100 великих рекордов транспорта

Ведь ныне за высокую скорость движения подземного транспорта приходится расплачиваться многократно возрастающей мощностью двигателей. Эта тенденция, общая для всех видов транспорта – от детской коляски до космической ракеты, представляется нам настолько очевидной, что проекты, в которых она нарушается, поначалу кажутся уловкой изощренного ума, пытающегося обойти неумолимые требования закона сохранения энергии.

Однако внимательное изучение таких проектов приводит к удивительному выводу: на рекордно быструю перевозку груза и пассажиров из одной точки земного шара в любую другую в принципе не требуется никакой энергии. Не менее удивительно и то, что многие из этих проектов – отнюдь не новинка. Некоторые из них были даже осуществлены и показали неплохие результаты на практике.

В одном из изданий «Занимательной физики» Я. Перельмана упоминается о вышедшей в начале ХХ века брошюре «Самокатная подземная железная дорога между Санкт-Петербургом и Москвой». А. Родных – автор этого «фантастического романа в трех главах, да и то неоконченных» – предлагает парадоксальную и тем не менее вполне логичную с точки зрения физики идею.

Между двумя городами прорывается тоннель, пересекающий земную сферу по хорде. Поскольку середина тоннеля ближе к центру Земли, чем вход и выход из него, вагон силой земного тяготения сначала втягивается в тоннель на окраине Москвы, непрерывно ускоряясь. Докатившись до середины, вагон достигнет скорости, достаточной для того, чтобы с разбегу домчаться до Санкт-Петербурга, постепенно замедляясь. После остановки и nepегрузки он готов совершить обратный рейс в Москву. Время, затрачиваемое на один перегон, – 42 мин. 11 сек.

Причем оно, как ни удивительно, не зависит от длины тоннеля. Путешествие из Москвы во Владивосток, в Нью-Йорк или в Мельбурн продолжаются одно и то же время – 42 мин. 11 сек.

И на эти рекордные по скорости путешествия не требуется в принципе ни грамма топлива, ибо для движения используется потенциальная энергия, которой обладает любое тело, лежащее на поверхности Земли и удаленное от ее центра на 6300 км.

Но, конечно, сопротивление воздуха и трение колес сводят на нет все теоретические преимущества гравитационного транспорта. И до тех пор, пока не удастся устранить эти досадные помехи, самокатные дороги будут оставаться не более чем забавными мысленными экспериментами…

Космические полеты подсказывают идеальный метод снижения аэродинамического сопротивления: тоннель, в котором движется поезд, следует сделать герметичным и откачать из него воздух. Потери же на трение стального колеса на шарикоподшипниках, катящегося по стальному рельсу, столь невелики, что с ним не может сравниться никакой другой вид транспорта. На перевозку тонны груза в этом случае требуется сила в 900 г, почти независимо от скорости. В 30 раз меньше, чем у лучших самолетов. Кроме того, колесо исключительно точно фиксирует положение поезде в трубе. А подключение генераторов для питания кондиционеров и осветительной сети поезда к осям колес не представляет никаких трудностей.

На первый взгляд гравитационные дороги особенно выгодны на больших расстояниях. Из Москвы в Нью-Йорк за 42 мин. 11 сек. – это неплохо. Но здесь ограничивающим фактором становится влияние чрезмерных ускорений на пассажиров. Ведь гравитационные поезда в отличие от знакомых нам видов транспорта не проходят ни одного метра с постоянной скоростью. На протяжении рейса они движутся с ускорением или замедлением, подвергая пассажиров действию перегрузок.

Расчеты, проведенные американским инженером Эдвардсом, показывают, что в ближайшем будущем гравитационные дороги выгодно будет использовать как раз на небольших расстояниях. Правда, тоннели в этом случае придется делать не прямолинейными, а выгнутыми выпуклостью к центру Земли. Тогда поезд будет сначала скатываться вниз, а затем, достигнув высокой скорости, по инерции подниматься вверх. Чем глубже тоннель, тем больше скорость. При глубине 1070 м расстояние в 135 км поезд преодолевает за 13 мин., развивая среднюю скорость 620 км/ч, а максимальную, на середине пути, – 800 км/ч. В час можно отправлять по 3 поезда, вмещающих 1500 человек каждый.

На более коротких расстояниях по скорости перевозки с самокатной дорогой не может сравниться ни один вид наземного транспорта. Чтобы пассажиры не вылетали из кресел, ускорение и замедление вагона, движущегося на поверхности земли, не должно превышать 4,8 км/ч за секунду. Для преодоления 13-километрового маршрута за минимальное время такой поезд должен всю первую часть пути ускоряться, а вторую – тормозиться. Отсюда нетрудно вычислить, что на поверхности 13 км можно преодолеть за 3,2 мин. И это предел, достигаемый ценой огромной затраты мощности. А пассажирский маятниковый поезд преодолевает тот же путь, пройдя через тоннель, опускающийся на глубину 1300 м, всего за 2,1 мин. без подвода энергии и без всяких неприятных ощущений.

Рекорды дороги-пушки