سفر در لوله‌های خلا با سرعت صوت؛‌ ایلان ماسک با هایپرلوپ ترافیک را حذف می‌کند؟

تصور کنید خسته از بوق‌های ممتد و ترافیک کلافه‌کننده‌ی شهر، ناگهان شخصی با یک ایده‌ی علمی‌تخیلی از راه برسد و بگوید: «چرا به‌جای دو بُعد، در سه بعد حرکت نکنیم؟ اما نه در آسمان، بلکه در اعماق زمین!» این شروع ماجرای جنجالی ایلان ماسک با ایده‌ی هایپرلوپ و شرکت بورینگ است.

همه‌چیز از یک طرح جنجالی در سال ۲۰۱۳ شروع شد؛ رویای کپسول‌هایی که در لوله‌های شبه‌خلأ با سرعت ۱۰۰۰ کیلومتربرساعت (حتی سریع‌تر از هواپیما!) به حرکت درمی‌آیند. اما مسیر این ایده از روی کاغذ تا لایه‌های زیرین خاک، با چالش‌های بزرگی روبرو شد. ماسک که در ابتدا رویای سفر بین‌شهریِ فوق‌سریع را داشت، با تأسیس شرکت بورینگ، تمرکزش را روی «ارزان کردن حفاری» گذاشت. او با ابداع دستگاه‌هایی مثل Prufrock که مثل دلفین به زمین شیرجه می‌زنند، سعی کرد صنعت سنتی تونل‌سازی را تکان دهد.

اما امروز، آنچه در واقعیت می‌بینیم، با آن کپسول‌های فضایی فاصله دارد؛ فعلاً فقط خودروهای تسلا هستند که در تونل‌های باریک جابه‌جا می‌شوند. بااین‌حال، پروژه‌ی جدید نشویل در سال ۲۰۲۶، لحظه‌ی تعیین‌کننده برای آینده‌ی این ایده است. حتی اگر تونل‌های هایپرلوپ مشکل ترافیک را کاملاً حل نکنند، قطعاً راه را برای مهندسیِ نوین زیرساخت‌های شهری باز کرده‌اند.

همه چیز با یک وایت‌پیپر جنجالی در اوت ۲۰۱۳ آغاز شد. ایلان ماسک خسته از پروژه‌ی قطار سریع‌السیر کالیفرنیا که آن را کند، گران و ناامیدکننده می‌خواند، سندی ۵۷ صفحه‌ای با عنوان Hyperloop Alpha منتشر کرد.

ماسک در این طرح مدعی شد که پس از هواپیما، قطار، خودرو و کشتی می‌توان فرم پنجم حمل‌ونقل را خلق کرد. هایپرلوپ آلفا، لوله‌ای را به تصویر می‌کشید که هوای داخل آن تا حد نزدیک به خلأ تخلیه شده و کپسول‌هایی سوار بر بالشتک‌های هوا (و بعداً مگلو) درونش با سرعتی بیش از هزار کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کنند.

نکته‌ی مهم اینکه ماسک در آن زمان اعلام کرد که به‌خاطر مسئولیتش در شرکت‌های تسلا و اسپیس‌ایکس، شخصاً وقت کافی برای ساخت این سیستم را ندارد. به همین دلیل ایده را به‌صورت متن‌باز منتشر کرد و از جهانیان خواست تا آن را بسازند.

همین موضوع باعث شد موجی از استارتاپ‌ها مثل Virgin Hyperloop One و HTT شکل بگیرند. اما ماسک که نمی‌توانست از این ایده‌ی جذاب دل بکند، آرام‌آرام نقش خود را از ایده‌پرداز صرف به مجری زیرساخت تغییر داد.

اگر ایده‌ی هایپرلوپ با ایده‌ی سفر بین‌شهری معرفی شد، The Boring Company پاسخ خشمگینانه‌ی ماسک به ترافیک داخل‌شهری بود؛ داستانی که حالا بخشی از فرهنگ عامه‌ی سیلیکون‌ولی است. دسامبر ۲۰۱۶ ماسک که در ترافیک لس‌آنجلس گیر کرده بود، در توییتی نوشت:

ترافیک مرا دیوانه می‌کند. من یک دستگاه حفاری تونل می‌سازم و شروع به کندن می‌کنم...

