ハイパーループ

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ハイパーループの想像図
空気推進型の想像図
チューブレールのイメージ

ハイパーループ: Hyperloop)は、旅客および貨物輸送に関して提案されている輸送方式であり、最初に使用されたのはTeslaSpaceXの共同チームが公開したオープンソースの真空列車設計を説明するためである[1]

概説[編集]

真空列車の概念は1904年にロバート・ゴダードによって最初に提案された。ハイパーループは、密閉されたチューブまたは低気圧のチューブシステムで、ポッドが実質的に空気抵抗や摩擦を受けずに移動できるものと説明されている[2]。ハイパーループは、既存の高速鉄道システムと比較してエネルギー効率が高く、超音速で人や物を運ぶことができる可能性がある[2]。これが実現すれば、約1,500キロメートル (930 mi) 以下の距離を列車や飛行機で移動する場合に比べて、移動時間が短縮される可能性がある[3]

イーロン・マスクがハイパーループに初めて言及したのは2012年のことである[4]。彼の最初のコンセプトは、リニア誘導モーターと軸流式圧縮機で駆動されるエアベアリングの上に加圧されたカプセルが乗る減圧チューブを組み込んだものであった。

2013年8月に発表された「Hyperloop Alpha」は、ロサンゼルス地域からサンフランシスコ・ベイエリアまで、州間高速道路5号線に沿って走るルートを提案・検討したものである。Hyperloop Genesisの論文では、350マイル (560 km) のルートを760マイル毎時 (1,220 km/h) の速度で乗客を運ぶハイパーループシステムを構想しており、移動時間は35分と、現在の鉄道や飛行機の移動時間よりもかなり速い。このLA-SF提案ルートの予備的なコスト見積もりはホワイトペーパーに含まれていたが、旅客のみのバージョンで60億米ドル、旅客と車両を輸送するやや大径のバージョンで75億米ドルである[1](交通アナリストの間では、この予算でシステムが構築できるかどうか疑問視されていた。一部のアナリストは、建設費、開発費、運営費を考慮すると数十億ドルの予算オーバーになると主張していた[5])。

ハイパーループのコンセプトは、マスクとSpaceXによって明示的に「オープンソース化」されており、他の企業もそのアイデアを取り入れてさらに発展させるよう奨励されている。そのために、いくつかの企業が設立され、いくつかの学際的な学生主導のチームが技術の進歩に取り組んでいる[6]。SpaceXは、カリフォルニア州ホーソーンにある本社でポッドデザインコンペのために、全長約1マイル(1.6km)のサブスケールトラックを建設した[7]。Virgin Hyperloopは、ネバダ州ラスベガスにあるVirgin HyperloopのDevLoop試験場で、Virgin Hyperloopの最高技術責任者(CTO)であるジョシュ・ギーゲルと旅客体験担当ディレクターのサラ・ルシアンを最初の乗客として、時速172km(107マイル)の速度で初の人が乗った試験を実施した[8][9]

歴史[編集]

マスクは2012年7月、カリフォルニア州サンタモニカで開催されたPandoDailyのイベントで、「第5の輸送方式」のコンセプトを考えていることを初めて口にし、「ハイパーループ」と呼んだ。この仮説的な高速輸送方式は、「天候に左右されない」「衝突しない」「飛行機の2倍の速度」「低消費電力」「24時間稼働可能なエネルギー貯蔵」などの特徴を持つという。ハイパーループという名前が選ばれたのは、それが輪の中を進むからである。マスクは、より高度なバージョンでは極超音速で移動できるようになると想定している[10]。2013年5月、マスクはハイパーループを「コンコルドレールガンエアホッケーのテーブルを掛け合わせたようなもの」に例えた。

2012年末から2013年8月まで、TeslaSpaceXのエンジニアグループがハイパーループの概念的なモデリングに取り組んでいた。TeslaとSpaceXのブログでは、ハイパーループシステムの潜在的なデザイン、機能、経路、コストの1つを説明した初期のシステムデザインが公開された。Alphaの設計では、ポッドはリニア電気モーターを使って徐々に巡航速度まで加速し、地上の柱の上のチューブやトンネルの地下を通ってエアベアリングに乗って軌道上を滑空することで、踏切の危険を回避するという。理想的なハイパーループシステムは、既存の大量輸送方式よりもエネルギー効率が高く[11][12]、静かで、自律的なものになるとしている。また、マスクは「人々が改善する方法を見つけることができるかどうかを確認する」ためにフィードバックを募っている。Hyperloop Alphaはオープンソースのデザインとして公開された。2017年4月4日には、「チューブ内の物資の高速輸送」に適用されるワードマーク「HYPERLOOP」がSpaceXにより発表された[13][14]

2015年6月、SpaceXはSpaceXのホーソーン施設の隣に長さ1マイル(1.6km)のテストトラックを建設すると発表した。このトラックは、コンペティションの中でサードパーティから供給されたポッドのデザインをテストするために使用されることになる。

