Вокруг света за 5 минут

Сейчас пассажирского транспорта, способного «обогнать звук», не существует – легендарный «Конкорд» был выведен из эксплуатации в 2003 году, и казалось, что идея себя не оправдала. Но авторы нынешних проектов уверяют, что смогли преодолеть технологические и экономические барьеры. В «скоростную гонку» включаются бизнесмены-энтузиасты и правительства, приближая воплощение давних идей фантастов и футурологов. Россия находится на периферии этого процесса.

Превышение скорости

Железнодорожный транспорт – самый быстрый из наземных, но и скорости «традиционных» поездов (в развитых странах – до 100 км/ч, в России – 57,4 км/ч) человеку давно стало мало. К концу XX века большинство европейских стран (Швеция, Финляндия, Португалия, Италия, Греция, Чехия и др.) обзавелись скоростными составами, разгоняющимися до 230–250 км/ч. В России таким поездом должен был стать «Сокол250», испытывавшийся в 90е годы, но в 2003м проект был заморожен, а затем скоростные поезда решили закупать за рубежом. В 2009 году на маршрут Москва–Петербург вышел «Сапсан» (немецкий Siemens Velaro), в 2015м между столицей и Нижним Новгородом начал курсировать «Стриж» (испанский Talgo Intercity).

Дальнейшее ускорение зависит уже не от поезда: тот же «Сапсан» может разогнаться до 350 км/ч, но для этого нужен выделенный путь с более плавными поворотами, лучшей сцепкой рельсов. Возвести такую инфраструктуру под силу уже не всем странам.

Первопроходцем стала Япония, где высокоскоростную магистраль (ВСМ) Токио–Осака открыли к Олимпиаде1964. Долго Япония оставалась лидером по протяженности «Синкансен» – сети ВСМ, считающейся национальной гордостью. В Европе развитие ВСМ пришлось на 1980е (Франция) и 1990е (Испания, Германия) годы. Тогда же появилась сеть континентальных маршрутов (Лондон–Париж, Лондон–Брюссель, Париж–Амстердам и др.). В начале XXI века к пулу «высокоскоростных» стран присоединилась Корея. А затем всех обогнал Китай: первая ВСМ в Поднебесной открылась лишь в 2008 году, но к концу 2016го их протяженность составила уже 22 тыс. км. Сегодня в Китае находится две трети всех ВСМ в мире, в том числе самая протяженная трасса Пекин–Гуанчжоу (2298 км).

Хотя системы ВСМ уже давно не будоражат воображение, превратившись в массовый транспорт, последнего слова технология явно не сказала. Постоянно совершенствуются поезда: во Франции в 1980х годах курсировали составы TGV Sud-Est с рабочим пределом скорости 270 км/ч (рекорд – 380 км/ч), в 1990х – TGV-A с пределом 300 км/ч (рекорд – 515 км/ч), а в конце 2000х были введены AGV с пределом 360 км/ч (рекорд – 574,8 км/ч). Ожидается и дальнейшее развитие сетей во Франции, Испании, Великобритании (540 км от Лондона до Эдинбурга к 2033 году) и Японии (600 км к 2030му). В Китае намерения не в пример масштабнее: выполнив национальный план 4+4 (4 магистрали с запада на восток и 4 с севера на юг страны), власти перешли к плану 8+8, по которому к 2025 году протяженность ВСМ вырастет до 38 тыс. км. Стоимость постройки ВСМ в Китае ($5–30 млн на 1 км) в среднем вдвое ниже, чем в Европе.

Некоторые страны только приступают к проектам ВСМ – среди них Вьетнам (в планах запустить маршрут Ханой–Хошимин к 2020 году), Марокко (1500 км линий к 2030му), Турция. В «отстающих» значатся и США, где развитие железнодорожных сетей сдерживается полицентрической структурой страны, высокой автомобилизацией и развитой авиасетью. До сих пор в Штатах курсирует лишь один скоростной поезд – Acela Express (максимум – 240 км/ч), доставляющий пассажиров из Вашингтона в Бостон (734 км) за 7 часов. В последние годы там появилось еще два проекта ВСМ. Первый – XpressWest, охватывающий несколько западных штатов и лоббируемый девелопером отелей Marnell, – планируют уже 10 лет, споря о его экономических перспективах (стоимость стартового участка составит $23 млн/км). Второй проект – анонсированная властями Калифорнии магистраль California High-Speed Rail, которая к 2029 году должна соединить Лос-Анджелес и Сан-Франциско (стоимость – $68,4 млрд, более $50 млн/км).