اغلب فعالین حوزه فناوری این توییت را شوخی تلقی کردند، اما چند ماه بعد بورینگ کمپانی که نامش هم در انگلیسی کمی ایهام دارد، هم به معنی شرکت حفاری و هم شرکت کسل‌کننده، رسماً تأسیس شد.

البته مأموریت بورینگ کمپانی با رؤیای کلاسیک هایپرلوپ یعنی لوله خلأ بین‌شهری تفاوت ظریفی داشت. هدف اصلی این شرکت، کاهش وحشتناک هزینه‌ی تونل‌سازی اعلام شد.

از همین نقطه مسیر ماسک از استارتاپ‌های دیگر جدا شد. آن‌ها روی کپسول کار می‌کردند و ماسک روی سوراخ‌کردن زمین.

وقتی صحبت از هایپرلوپ می‌شود، اغلب مردم تصویر حرکت قطار در لوله را در ذهنشان مجسم می‌کنند، اما در طرح اصلی ایلان ماسک، کپسول‌ها درون لوله‌ای فولادی قرار می‌گیرند که فشار هوای داخل آن تا حدود ۱۰۰ پاسکال یعنی کمتر از ۰٫۱ درصد فشار اتمسفر زمین کاهش‌یافته است.

این محیط شبه‌خلأ باعث می‌شود که نیروی درگ آیرودینامیکی تقریباً به صفر برسد. اسکیدهای زیر کپسول هوا را پمپاژ می‌کنند تا کپسول معلق بماند. شتاب‌دهی نیز توسط موتورهای القایی خطی انجام می‌شود که باید در فواصل مشخصی از لوله نصب شوند.

اما حذف هوا چالش مهندسی بزرگی ایجاد می‌کند که به محدودیت کانتارویچ (Kantrowitz Limit) معروف است.

راه‌حل کلاسیک این است که قطر لوله را بسیار بزرگ بسازیم که البته هزینه‌ی ساخت را نجومی می‌کند. اما طرح هایپرلوپ آلفا پیشنهاد می‌داد که به‌عنوان راه‌حل جایگزین، یک کمپرسور الکتریکی قدرتمند را در دماغه کپسول نصب کنند.

این کمپرسور هوای متراکم‌شده‌ی جلوی کپسول را می‌مکد و بخشی از آن را برای ایجاد نیروی پیشران یا شناوری، به زیر و پشت کپسول هدایت می‌کند.

البته در نسخه‌های مدرن‌تر و تکامل‌یافته‌ی این طرح، سیستم تعلیق بادی که پیچیده و پرهزینه بود، جای خود را به شناوری مغناطیسی (Maglev) داد. اما اصل ماجرا تغییری نمی‌کند و تنها راه رسیدن به سرعت‌های بالای ۱۰۰۰ کیلومتر بر ساعت روی زمین، حرکت در محیطی با فشار تقریباً صفر است؛ سرعتی که قطارهای سریع‌السیر (HSR) یا مگلوهای معمولی به‌دلیل برخورد با دیوار هوا هرگز به آن نخواهند رسید.

در نگاه اول، ساخت لوله روی پایه‌های بتنی هزینه‌ی کمتری دارد و این سؤال را ایجاب می‌کند که چرا باید چنین سیستمی را زیر زمین توسعه داد. فاکتورهای تعیین‌کننده را در این بخش می‌توانیم فیزیک، شهرسازی و امنیت بدانیم.

در وهله‌ی اول، برای وسیله‌ای که با سرعت صوت حرکت می‌کند، پایداری محیطی اهمیتی حیاتی دارد. روی زمین تغییرات دما باعث انقباض و انبساط خطرناک لوله‌های فولادی می‌شود درحالی‌که زیر زمین، این چالش حرارتی را مدیریت‌پذیر می‌کند.

به‌علاوه، باید به شعاع گردش نیز توجه کنیم: هرچقدر سرعت بالاتر رود، شعاع قوس پیچ باید بزرگ‌تر باشد تا نیروی گریزازمرکز به مسافران آسیب نزند. در محیط شهری متراکم، امکان ساخت مسیرهای مستقیم طولانی روی زمین وجود ندارد، اما در عمق زمین، می‌توان خطوط مستقیم را فارغ از خیابان‌های نامرتب روی سطح، طراحی کرد.