2015年11月までに、いくつかの営利企業と数十人の学生チームがハイパーループ技術の開発を追求しており、ウォール・ストリート・ジャーナル紙は、無所属のメンバーの一部が自らを称する「ハイパーループ・ムーブメント」は、公式にはそれを始めた人よりも大きい集団になっていると断言している[15]

MITのHyperloopチームは、2016年5月13日にMIT博物館でお披露目された最初のハイパーループポッドのプロトタイプを開発した。彼らのデザインは、浮揚するための電気力学的サスペンションと渦電流ブレーキを使用している[16]

2017年1月29日、Hyperloopポッドコンペティションのフェーズ1から約1年後の2017年1月29日、MITのHyperloopポッドは世界初の低圧Hyperloop走行を実証した。この第1回のコンペティションの中で、オランダのデルフト大学のチームが総合的に最高得点を獲得し、「最高の総合デザイン」の賞を受賞した。最速ポッド」賞は、ドイツのミュンヘン工科大学(TUM)のWARR Hyperloopチームが受賞した。マサチューセッツ工科大学(MIT)のチームは、SpaceXのエンジニアによって審査され、総合3位に入賞した。

第2回ハイパーループポッドコンペティションは2017年8月25日~27日に開催された。審査基準はトップスピードのみで、それに続いて減速に成功したことが条件となった。ミュンヘン工科大学のWARR Hyperloopは、最高速度324km/h(201マイル)を達成し、したがって、Hyperloop Oneが独自のテストコースで達成したHyperloopプロトタイプの310km/h(190マイル)というそれまでの記録を破ることで、競争に勝利した[17][18][19]

2018年7月には第3回目のHyperloopポッド競技会が開催された。ディフェンディングチャンピオンであるミュンヘン工科大学のWARR Hyperloopチームは、走行中に最高速度457km/h(時速284マイル)を記録し、自身の記録を更新した[20]

2019年8月に行われた第4回大会では、ミュンヘン工科大学(現在はTUM Hyperloop(by NEXT Prototypes e.V.))のチームが再び優勝し[21]、最高速度463km/h(時速288マイル)を記録して自己記録を更新した[22]

現状と課題[編集]

綿密に調査を進めていくと様々な課題が浮上した。減圧した管内の維持に必要なエネルギー、車両へのエネルギーの供給(車載の蓄電池を使用する案があるものの、それでは不十分であることが判明)[23]、減圧下での浮上高の維持、管内の放熱、高速走行時の空気抵抗(管の直径が不十分だと空気抵抗が増すことが判明)等、問題が浮上している[24][25][26]。それらの課題の中には空気浮上、空気推進という当初の概念を維持する限り解決の目処の立たないものもある。

上述の理由により、従来進めてきた空気浮上を放棄してHyperloop Transportation Technologies (HTT) は2016年5月9日、ローレンス・リバモア国立研究所 (LLNL) との間で、ハイパーループ・システムの浮上方式としてローレンス・リバモア国立研究所リチャード・ポスト博士により開発されたインダクトラック磁気浮上式鉄道)方式を独占的に使用するライセンス契約を締結したことを発表した[27][28][29]

リニアモータを推進に使用する場合、トランスラピッドで使用されたような車上集電の不要な地上一次式リニア同期モータが想定される。その場合、軌道の全線に渡りリニアモータの界磁を配置しなければならず、車上一次式リニアモータと比較して建設費が高騰する要因となる。

チューブに鋼鉄のような磁性体の材料を使用した場合、浮上用の希土類磁石と十分な距離を離さなければ吸引力が生じて浮上に悪影響を与える可能性がある。また、チューブを金属製にした場合、走行時にリニアモータから生じる磁場で管壁に誘導電流が生じて、IH調理器のように発熱する可能性がある。

脚注[編集]

