L'équipe de pods Hyperloop

Par un samedi brûlant de mai, 20 étudiants en ingénierie sont entrés dans le centre Edgerton du MIT et sont passés devant une élégante voiture solaire. Tout au long de la journée, personne n'a même jeté un coup d'œil à une merveille autrefois saluée comme une révolution dans les transports. Au lieu de cela, leur attention s'est concentrée sur quelque chose d'encore plus étonnant : un véhicule avec le potentiel de donner à la voiture solaire un aspect aussi primitif qu'un Ford modèle T.

Tous les yeux sont restés fixés sur une petite table contenant le point culminant de près d'un an de travail : un cadre en métal de huit pieds de long sur de longs skis en aluminium avec de minuscules roues aux deux extrémités. En tant que concurrents du concours SpaceX Hyperloop Pod, les étudiants mettaient la touche finale à un prototype à petite échelle du pod qu'ils avaient conçu pour faire passer les passagers et le fret à travers un tube à vide dans un système de transport terrestre à grande vitesse imaginé par l'entrepreneur et Elon Musk, PDG de SpaceX. Tout ce que l'équipe devait faire pour terminer était de connecter des fils, de tester quelques capteurs et de fixer un revêtement de protection en fibre de carbone. Ensuite, le pod serait prêt pour son premier essai à grande vitesse, prévu pour janvier 2017, lorsqu'il sera abattu sur une piste construite sur mesure à 240 miles par heure pendant que les ingénieurs de SpaceX jugent ses performances.

Les membres de l'équipe Hyperloop Greg Monahan, Sabrina Ball, Derek Paxson, Chris Merian et Lakshya Jain effectuent les dernières vérifications sur le pod.

Lorsque SpaceX a annoncé son concours Hyperloop Pod en juin 2015, une mention du concours dans le courrier électronique Graduate Career News du MIT a attiré l'attention de Sabrina Ball, SM '16. En 24 heures, Ball et six autres étudiants en génie mécanique avaient abandonné leur projet de passer l'année à venir à travailler sur des éoliennes. Ils ont commencé à recruter une équipe d'étudiants qui pourrait créer une conception préliminaire à la mi-automne, la présenter à la fin de l'année et construire un module de test pour une démonstration de compétition six mois plus tard.

Nous savions qu'avec un délai d'exécution aussi court, de rien à un module de conception construit en neuf mois, nous avions besoin de personnes possédant au moins une base de compétences, déclare John Mayo, SM '16, chef de projet pour l'équipe MIT Hyperloop et un de ses membres fondateurs. Ils ne pourraient pas apprendre à dessiner en CAO ou à utiliser une machine sans expérience préalable. Nous n'avions tout simplement pas le temps pour cela dans notre emploi du temps. Ils furent bientôt rejoints par une autre équipe de trois étudiants diplômés en aéro-astro qui s'étaient déjà regroupés pour relever le défi. Le groupe est rapidement passé à environ 20 personnes et s'est mis au travail.

Supports de frein flexibles.

L'Hyperloop original de 6 milliards de dollars concept décrit par Musk dans 2013 a proposé de faire flotter une nacelle de transport de passagers en aluminium sur des paliers à air - comme une table de hockey sur air renversée, dit Mayo - et de la tirer à travers un tube en acier à partir duquel presque tout l'air avait été aspiré pour créer une pression d'air d'environ un millième de la norme pression atmosphérique au niveau de la mer. La façon dont la nacelle planait au-dessus de la piste éliminerait pratiquement la friction et l'environnement à basse pression réduirait la force de traînée, permettant à la nacelle, en théorie, de naviguer jusqu'à 760 milles à l'heure, juste en dessous de la vitesse du son. Musk avait imaginé que les moteurs solaires intégrés dans le tube utiliseraient des champs magnétiques pour accélérer périodiquement la nacelle, qui se déplacerait ensuite dans un environnement presque sans frottement et sans force de traînée, permettant aux passagers de faire le voyage de 382 milles depuis Los Angeles. à San Francisco en une demi-heure environ.

Au départ, l'équipe MIT Hyperloop a supposé que la piste serait conçue autour du plan original de Musk et ne permettrait qu'un système de roulement à air. Ils ont commencé à développer une nacelle avec des roulements à air, mais ils ont rencontré de graves problèmes de consommation d'énergie et craignaient que les roulements ne suspendent la nacelle suffisamment haut pour dégager les bosses et les divots de la piste.

à gauche : les étudiants du MIT ont travaillé rapidement pour concevoir une voiture primée pour le concept de transport terrestre à grande vitesse d'Elon Musk.
milieu : un dessin CAO du module.
à droite : Raghav Aggarwal, responsable de la conception des freins, tient la plaque hydraulique pour la commande de freinage.

à gauche : les étudiants du MIT ont travaillé rapidement pour concevoir une voiture primée pour le concept de transport terrestre à grande vitesse d'Elon Musk.
milieu : un dessin CAO du module.
à droite : Raghav Aggarwal, responsable de la conception des freins, tient la plaque hydraulique pour la commande de freinage.

à gauche : les étudiants du MIT ont travaillé rapidement pour concevoir une voiture primée pour le concept de transport terrestre à grande vitesse d'Elon Musk.
milieu : un dessin CAO du module.
à droite : Raghav Aggarwal, responsable de la conception des freins, tient la plaque hydraulique pour la commande de freinage.

