Mycket snabba höghastighetståg måste lösa problemet med luftmotstånd. Transportkonceptet hyperloop kan förenklat beskrivas som höghastighetståg som skickas med rörpost istället för att färdas på räls. I kraft av höga hastigheter kombinerade med relativt låga kostnader och miljösmart konstruktion och drift, är förhoppningen att det i framtiden ska etablera sig som ett femte transportsätt. Nu planeras pilotprojekt – och ett kan hamna i Sverige.

Tåg, båtar, bilar och flygplan. Transportnätverken byggs upp av olika transportsätt som alla har sina begränsningar. Sjöfart är långsamt. Flyg är snabbt men dyrt. Bilar ger flexibilitet till priset av samordning. Tåg kan vara utsläppseffektivt men är infrastrukturkrävande. Ett sätt att transportera människor och varor som förmår vara utsläppsfritt men ändå kan vara både snabbt och kostnadseffektivt skulle få stor betydelse, både för miljön och för att knyta ihop regioner, marknader och människor ännu effektivare.

Luftmotståndet sätter gränser

Den spårbundna trafiken är lättare att elektrifiera än flyg, och att styra över trafikvolymer dit är en naturlig utgångspunkt i jakten på utsläppsbegränsningar. Den har också blivit snabbare – men det är långt till flygets hastigheter. När fordon når höga hastigheter blir friktion och luftmotstånd påtagliga hinder. Flygtrafiken löser det genom att färdas på hög höjd där luften är tunnare. Att lösa det på marken kräver andra åtgärder.

Höghastighetståg infördes först i Japan 1964, mellan Tokyo och Osaka, och sedan dess har höghastighetsbanor byggts ut till hela järnvägsnät både där och i många andra länder. Höghastighetsbanorna måste byggas med större kurvradier för att tillåta trafik upp mot 350 kilometer i timmer, och kräver därför ofta separat spårläggning och därmed stora investeringar.

Magnetsvävtåg och vacuumtåg

Sedan finns det tåg som är snabbare än så. Då handlar det i regel om svävtåg (maglev), som eliminerar rullmotståndet från hjulen genom att färdas längs en styrande bana upplyfta av magnetfält, som samtidigt driver fram dem – så kallad magnetisk levitation. Det enda kommersiella magnetsvävtåg som är i drift, i Shanghai i Kina, når 430 km/h. Vid den hastigheten förbrukar luftmotståndet hela fyra femtedelar av framdrivningsenergin.

Vacuumtåg (vactrain) är nästa steg: en ännu orealiserad idé, som bygger på att eliminera även luftmotståndet genom att placera magnetsvävtåget inuti ett rör där vacuum eller nära vacuum råder. Det skulle öppna för dramatiska hastighetsökningar – det har spekulerats i möjliga hastigheter uppemot 8000 km/h. Till de mer svindlande förslagen hör Atlantentunneln – en tänkt sträckning mellan New York och London, där vacuumtåg skulle färdas i ett rör förankrat flytande 50 meter under ytan. Restiden från ändpunkt till ändpunkt skulle bli mindre än timme.

Det finns förstås ett antal tekniska utmaningar med ett sådant projekt, och visionen om vacuumtåg i allmänhet har hittills stupat på oöverstigliga kostnader och att det med dagens teknologi är orimligt svårt att upprätthålla vacuum i tunnelröret över längre sträckor.

Hyperloop – uppförstorad rörpost

I likhet med vacuumtåg bygger konceptet Hyperloop på tanken att köra tåg i rör. Däremot skulle tåget inte vara magnetiskt leviterat, och röret behöver inte hålla vacuum. Istället kan det liknas vid en uppförstorad variant av rörpost.

Rörpost är ett beprövat system för att skicka saker från en plats till en annan genom att stoppa dem i kapslar som skjuts iväg med tryckluft genom en rörledning. Det har ingått i postsystemet i många storstäder – i Paris fanns till exempel ett nät omfattande nära 50 mil rör.

Idag används rörpost på många sjukhus, för att transportera exempelvis prover och provsvar. Moderna system har patroner med transpondrar som kommunicerar trådlöst med en server, så att hela systemet kan övervakas och administreras digitalt, och stationer med elektronisk inloggning. Både Lunds lasarett och Danderyds sjukhus har nyligen gjort stora investeringar i nya rörpostsystem. Det senare, med 100 stationer, uppskattas exempelvis spara in 50 tjänster som annars skulle behövas för att gå med gods mellan avdelningarna.

För små kapslar med låga vikter fungerar det bra. Men att skala upp kapslarna så att de kan frakta både personer och gods kräver en annan framdrivning och en annan miljö i röret.

Snabbare än flygtrafik

För att minska luftmotståndet pumpas röret till lågt lufttryck – storleksordningen en millibar, jämförbar med atmosfären på 50 kilometers höjd. Kapslarna är då tänkta att kunna transporteras i 1100 km/h – nära ljudhastigheten (motsvarande Stockholm – Göteborg på omkring en halvtimme).

Kapslarna drivs fram av acceleratorer i form av linjära induktionsmotorer inbyggda i tunneln och utplacerade med cirka fem mils avstånd, som också ger möjlighet att accelerera och bromsa till lämplig hastighet för varje segment. Däremellan glider kapslarna passivt, svävande på millimetertjocka luftkuddar.

Trots det låga utgångstrycket kommer ett tryck att byggas upp framför den framrusande kapseln. För att få bukt med det är idén att placera en eldriven fläkt och kompressor i kapselns nos, som aktivt flyttar luft förbi kapseln och samtidigt skapar luftkudden som kapseln glider på. Kapseln förses med ett batteripack ombord som driver fläkten, medan framdrivningen alltså sker helt och hållet av motorerna i röret. Tunneln byggs av stålrörsmoduler, som föreslås vila på pelare och täckas av solceller för att förse acceleratorerna med energi.

Ett open source-projekt

Det ursprungliga konceptet för Hyperloop är framlagt av entreprenören Elon Musk, grundaren av företagen Tesla Motors och Space X.

Musk presenterade 2013 ett dokument med beskrivning av den tänkta tekniken och en kalkyl för en bana från San Francisco till Los Angeles – ett exempel på den typiska sträckning Hyperloop är avsett för: medellånga avstånd med stora trafikvolymer. Kostnaden uppskattades till mindre än tio procent av kostnaden för traditionell höghastighetsjärnväg. Musk själv avsåg dock inte att gå vidare med projektet; istället beskrevs idén som ett open source-projekt för andra att bygga vidare på.

Konceptet börjar bli verklighet

Åtminstone två företag, Hyperloop Transportation Technologies och Hyperloop Technologies, har startats utifrån konceptet. En fem kilometer lång testbana håller för närvarande på att byggas i Nevada, och en kommersiell bana planeras att öppna 2020. Ytterligare tre testbanor är planerade.

Hyperloop technologies har med särskild hänvisning till den svenska innovationstraditionen uttryckt intresse för att placera en testbana i Sverige. Förbindelsen skulle gå mellan Norrtälje och Åbo via Åland, och en förstudie är tänkt att presenteras nästa höst.

Mycket arbete återstår innan Hyperloop är i drift, och om konceptet håller vad det lovar återstår att se. Klart är att det finns utrymme för snabbare, miljösmartare marktransporter – men också många innovationsspår som leder mot framtidens transportsätt.

Artikeln publicerad februari 2016