یکی از بزرگ‌ترین مشکلات تونل سازی در جهان، کندی و هزینه‌ی بسیار بالای آن است، به همین دلیل ایلان ماسک پیش‌تر گفته بود که حلزون باغچه ۱۴ برابر سریع‌تر از دستگاه‌های حفاری تونل (TBM) فعلی حرکت می‌کند.

شرکت بورینگ کمپانی با هدف پشت سرگذاشتن این مانع وارد میدان شد و تمرکز خود را روی دستگاه‌های اختصاصی‌اش با نام Prufrock گذاشت. نسل سوم این دستگاه که اکنون عملیاتی شده، دو ویژگی انقلابی دارد که قواعد بازی را تغییر می‌دهد.

شیرجه دلفینی (Porpoising): در روش سنتی، برای شروع حفاری ابتدا باید چاهی عمیق و بزرگ حفر کنند تا دستگاه TBM با جرثقیل‌های غول‌پیکر به پایین فرستاده شود؛ فرآیندی که ماه‌ها طول می‌کشد و میلیون‌ها دلار هزینه دارد. در عوض دستگاه Prufrock طراحی شده تا مثل دلفین عمل کند.

حفاری پیوسته: دستگاه‌های سنتی نیمی از زمان را صرف کندن می‌کنند و نیمی دیگر را صرف نصب دیواره‌های بتنی؛ اما Prufrock طراحی شده تا این دو کار را هم‌زمان انجام دهد. بورینگ کمپانی ادعا می‌کند می‌تواند تا ۱٫۶ کیلومتر در هفته حفاری کند؛ عددی که در صنعت تونل‌سازی شبیه به معجزه است.

این فناوری‌ها باعث شده‌اند که بورینگ کمپانی ادعا کند هزینه حفر هر مایل تونل را از حدود ۱ میلیارد دلار (میانگین پروژه‌های مترو در آمریکا) به کمتر از ۱۰ میلیون دلار رسانده است. البته، باید دید این ارزانی در پروژه‌های واقعی و در مقیاس‌های پیچیده‌تر زمین‌شناسی هم دوام می‌آورد یا خیر.

اگر امروز به لاس‌وگاس سفر کنید و سراغ سیستم حمل‌ونقل آینده را بگیرید، شما را به مرکز کنوانسیون لاس‌وگاس (LVCC) راهنمایی می‌کنند، جایی که با تنها پروژه‌ی تجاری و عملیاتی بورینگ کمپانی یعنی Vegas Loop روبرو می‌شوید.

اما آنچه می‌بینید، شباهت کمی به وعده‌های اولیه دارد. خبری از کپسول‌های نقره‌ای شناور در خلأ نیست. لوپ وگاس در واقع شبکه‌ای از تونل‌های باریک با قطر حدود ۳٫۶ متر است که خودروهای تسلا مدل X و Y با راننده‌های انسانی در آن حرکت می‌کنند.

به لحاظ فنی این سیستم فعلاً حدود ۲٫۷ کیلومتر طول دارد و سه ایستگاه را به هم وصل می‌کند. به‌علاوه درحالی‌که وعده‌ی اولیه جابه‌جایی ۴۴۰۰ نفر در ساعت بود، تست‌های مستقل نشان داده‌اند که ظرفیت واقعی در اوج ترافیک به‌سختی به نیمی از این عدد می‌رسد.

بااین‌حال، بورینگ کمپانی تسلیم نشده است. آن‌ها مجوز گسترش این شبکه به ۶۵ مایل (حدود ۱۰۵ کیلومتر) را دریافت کرده‌اند تا فرودگاه Harry Reid و هتل‌های معروف بلوار استریپ را به هم وصل کنند.

در کنار موفقیت نسبی وگاس، باید به پروژه‌هایی اشاره کرد که هرگز از روی کاغذ بلند نشدند. تونل شیکاگو که قرار بود مرکز شهر را به فرودگاه O'Hare وصل کند و پروژه بالتیمور-واشنگتن، در پیچ‌وخم بروکراسی اداری و ابهامات زیست‌محیطی ناپدید شدند.

