Ce se întâmplă dacă ai putea călători de la New York la Los Angeles în puțin sub șapte ore fără să urci într-un avion? Ar putea fi posibil într-un tren Maglev.
Maglev – prescurtare pentru levitație magnetică – trenurile își pot urmări rădăcinile către tehnologia pionierată la Laboratorul Național Brookhaven. James Powell și Gordon Danby de la Brookhaven au primit primul brevet pentru un design de tren cu levită magnetică la sfârșitul anilor 1960. Ideea i-a venit lui Powell în timp ce stătea într-un blocaj de trafic, crezând că trebuie să existe o modalitate mai bună de a călători pe uscat decât mașinile sau trenurile tradiționale. El a visat ideea de a folosi magneți supraconductori pentru a levita un vagon de tren. Magneții supraconductori sunt electromagneti care sunt răciti la temperaturi extreme în timpul utilizării, ceea ce crește dramatic puterea câmpului magnetic.
Primul tren Maglev supraconductor de mare viteză operat comercial a fost deschis în Shanghai în 2004, în timp ce altele sunt în funcțiune în Japonia și Coreea de Sud. În Statele Unite, sunt explorate o serie de rute pentru a conecta orașe precum Baltimore și Washington, D.C.
În Maglev, magneții supraconductori suspendă un vagon de tren deasupra unei căi de ghidare din beton în formă de U. La fel ca magneții obișnuiți, acești magneți se resping unul pe celălalt atunci când polii care se potrivesc se confruntă unul cu celălalt.
„Un vagon de tren Maglev este doar o cutie cu magneți pe cele patru colțuri „, spune Jesse Powell, fiul inventatorului Maglev, care lucrează acum cu tatăl său. Este puțin mai complex de atât, dar conceptul este simplu. Magneții folosiți sunt supraconductori, ceea ce înseamnă că atunci când sunt răcite la mai puțin de 450 de grade Fahrenheit sub zero, pot genera câmpuri magnetice de până la 10 ori mai puternice decât electromagnetii obișnuiți, suficient pentru a suspenda și propulsa un tren.
Aceste câmpuri magnetice interacționează cu bucle metalice simple amplasate în pereții de beton ai căii de ghidare Maglev. Buclele sunt realizate din materiale conductoare, cum ar fi aluminiu, iar atunci când un câmp magnetic trece, creează un curent electric care generează un alt câmp magnetic.
Trei tipuri de bucle sunt setate în ghidaj la intervale specifice pentru a realiza trei sarcini importante: una c repetă un câmp care face ca trenul să plutească la aproximativ 5 centimetri deasupra căii de ghidare; o secundă menține trenul orizontal stabil. Ambele bucle folosesc repulsie magnetică pentru a menține vagonul în locul optim; cu cât se îndepărtează mai departe de centrul căii de ghidare sau cu cât este mai aproape de fund, cu atât mai multă rezistență magnetică îl împinge înapoi pe pistă.
Al treilea set de bucle este un sistem de propulsie rulat de curent alternativ. Aici, atât atracția magnetică, cât și repulsia sunt folosite pentru a muta vagonul de-a lungul căii de ghidare. Imaginați-vă cutia cu patru magneți – unul pe fiecare colț. Colțurile din față au magneți cu poli nordici orientați spre exterior, iar colțurile din spate au magneți cu poli sudici spre exterior. Electrizarea buclelor de propulsie generează câmpuri magnetice care atât trag trenul înainte din față, cât și îl împing înainte din spate.
Acest design cu magnet plutitor creează o călătorie lină. Chiar dacă trenul poate parcurge până la 375 mile pe oră, un călăreț suferă mai puține turbulențe decât pe trenurile cu roți din oțel tradiționale, deoarece singura sursă de frecare este aerul.
Un alt mare beneficiu este siguranța. Trenurile Maglev sunt „conduse” de calea de ghidare electrică. Orice două trenuri care călătoresc pe aceeași rută nu se pot prinde și se prăbușesc unul pe celălalt deoarece toate sunt alimentate pentru a circula cu aceeași viteză. În mod similar, deraierile tradiționale ale trenurilor care apar din cauza virajelor prea repede nu se poate întâmpla cu Maglev. Cu cât un tren Maglev devine din poziția sa normală între pereții ghidajului, cu atât devine mai puternică forța magnetică care îl împinge înapoi în loc.
Această caracteristică de bază este ceea ce este cel mai interesant lui Jesse Powell. „Cu Maglev, nu există șofer. Vehiculele trebuie să se deplaseze acolo unde le trimite rețeaua. Aceasta este fizica de bază. Deci, acum că avem algoritmi computerizați pentru rutarea lucrurilor foarte eficient, am putea schimba programarea întregii rețele din mers. Aceasta duce la un sistem de transport mult mai flexibil în viitor ”, a spus el.
Deși această tehnologie interesantă nu este desfășurată astăzi în Statele Unite, dacă Powell și echipa sa își fac calea, într-o zi s-ar putea să vă deplasați către următoarea destinație.
Editor Notă: Această postare a fost scrisă de un scriitor științific la Laboratorul Național Brookhaven, unul dintre cele 17 laboratoare naționale ale Departamentului Energiei.