В России планов по ВСМ много: нынешний план РЖД предполагает строительство 4000 км магистралей до 2030 года, а экс-глава госкорпорации Владимир Якунин рассуждал даже о тоннеле под Беринговым проливом. Впрочем, пока так ничего и не построено. Проектирование ВСМ Москва–Петербург началось в конце 1980х, продолжалось в 2000х, и казалось, что к чемпионату мира по футболу 2018-го магистраль точно сдадут (в 2010м РЖД даже договорилась о закупке для нее французских составов AGV), но внезапно проект был отложен. Вместо него президент Путин поручил построить до 2018го ВСМ Москва–Казань. Но и здесь работа не задалась, и сроки не раз откладывались (текущий план предполагает запуск к 2023 году). В перспективе магистраль предполагается продлить до Екатеринбурга и Челябинска.

Унесенные магнитом

Некоторые эксперты уже называют технологию ВСМ устаревшей – якобы будущее за поездами на магнитной подушке (маглевами), парящими над путями за счет отталкивания одинаковых магнитных полюсов. Поскольку трение колес о рельсы исключено, единственной тормозящей силой остается сопротивление воздуха, что позволяет развить большую скорость. Эта технология известна давно: в Германии (берлинский MBahn) и Великобритании (маглевчелнок в Бирмингеме) она использовалась еще в 1980х годах, хотя позже системы были демонтированы из-за недоработок.

В полном размере

Но в тех случаях использовался электромагнитный подвес, позволяющий «выжимать» лишь 100–200 км/ч. Для дальних маршрутов требуется движение на более «скоростных» сверхпроводящих магнитах. На сегодня единственный пример коммерческого использования этой разновидности маглева – трасса, соединяющая Шанхай с аэропортом Пудун, построенная в начале 2000х немецкой компанией Transrapid: поезд преодолевает 30 км за 10 минут, разгоняясь до 430 км/ч. А первопроходцем в междугородних перевозках, вероятнее всего, снова станет Япония. Еще в 1970х там начали испытания магнитных поездов на специальных полигонах, постепенно наращивая скорость (текущий рекорд – 603 км/ч). Но к практическому воплощению маглевтрассы подошли только недавно: предполагается, что к 2027 году будет запущен участок от Токио до Нагои, а к 2045му – вторая очередь до Осаки. В результате маглев «Тюо-Синкансен» сможет доставить пассажира из Токио в Осаку (515 км) за один час вместо трех часов в «Синкансене».

Главной проблемой маглевов считается дороговизна: шанхайская трасса стоила более $50 млн/км, стоимость японской оценивается в 9–14 трлн иен ($160–250 млн/км). К тому же для движения на подобной скорости нужен идеально прямой трек, что почти неосуществимо – в Японии для его прокладки требуется проходить горные массивы взрывным способом.

Не случайно многие проекты маглевов так и остались на бумаге. В Китае намеревались продлить шанхайский аэроэкспресс до Ханчжоу (+145 км), но ограничились ВСМ. То же самое произошло в Великобритании, где в 2000х лоббировалась сеть UK Ultraspeed, позже замененная аналогичной ВСМ-трассой High Speed 2. В Германии тогда же планировался аэроэкспресс в Мюнхене ($70 млн/км), но был отвергнут. В начале 2010х маглевами заинтересовалась Индия, но дальше деклараций дело не пошло.

В полном размере

В США маглев хотели пустить как на Западном побережье (California–Nevada Interstate Maglev: проект заглох в 2010м, потеряв поддержку сенатора Гарри Рейда), так и на Восточном (Baltimore – Washington SCMAGLEV с использованием японских наработок: 64 км, $125 млн/км, по состоянию на 2016 год продолжается экономический анализ). От региональных маглевов отказались в Пуэрто-Рико и Флориде, хотя там они должны были обойтись дешевле (порядка $20 млн/км).

