Trung Quốc lần đầu thử nghiệm thành công tàu siêu tốc Hyperloop, có thể 'bay trên mặt đất' với tốc độ 1000km/h

Theo đó, đây cũng là lần đầu tiên hệ thống tàu siêu tốc sử dụng công nghệ hyperloop tại Trung Quốc được thử nghiệm thành công, vốn mang tới rất nhiều ưu điểm so với công nghệ tàu cao tốc thông thường. 

Cụ thể, công nghệ đệm từ sẽ giúp loại bỏ ma sát khi tàu di chuyển, giúp tàu vận hành trơn tru hơn. Trong khi đó, việc vận hành tàu trong đường ống chân không có lực ma sát thấp giúp hạn chế lực cản và tiếng ồn. Khi vận hành, các toa tàu chở hành khách và hàng hoá sẽ được đưa vào bên trong hệ thống làn ống. 

Bên trong ống, toàn bộ không khí được hút ra ngoài, cho phép tàu đi với tốc độ siêu nhanh mà mức tiêu thụ năng lượng thấp trong môi trường gần như chân không. Đây được coi là những điểm cộng của công nghệ hyperloop.

Ở thời điểm hiện tại, nguyên mẫu tàu đệm từ đã thực hiện ba lần chạy thử nghiệm tại một đường ống thử nghiệm đệm từ siêu dẫn ở Đại Đồng, tỉnh Sơn Tây (Trung Quốc). Kết quả thử nghiệm cho thấy, tàu đệm từ tốc độ siêu cao này đã hoạt động bình thường khi tốc độ tàu vượt quá 50km/h trên tuyến đường thử nghiệm.

Nó cũng kiểm chứng một số công nghệ quan trọng, song song với việc xác minh độ tin cậy, vận hành chính xác của hệ thống tàu đệm từ tốc độ siêu cao. Ở thời điểm hiện tại, đường ống chân không dùng để thử nghiệm chỉ dài 1,24 dặm (2 km). Nó dự kiến sẽ được mở rộng đến 37 dặm (60 km) trong vài năm tới, trong ba giai đoạn.

Nhóm nghiên cứu tại Tập đoàn Khoa học và Công nghiệp Hàng không Vũ trụ Trung Quốc (CASIC) hy vọng, nếu được phát triển thành công, tàu siêu tốc sử dụng công nghệ hyperloop có thể chở hành khách và hàng hóa với tốc độ 621 dặm/h (1.000 km/h) hoặc nhanh hơn trong ống gần chân không. Với tốc độ này, tàu đệm từ chạy trong đường ống chân không "như bay trên mặt đất", ngang ngửa với tốc độ của máy bay.

Theo Thời báo Hoàn Cầu, việc phát triển tàu đệm từ của Trung Quốc được hưởng lợi nhờ vào tốc độ phát triển nhanh chóng các loại vật liệu công nghiệp mới tại nước này. Đơn cử, các đường ray tàu đệm từ cần sử dụng loại thép có độ thấm từ tính thấp hay phản ứng chậm với từ trường nhằm tránh khả năng tạo ra dòng điện xoáy, vốn có thể gây thất thoát năng lượng trong quá trình vận hành.

So với nhiều quốc gia khác, Trung Quốc hiện đang vận hành mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới, với tổng chiều dài hơn 26.000 dặm (42.000 km). Chính phủ có những kế hoạch đầy tham vọng nhằm tăng tốc độ tối đa của các đoàn tàu lên 248 dặm/h (400 km/h) trong hai năm tới.

Do đó, nước này đã đầu tư rất nhiều vào công nghệ hyperloop. Vào tháng 10 năm 2022, các nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc Trung Quốc cũng đã hoàn thành thành công cuộc thử nghiệm hệ thống tàu giống Hyperloop trong bên trong một ống chân không.

Nhiều ưu điểm, nhưng vẫn còn nhiều rào cản

Cũng phải nói thêm rằng, ý tưởng về công nghệ Hyperloop không hề mới, khi nó đã được nhen nhóm từ năm 2012 bởi tỷ phú công nghệ Elon Musk, Vào thời điểm đó, người sáng lập SpaceX đã phát triển The Boring Company để biến ý tưởng này thành hiện thực. Sau đó, tỷ phú Richard Branson, nhà sáng lập của Virgin Galactic, cũng đã thành một công ty nghiên cứu và phát triển công nghệ hyperloop của riêng mình, mang tên Hyperloop One (sau này đổi tên thành Virgin Hyperloop)

Tuy nhiên, kể từ đó, cả hai công ty này đều phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật và gánh nặng tài chính.

Theo đó, vấn đề chi phí khi vận hành Hyperloop chính là bài toán cần phải giải quyết đầu tiên. Năm 2013, CEO của SpaceX Elon Musk ước tính chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng (bao gồm đường ống, cầu, đường hầm, mua đất…) vào khoảng 19 triệu USD mỗi km cho tuyến Hyperloop dài 500km, nối giữa Los Angeles - San Francisco. 

Tuy nhiên sau đó, chi phí ước tính ngày càng đội giá. Theo tài liệu nội bộ của Virgin Hyperloop được tạp chí Forbes (Mỹ) có được vào năm 2016, chi phí để xây dựng 1km đường hầm hyperloop ngốn tới 100 triệu USD. Vào tháng 8-2020, nghiên cứu khả thi sơ bộ về tàu Hyperloop của Bộ Giao thông vận tải Canada kết luận chi phí 56 triệu USD trên mỗi km cho tuyến đường Calgary - Edmonton dài 300km.

Ngoài ra, còn nhiều vấn đề khác để công nghệ Hyperloop trở nên khả thi. Chẳng hạn, tốc độ khoảng 1.000km/h của tàu Hyperloop chỉ là tốc độ lý thuyết được tính toán dựa trên giả định tuyến đường thẳng không có cua gấp khúc. Với tốc độ gần bằng vận tốc âm thanh, các khúc cua trong đường hầm chân không phải dài hàng trăm km mới có thể chịu được hiệu ứng ly tâm khi tàu di chuyển. 

Ngoài ra, vấn đề an toàn của hành khách khi tàu gặp sự cố cũng là điều cần tính tới, đơn cử như phương án sơ tán hành khách khỏi đường ống chân không, vốn không có không khí. Chưa kể đến, khi tàu Hyperloop chạy với tốc độ đến 1.000km/h, nếu xảy ra trường hợp cần phanh khẩn cấp, tàu sẽ thay đổi tốc độ như thế nào. 

Cuối cùng, số lượng hành khách mà tàu Hyperloop có thể chở ít hơn đáng kể so với tàu cao tốc thông thường.  Theo lý thuyết, tàu Hyperloop chở được 1.000 hành khách mỗi giờ,  thấp hơn 20 lần so với tàu cao tốc (đạt 20.000 hành khách mỗi giờ). Với số lượng khách có thể chở ít như vậy, rất khó để tàu Hyperloop có được giá vé cạnh tranh với hàng không, trong khi chi phí vận hành của loại tàu này quá tốn kém.

Tham khảo Interesting Engineering / Wikipedia