Entä jos voisit matkustaa New Yorkista Los Angelesiin vajaassa seitsemässä tunnissa nousematta lentokoneeseen? Se voisi olla mahdollista Maglev-junalla.
Maglev – lyhenne sanoista magneettinen levitaatio – junat voivat jäljittää juurensa Brookhavenin kansallisen laboratorion edelläkävijäksi. Brookhavenin James Powell ja Gordon Danby saivat ensimmäisen patentin magneettisesti levitetusta junamallista 1960-luvun lopulla. Idea tuli Powellille, kun hän istui ruuhkassa ajatellen, että maalla matkustamiseen on oltava parempi tapa kuin autoilla tai perinteisillä junilla. Hän haaveili ajatuksesta käyttää suprajohtavia magneetteja junavaunun levitoimiseksi. Suprajohtavat magneetit ovat sähkömagneetteja, jotka jäähdytetään käytön aikana äärimmäisiin lämpötiloihin, mikä lisää dramaattisesti magneettikentän tehoa.
Ensimmäinen kaupallisesti käytettävä nopea superjohtava Maglev-juna avattiin Shanghaissa vuonna 2004, kun taas muut ovat toiminnassa Japanissa ja Etelä-Koreassa. Yhdysvalloissa etsitään useita reittejä Baltimoren ja Washington DC: n kaltaisten kaupunkien yhdistämiseksi.
Maglevissä suprajohtavat magneetit ripustavat junavaunun U-muotoisen betoniradan yläpuolelle. Tavallisten magneettien tavoin nämä magneetit hylkäävät toisensa, kun vastaavat pylväät ovat vastakkain.
”Maglev-junavaunu on vain laatikko magneetteja neljässä kulmassa ”, sanoo Jesse Powell, Maglevin keksijän poika, joka työskentelee nyt isänsä kanssa. Se on hieman monimutkaisempi, mutta konsepti on yksinkertainen. Käytetyt magneetit ovat suprajohtavia, mikä tarkoittaa, että kun he jäähdytetään alle 450 Fahrenheit-asteeseen nollan alapuolelle, ne voivat tuottaa jopa 10 kertaa voimakkaampia magneettikenttiä kuin tavalliset sähkömagneetit, riittävästi ripustamaan juna ja ajaa sitä eteenpäin. Silmukat on valmistettu johtavista materiaaleista, kuten alumiinista, ja kun magneettikenttä liikkuu ohi, se luo sähkövirran, joka tuottaa toisen magneettikentän.
Ohjauskiskoon asetetaan kolmen tyyppisiä silmukoita tietyin välein kolmen tärkeän tehtävän suorittamiseksi: yksi c harjoittelee kenttää, joka saa junan leijumaan noin 5 tuumaa ajoradan yläpuolella; sekunti pitää junan vakaana vaakasuorassa. Molemmissa silmukoissa käytetään magneettista karkotusta pitämään junavaunu optimaalisessa paikassa; mitä kauempana se kulkee ohjaustien keskeltä tai lähempänä pohjaa, sitä suurempi magneettinen vastus työntää sen takaisin raiteilleen.
Kolmas silmukkasarja on propulsiojärjestelmä, jota käytetään vaihtovirralla. Tällöin sekä magneettista vetovoimaa että vastenmielisyyttä käytetään junavaunun liikuttamiseen ajotieltä pitkin. Kuvittele laatikko, jossa on neljä magneettia – yksi kummassakin kulmassa. Etukulmissa on magneetit, joissa pohjoisnavat ovat ulospäin, ja takakulmissa on magneetit, joiden etelänavat ovat ulospäin. Koneistussilmukoiden sähköistäminen tuottaa magneettikenttiä, jotka vetävät junan eteenpäin ja työntävät sitä eteenpäin takaapäin.
Tämä kelluva magneettirakenne luo sujuvan matkan. Vaikka juna voi matkustaa jopa 375 mailia tunnissa, kuljettaja kokee vähemmän turbulenssia kuin perinteisissä teräspyöräjunissa, koska ainoa kitkalähde on ilma.
Toinen suuri etu on turvallisuus. Maglev-junat ”ajavat” moottoroidun ajoradan kautta. Kumpikin sama reitti kulkeva juna ei voi kiinni ja törmää toisiinsa, koska ne kaikki saavat liikkua samalla nopeudella. Vastaavasti perinteiset junan suistumat, joita tapahtuu kaarteissa liian nopeasti ei voi tapahtua Maglevin kanssa. Mitä pidemmälle Maglev-juna pääsee normaalista asemastaan ohjaustien seinien väliin, sitä voimakkaammaksi magneettinen voima työntää sen takaisin paikalleen.
Tämä ydinominaisuus on mielenkiintoisin Jesse Powellille. ”Maglevin kanssa ei ole kuljettajaa. Ajoneuvojen on siirryttävä sinne, missä verkko lähettää ne. Se on fysiikan perusta. Joten nyt, kun meillä on tietokonealgoritmit asioiden reitittämiseen erittäin tehokkaasti, voimme muuttaa koko verkon aikataulua lennossa. Se johtaa paljon joustavampaan kuljetusjärjestelmään tulevaisuudessa ”, hän sanoi.
Vaikka tätä jännittävää tekniikkaa ei ole vielä otettu käyttöön Yhdysvalloissa, jos Powell ja hänen tiiminsä pääsevät tielle, voit joskus kellua seuraavaan määränpäähän.
Toimittajan Huomaa: Tämän viestin on kirjoittanut tiedekirjoittaja Brookhavenin kansallisessa laboratoriossa, joka on yksi energiaministeriön 17 kansallisesta laboratoriosta.