از همه مهم‌تر، سرنوشت تلخ Hyperloop One (ویرجین سابق) است. این شرکت که جدی‌ترین رقیب و مجری ایده‌ی اصلی ماسک بود و حتی در سال ۲۰۲۰ اولین تست انسانی را با کپسول پگاسوس انجام داد، در پایان سال ۲۰۲۳ رسماً اعلام ورشکستگی کرد و دارایی‌هایش حراج شد.

آیا این پروژه‌ها واقعاً هایپرلوپ  بودند؟

بسیاری از رسانه‌ها و حتی طرفداران، واژه‌های Hyperloop و Loop را به جای هم استفاده می‌کنند، در حالی که این دو از زمین تا آسمان با هم فرق دارند. بیایید این ابهام را یک‌بار برای همیشه حل کنیم:

منتقدان معتقدند ایلان ماسک با زیرکی تمام، برندینگ هایپرلوپ را که نماد سرعت و تکنولوژی بود، به پروژه لوپ که عملاً یک جاده‌ی زیرزمینی اختصاصی برای تسلا است، منتقل کرد.

این تغییر ماهیت اگرچه از نظر مهندسی ساده‌تر و قابل‌اجراتر است، اما دیگر آن انقلاب حمل‌ونقلی نیست که قرار بود جایگزین هواپیما و قطار شود. چیزی که الان در وگاس می‌بینیم، بیشتر شبیه به تاکسی اینترنتی زیرزمینی است تا قطار خلأ.

اگر فرض کنیم بخواهیم همان هایپرلوپ واقعی (لوله خلأ بین‌شهری) را بسازیم، هنوز با دیوارهای بتنی فیزیک برخورد می‌کنیم که حتی ایلان ماسک هم نتوانسته آن‌ها را بشکند:

۱. انقباض و انبساط حرارتی: یک لوله فولادی به طول ۵۰۰ کیلومتر، با تغییر دمای روز و شب، صدها متر تغییر طول می‌دهد. در خطوط لوله نفت، از اتصالات خمیده (Expansion Loops) استفاده می‌شود تا این تغییر طول را جبران کنند.

اما در هایپرلوپ که کپسول با سرعت ۱۰۰۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کند، مسیر باید کاملاً مستقیم باشد. استفاده از درزهای انبساط که بتوانند هم‌زمان تغییر طول را تحمل کنند و خلأ کامل را بدون نشتی حفظ نمایند، چالش مهندسی عظیمی به‌شمار می‌رود.

۲. ایمنی و تخلیه اضطراری: تصور کنید در یک لوله با فشار نزدیک به خلأ گیر کرده‌اید. اگر آتش‌سوزی رخ دهد یا کپسول خراب شود، مسافران نمی‌توانند پیاده شوند؛ چون در محیط بیرون کپسول هوایی برای تنفس وجود ندارد.

۳. تلورانس میلیمتری در مقیاس کیلومتری: برای شناوری مغناطیسی در سرعت بالا، فاصله بین کپسول و دیواره لوله بسیار کم است. نشست زمین، زلزله‌های خفیف یا حتی تکان‌های طبیعی خاک می‌تواند این تراز را به هم بزند و به فاجعه منجر شود. نگهداری صدها کیلومتر لوله با دقت میلیمتری، هزینه‌ی عملیاتی را سرسام‌آور می‌کند.

حتی زیباترین مهندسی دنیا هم اگر توجیه اقتصادی نداشته باشد، محکوم به شکست خواهد بود. ایلان ماسک می‌گوید بورینگ کمپانی هزینه‌ی حفاری را به کسری از استانداردهای جهانی رسانده؛ اما آیا این ادعا در مقیاس شهری هم صادق است؟

در پروژه‌های مترو، حفر تونل تنها حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد هزینه کل پروژه است. بخش عمده‌ی هزینه صرف ساخت ایستگاه‌های عظیم، سیستم‌های تهویه، خروج اضطراری و تملک زمین می‌شود.

