergido ). El tubo de tránsito se mantendría al menos a 300 m (1000 pies) por debajo de la superficie del océano para evitar la turbulencia del agua.  

El 18 de noviembre de 1991, Gerard K. O'Neill presentó una solicitud de patente para un sistema de tren de vacío. Llamó a la empresa que quería formar VSE International , por velocidad, silencio y eficiencia. ^{[ 14 ]} Sin embargo, al concepto en sí lo llamó Vuelo Magnético . Los vehículos, en lugar de circular sobre un par de vías, se elevarían mediante fuerza electromagnética por una sola vía dentro de un tubo (imanes permanentes en la vía, con imanes variables en el vehículo), y se propulsarían mediante fuerzas electromagnéticas a través de túneles. Estimó que los trenes podrían alcanzar velocidades de hasta 4000 km/h (2500 mph) —aproximadamente cinco veces más rápido que un avión de pasajeros— si se evacuara el aire de los túneles. ^{[ 15 ]} Para obtener tales velocidades, el vehículo aceleraría durante la primera mitad del viaje y luego desaceleraría durante la segunda mitad. La aceleración se planeó para que fuera un máximo de aproximadamente la mitad de la fuerza de gravedad. O'Neill planeaba construir una red de estaciones conectadas por estos túneles, pero murió dos años antes de que se le concediera su primera patente al respecto. ^{[ 14 ]}  

En 2001, James R. Powell , coinventor del tren de levitación magnética superconductora en la década de 1960 , comenzó a liderar una investigación sobre la posibilidad de utilizar un tren de vacío de levitación magnética para lanzamientos espaciales , denominado StarTram . Teóricamente, esto supondría un coste dos órdenes de magnitud menor que el de los cohetes actuales. La propuesta StarTram contemplaba vehículos que alcanzarían velocidades de entre 14 300 y 31 500 km/h (8900 y 19 600 mph) dentro de un largo túnel de aceleración. ^{[ 16 ]}    

ET3 afirma haber realizado un trabajo que resultó en una patente sobre "tecnología de transporte por tubos al vacío", la cual fue otorgada en 2009. ^{[ 17 ]} Presentaron su idea en 2013 en público. ^{[ 18 ]}

En agosto de 2013, Elon Musk , director ejecutivo de Tesla y SpaceX, publicó el documento Hyperloop Alpha, en el que proponía y analizaba una ruta que iría desde la región de Los Ángeles hasta el Área de la Bahía de San Francisco , siguiendo aproximadamente el corredor de la Interestatal 5. ^{[ 19 ]} Musk y SpaceX han liberado explícitamente el concepto de Hyperloop como código abierto, y se ha animado a otros a tomar las ideas y desarrollarlas aún más.

Con ese fin, se han formado algunas empresas y varios equipos interdisciplinarios liderados por estudiantes están trabajando para avanzar en la tecnología. ^{[ 20 ]} SpaceX construyó una pista a escala reducida de aproximadamente 1 milla de largo (1,6 km) para su concurso de diseño de cápsulas en su sede en Hawthorne, California . ^{[ 21 ]} 

• Transporte neumático en la playa

• Página del Instituto Politécnico de Worcester que trata sobre los logros de Goddard. Archivada el 27 de febrero de 2016 en Wayback Machine .
• Trenes de vacío en el brazo de Orión
• Revista de ferrocarriles
• Ciencia popular
• Vehículo de tubo de hidrógeno
• China planea un tren de alta velocidad de 1.000 km/h.
• Tapa de carga