Знак Вопроса 2003 № 04

Ведущий С. Н. Зигуненко

По следам сенсаций

ЗАЧЕМ В МЕТРО САМОЛЕТ?

Довелось услышать об одном занятном проекте Говорят, швейцарцы хотят проложить сквозь Альпы сеть тоннелей, по которым начнут курсировать скоростные поезда на магнитной подушке. Известны ли вам какие-нибудь подробности этой затеи?

Н. К. Коромыслов, г. Пермь

Идея эта давняя. Первые проекты «вселенского метро» начали публиковаться еще в 80-е годы XIX века. Но лишь недавно разработки эти из полуфантастических идей начали принимать очертания реального проекта.

Из Петербурга в Москву и сразу обратно…

В одном из изданий «Занимательной физики» Я. Перельман упоминает о попавшей ему на глаза брошюре «Самокатная подземная железная дорога между Санкт-Петербургом и Москвой». А. Родных — автор этого «фантастического романа в трех главах, да и то неоконченных» — предлагал парадоксальную и тем не менее вполне логичную с точки зрения физики идею.

Между двумя столицами прорывается тоннель, пересекающий земную сферу по хорде. Поскольку середина тоннеля ближе к центру Земли, чем вход и выход, вагон силой земного тяготения сначала втягивается в тоннель, непрерывно ускоряясь. Докатившись до середины, вагон достигнет скорости, достаточной для того, чтобы с разбегу домчаться до конечной станции, постепенно замедляясь. После остановки и перегрузки он готов совершить обратный рейс. Причем время, затрачиваемое на один перегон, и сегодня кажется фантастическим — всего 42 минуты 11 секунд!

Дальнейшие исследования выявили любопытную особенность подобных самокатных дорог — время, проведенное в пути, не зависит от его длины. Путешествие из Москвы во Владивосток, в Нью-Йорк или в Мельбурн продолжаются одно и то же время — те же 42 минуты 11 секунд. И на эти рекордные по скорости путешествия не требуется в принципе ни грамма топлива. Ведь для движения используется потенциальная энергия, которой обладает любое тело, лежащее на поверхности Земли и удаленное от ее центра на 6300 км.

Полет в магнитном поле

Впрочем, дотошные инженеры подсчитали: 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…

Однако космические полеты подсказали 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, хоть и невелики, но тоже могут быть изничтожены при переводе состава на магнитную подвеску.

Говорят, первым такую подвеску предложил в 20-е годы прошлого века советский физик Б. Вейнберг. Правда, он использовал не взаимное отталкивание одноименных полюсов магнита — именно на таком принципе магнитной левитации основаны современные проекты, — а использовал свойство магнита притягивать к себе любую железную конструкцию. Для этого вдоль верхней части медной трубы, из которой выкачан воздух, он предлагал устанавливать через определенные промежутки мощные электромагниты. Они по очереди притягивают себе движущийся вдоль трубы вагон и не дают ему упасть. Причем поскольку недвижный вагон просто притянется к ближайшему электромагниту, его следует предварительно разогнать до такой скорости, чтобы он, двигаясь по инерции, не успевал «прилипнуть» к магниту.

По мысли Вейнберга, разгон следует производить в мощном соленоиде, в который вагон втягивается, как сердечник в катушку, и дальше мчится вдоль трубы по волнистой траектории до тормозного соленоида станции назначения.

Проект тем более любопытен, что электромагниты можно в принципе заменить очень сильными постоянными, сведя к минимуму затраты энергии. Кстати, сам Вейнберг видел основное препятствие для реализации его идеи не в расходе электроэнергии, а в большой стоимости… медной трубы. Но сегодня медь вполне может быть заменена сверхпрочным бетоном, стеклопластиком или иным материалом с нужными электрическими и магнитными свойствами.

Разработка Вейнберга, к сожалению, так и осталась на бумаге. Зато вот бельгиец Башле дошел до того, что соорудил действующую модель и продемонстрировал действенность подобной идеи на практике. Его разработка состояла из длинного ряда металлических колонн с укрепленными сверху соленоидами. На них неподвижно лежал алюминиевый 50-килограммовый вагончик. Стоило включить переменный ток, как вагончик всплывал и повисал над соленоидами. Потом бегущее магнитное поле разгоняло его до 500 км/ч.