Les paliers à air que vous achetez dans le commerce ont généralement des hauteurs d'écart de 10 à 100 microns, explique Derek Paxson, SM '16, l'un des trois premiers étudiants diplômés en aéro-astro de l'équipe. Pour que ceux-ci fonctionnent, la surface sur laquelle ils roulent doit être quatre fois plus plate que cela. Vous devez avoir des imperfections de l'ordre du micron singulier, qui sont très, très petites. Ce n'est vraiment pas pratique de le faire à grande échelle.

Mais lorsque SpaceX a publié le spécifications de la piste d'essai en octobre, les étudiants ont réalisé qu'ils n'avaient peut-être pas besoin de paliers à air. La voie serait faite d'un alliage d'aluminium conducteur qui pourrait être magnétisé, de sorte qu'ils pourraient également envisager la lévitation magnétique, un système qui peut déjà amener des trains à environ 375 milles à l'heure sans tube dépressurisé. Maglev permettrait des hauteurs d'écart plus importantes et réduirait les besoins en énergie. Mais était-il logique d'abandonner le plan de roulement à air qu'ils avaient passé des mois à créer ?

Sabrina Ball positionne un module de commande latéral.

Ils ont passé deux semaines à évaluer les avantages, les inconvénients et la faisabilité des deux approches, puis ont décidé de concevoir un système maglev qui maintient la nacelle flottante à 15 millimètres au-dessus de la piste. Ils ont équipé le bas de la nacelle de deux skis magnétiques de 80 pouces de long composés de plusieurs aimants plus petits à polarités alternées. Au fur et à mesure que la nacelle se déplace sur la piste, les aimants créent des champs magnétiques changeants, induisant des courants électriques qui circulent en boucles. Ces courants dits de Foucault produisent leur propre champ magnétique, qui repousse celui produit par les aimants et pousse la nacelle vers le haut. Aucun moteur n'est nécessaire pour maintenir le pod flottant tant qu'il se déplace à cinq mètres par seconde ou plus vite. Dans la compétition, un véhicule SpaceX poussera les nacelles sur les 1 600 premiers pieds. Cela devrait accélérer la nacelle de 268 kilogrammes du MIT à environ 100 mètres par seconde, lui permettant de parcourir le reste du chemin tout seul.

Changer de conception a obligé l'ensemble de l'équipage à passer de presque rien au sujet du maglev à devenir des experts. Depuis qu'ils avaient pris la décision début novembre, ils avaient environ 10 semaines pour finaliser la conception. C'était un 180 assez rapide, dit Paxson, qui travaille maintenant à la startup de transport Hyperloop One, l'un des sponsors de l'équipe.

Un ressort de suspension et un amortisseur.

Un module de commande latéral avec un tronçon de rail.

Le changement brutal a porté ses fruits. En janvier dernier, l'équipe du MIT a remporté le prix de la meilleure conception globale au stade de la conception du concours, battant 123 autres équipes du monde entier. Les étudiants se sont ensuite attelés à la construction de leur prototype, terminant bien avant la démo prévue en août. Mais d'autres concurrents voulaient plus de temps, alors SpaceX a repoussé les tests de conception de pods à janvier 2017, lorsque 22 équipes se rendront sur le campus SpaceX à Hawthorne, en Californie, pour envoyer leurs prototypes sur une piste d'essai voisine d'un mile jusqu'à 240 miles. par heure.

L'équipe MIT Hyperloop dévoile son prototype à petite échelle en mai 2016. Au premier rang à partir de la gauche : Philippe Kirschen, Josh Chen, Sabrina Ball, Derek Paxson, John Mayo, Sarthak Vaish, Nargis Sakhibova, Georgiana Vancea, Yiou He. Rangée arrière : Aleksandr Rakitin, Nick Baladis, Chris Merian, Chuan Zhang, Rachel Dias Carlson, Max Opgenoord, Raghav Aggarwal, Greg Monahan, Stephanie Chen, Dan Dorsch, Nick Schwartz, Charlie Wheeler, Colm O'Rourke, Abe Gertler, Shawn Zhang , Scott Viteri, Peter Chamberlain, Philip Caplan, Rich Li, Gregory Izatt, Josh Nation et Lakshya Jain. Autres membres de l'équipe non représentés : Evan Wilson, Cory Frontin et Geronimo Mirano.

Entre-temps, les concurrents du MIT ont créé des modèles informatiques pour tester virtuellement les performances du pod. Ils ont simulé une ligne de piste sans fin en montant un disque en aluminium sur un moteur pour le faire tourner. En plaçant des aimants similaires à ceux de la nacelle près du disque en rotation, ils peuvent mesurer la force de portance et de traînée générée, rassemblant des données du monde réel pour leurs modèles informatiques. Les résultats des tests semblent prometteurs. Nous étions à environ 5% des valeurs prédites, ce qui me donne l'assurance que cela fonctionnera réellement, déclare Ball, qui a travaillé dans l'équipe de dynamique du véhicule et a construit une partie importante des commandes latérales du pod. Je pense que nous roulons assez en ce moment.

En janvier, même si le pod du MIT atteint 240 miles par heure, freine gracieusement avant de heurter une fosse à mousse à la fin de la piste d'essai et revendique la victoire en compétition, le pod sera encore loin de la vision originale de Musk. Les modules de compétition, après tout, ne sont pas fabriqués à grande échelle ou conçus pour transporter de vrais passagers. Mais les membres de l'équipe sont optimistes.

Il est presque certain que l'ingénierie derrière une hyperloop pourrait se produire. La technologie derrière cela est tout à fait possible, dit Mayo.

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