سیستم لوپ ایلان ماسک شاید تونل ارزان‌تری داشته باشد، اما برای رسیدن به ظرفیت بالا، به صدها ایستگاه کوچک مثل ایستگاه اتوبوس نیاز دارد. مدیریت و نگهداری هزاران ایستگاه کوچک در سطح شهر، معضلی لجستیکی محسوب می‌شود که هزینه‌های عملیاتی را به‌شدت بالا می‌برد.

نکته‌ی دیگر اینکه یک خط متروی معمولی می‌تواند در هر ساعت ۲۰ تا ۵۰ هزار نفر را در هر جهت جابه‌جا کند. ظرفیت سیستم لوپ وگاس در خوش‌بینانه‌ترین حالت و اگر خودروهای تسلا پشت‌سرهم و بدون توقف بروند به‌زحمت به ۴ هزار نفر می‌رسد.

مهندسان حمل‌ونقل و شهرسازان نیز به تقاضای القایی اشاره می‌کنند. قانون نانوشته‌ی ترافیک می‌گوید اگر جاده بسازید، ماشین‌ها می‌آیند.

اضافه کردن لایه‌های جدید تونل برای خودروهای شخصی حتی اگر الکتریکی باشند، ترافیک را حل نمی‌کند؛ بلکه فقط آن را از روی زمین به زیر زمین انتقال می‌دهد و مردم را تشویق می‌کند بیشتر از خودروی شخصی استفاده کنند.

درحالی‌که گردوخاک پروژه‌های لغوشده احداث لوپ در شیکاگو و لس‌آنجلس تا حدی خوابیده و قرارداد ۲۰۲۶ با اداره راه‌وترابری دبی روشن‌ترین چشم‌انداز بورینگ کمپانی به‌شمار می‌رفت، این شرکت با پروژه‌ی بزرگ ایالت تنسی دوباره به تیتر اخبار بازگشت. طرح جدید فرودگاه نشویل را با یک تونل ۱۶ کیلومتری به مرکز شهر متصل می‌کند.

تفاوت این پروژه با تلاش‌های قبلی در مدل اقتصادی آن است، چراکه ایلان ماسک وعده داده که تمام هزینه‌ی چند صد میلیون‌دلاری را خودش پرداخت می‌کند و حتی یک دلار از مالیات مردم خرج نخواهد شد.

همین وعده‌ی تونل رایگان باعث شد فرماندار تنسی به ماسک چراغ‌سبز نشان دهد، اما فردی اوکانل شهردار نشویل با بدبینی عمیقی که بازتاب‌دهنده‌ی نگاه جدید مدیران شهری است، گفت: «اگر این پروژه ساخته شود، سناریوی ایده‌آل من این است که کسی در آن کشته نشود!»

چالش اصلی در نشویل را زمین‌شناسی رقم می‌زند. برخلاف خاک خشک وگاس، نشویل روی سنگ‌های آهکی متخلخل قرار دارد که مستعد فروچاله‌ها هستند. اگر بورینگ کمپانی بتواند بدون غرق‌شدن تونل‌ها در آب یا نشست خیابان‌های بالا، این پروژه را تا پایان ۲۰۲۶ تحویل دهد، شاید بتواند اعتبار از دست رفته‌اش را بازیابی کند؛ در غیر این صورت، نشویل می‌تواند آخرین میخ بر تابوت این رؤیا باشد.

آیا ایده تونل‌های ایلان ماسک ایده‌ی ناکامی به حساب می‌آید؟ اگر معیار ما سفر در لوله‌ی خلأ با سرعت ۱۰۰۰ کیلومتر بر ساعت باشد، بله، این پروژه تا امروز شکست‌خورده و بیشتر به انحراف مسیری پرهزینه شباهت دارد.

اما اگر عمیق‌تر نگاه کنیم، میراث اصلی این هیاهو را فراتر از خود تونل، در تکنولوژی تونل‌سازی می‌بینیم. فشار دیوانه‌وار ماسک برای کاهش هزینه‌ها و اختراع دستگاه‌هایی مثل Prufrock، صنعت خواب‌آلود و سنتی حفاری را بیدار کرد.

حتی اگر هرگز سوار هایپرلوپ نشویم، فناوری حفاری پیشرفته‌ای که از دل این جاه‌طلبی بیرون آمد، می‌تواند آینده‌ی زیرساخت‌های شهری را متحول کند.