[脚注の使い方]
  1. ^ a b Hyperloop Alpha”. 2020年12月20日閲覧。
  2. ^ a b Opgenoord. “How does the aerodynamic design implement in hyperloop concept?”. Mechanical Engineering. MIT - Massachusetts Institute of Technology. 2019年9月16日閲覧。
  3. ^ Ranger. “What is Hyperloop? Everything you need to know about the race for super-fast travel” (英語). ZDNet. 2020年4月18日閲覧。
  4. ^ Pando Monthly presents a fireside chat with Elon Musk”. pando.com. PandoDaily (2012年7月13日). 2017年7月15日閲覧。
  5. ^ Bilton, Nick (2013年8月15日). “Could the Hyperloop Really Cost $6 Billion? Critics Say No” (英語). Bits Blog. 2020年12月20日閲覧。
  6. ^ Hawkins (2016年6月18日). “Here are the Hyperloop pods competing in Elon Musk's big race later this year”. The Verge. 2016年10月19日閲覧。
  7. ^ Etherington, Darrell (2016年9月2日). “Here's a first look at the SpaceX Hyperloop test track”. TechCrunch. https://techcrunch.com/2016/09/02/heres-a-first-look-at-the-spacex-hyperloop-test-track/ 
  8. ^ Virgin Hyperloop hosts first human ride on new transport system”. The Times of India (2020年11月9日). 2020年11月10日閲覧。
  9. ^ First passengers travel in Virgin's levitating hyperloop pod system”. The Guardian (2020年11月9日). 2020年11月10日閲覧。
  10. ^ Elon Musk speaks at the Hyperloop Pod Award Ceremony. YouTube.com. 30 January 2016. 2016年2月2日閲覧
  11. ^ Flankl, Michael; Wellerdieck, Tobias; Tüysüz, Arda; Kolar, Johann W. (November 2017). “Scaling laws for electrodynamic suspension in high-speed transportation”. IET Electric Power Applications 12 (3): 357–364. doi:10.1049/iet-epa.2017.0480. https://www.pes-publications.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/22_Scaling_laws_for_electrodynamic_suspension_Flankl_accepted-version.pdf 2018年2月2日閲覧。. 
  12. ^ Energy Efficiency of an Electrodynamically Levitated Hyperloop Pod. Energy Science Center. 29 November 2017. 2018年2月2日閲覧
  13. ^ Word Mark HYPERLOOP”. U.S. Patent and Trademark Office. 2017年9月10日閲覧。
  14. ^ Muoio, Danielle (2017年8月17日). “Everything we know about Elon Musk's ambitious Hyperloop plan”. Business Insider. http://www.businessinsider.com/elon-musk-hyperloop-plan-boring-company-2017-8 2017年9月10日閲覧。 
  15. ^ Chee, Alexander (2015年11月30日). “The Race to Create Elon Musk's Hyperloop Heats Up”. Wall Street Journal. https://www.wsj.com/articles/the-race-to-create-elon-musks-hyperloop-heats-up-1448899356 2016年1月21日閲覧。 
  16. ^ Lee, Dave (2016年5月14日). “Magnetic Hyperloop pod unveiled at MIT”. BBC. https://www.bbc.com/news/technology-36292467 2017年2月1日閲覧。 
  17. ^ “Student group from Technical University of Munich sets new Hyperloop speed record and wins second SpaceX Pod Competition” (プレスリリース), (2017年8月28日), https://tumhyperloop.de/wp-content/uploads/2019/06/20170828_Hyperloop_Pod_Competition_II_english.pdf 2019年11月16日閲覧。 
  18. ^ Hyperloop One Goes Farther and Faster Achieving Historic Speeds” (英語). Hyperloop One. 2018年4月16日閲覧。
  19. ^ “Here are the big winners from Elon Musk's Hyperloop competition”. Business Insider. http://www.businessinsider.com/hyperloop-competition-spacex-elon-musk-warr-winners-2017-8?IR=T 2018年4月16日閲覧。 
  20. ^ Hawkins (2018年7月22日). “WARR Hyperloop pod hits 284 mph to win SpaceX competition” (英語). The Verge. 2019年12月4日閲覧。
  21. ^ TUM Hyperloop by NEXT Prototypes e.V.” (英語). 2019年12月4日閲覧。
  22. ^ Hyperloop” (英語). SpaceX (2015年6月8日). 2019年12月4日閲覧。
  23. ^ Hyperloop Power Supply and Generation
  24. ^ the inevitable hyperloop thread
  25. ^ Hyperloop Technologies
  26. ^ news.ycombinator.com
  27. ^ 時速1200kmで走る「ハイパーループ構想」が一歩前進、その仕組みは磁石を特殊な「ハルバック配列」に並べて浮上することにアリ
  28. ^ Hyperloop Transportation Technologies, Inc. Reveals Hyperloop™ Levitation System
  29. ^ Hyperloop Transportation Technologies Picks Passive Levitation for Pods - IEEE Spectrum

関連項目[編集]

外部リンク[編集]

リニアモータ方式\磁気浮上方式 電磁吸引方式 電磁誘導方式
支持・案内分離式 支持・案内兼用式
地上一次リニア同期モータ トランスラピッド(TR-05〜、ドイツ)
M-Bahn(旧西ドイツ)
CM1(中国)
  超電導リニア(日本)
EET(旧西ドイツ)
MAGLEV 2000(アメリカ合衆国)
車上一次リニア誘導モータ KOMET(旧西ドイツ)
EML(日本)
HSST(日本)
バーミンガムピープルムーバ(イギリス)
トランスラピッド(TR-02・TR-04、旧西ドイツ)
トランスアーバン(旧西ドイツ)
ROMAG(アメリカ合衆国)
 
推進方式未定
(リニアモータも可能)
インダクトラック(アメリカ合衆国)