Эта технология известна и в нашей стране: в 1970х годах были изготовлены несколько образцов магнитопланов, и в 1980х планировалась постройка для них железной дороги в Армении, но землетрясение 1988 года и распад СССР идею похоронили. В начале 1990х маглев рассматривался как вариант для аэроэкспресса в Москве. В мае прошлого года про отечественные разработки вновь вспомнили: в Минтрансе прошла презентация технологии RusMaglev Петербургского университета путей сообщения (ПГУПС). Там уже создали образец вагона и даже спланировали грузовую магнитную магистраль из порта Усть-Луга в Ленобласти в логистический комплекс «Белый Раст» в Подмосковье стоимостью $30 млн/км: поезда должны поехать по эстакаде высотой 5,5 м со скоростью 400 км/ч. Также представители ПГУПС предложили маглев в качестве городского транспорта властям Москвы, Санкт-Петербурга и Волгограда.

Труба зовет

Но с недавних пор и маглев уже не является передовой технологией. В 2013 году глава Space X и Tesla Motors Илон Маск рассказал об идее Hyperloop – герметичной трубы, в которой передвигаются левитирующие вагоны-капсулы. В этом случае исчезает не только трение о поверхности (что реализовано в маглеве), но и сопротивление воздуха, благодаря чему капсулы могут разгоняться до 1200 км/ч.

По сути, Hyperloop продолжает изыскания на тему вакуумного поезда (vactrain), концепция которого была известна еще в XIX веке. В начале XX столетия в США ее продвигал Роберт Годдард, в России – профессор Томского технологического института Борис Вейнберг, но технические возможности не позволяли ее испытать. В 30х годах вакуумный поезд разрабатывали в Третьем рейхе, в 60х – в Японии, а в конце века идеей «заболел» проектировщик тоннеля под Ла-Маншем Фрэнк Дэвидсон, предложивший проложить туннель под Атлантикой на глубине 50–100 м всего за $75 млн/км. В 2000х аналогичные проекты появлялись в Швейцарии (подземное метро по всей стране – Swissmetro) и Великобритании (капсулы на колесах в туннеле – Fast Tube). В китайском университете Цзяотун (город Чэнду) вакуумный поезд разрабатывают с 2002 года, планируя создать рабочую модель к 2020му. Наконец, финская компания Astronomic в 2013 году представила футуристический проект подводного туннеля между Хельсинки и Таллином (Sonicloop) с предельной скоростью 1600 км/ч.

Hyperloop из всех этих начинаний выглядит самым реалистичным. Илон Маск внес в проект новшества, призванные его удешевить: в туннеле создается не полный вакуум, а форвакуум (1/1000 атмосферного давления), а остатки атмосферы используются для создания воздушной подушки для капсулы, что экономнее по сравнению с магнитной.

В полном размере

Первоначально Маск не собирался заниматься реализацией Hyperloop, и его изыскания были взяты на вооружение двумя стартапами – Hyperloop Transportation Technologies (HTT) и Hyperloop One. Первая из компаний в 2016 году начала строительство трубы длиной 8 км в Калифорнии, а в марте этого года заказала производство пилотной капсулы в Испании, планируя в 2018м приступить к полевым тестам. Hyperloop One уже проводит испытания: на полигоне DevLoop в районе Лас-Вегаса в прошлом году удалось разогнать опытную тележку, а в мае 2017го – полноценную капсулу. Пока она достигла скорости 113 км/ч, в следующий раз должна преодолеть 400 км/ч. В нынешнем году появился и третий стартап – голландская Hardt Global Mobility, построившая тестовый участок длиной 30 м в Делфте.

Наконец, к «трубному» буму присоединился и сам Маск. В 2015 году он объявил о конкурсе проектов пассажирской капсулы (Hyperloop Pod Competition), в 2016м сообщил о создании испытательного туннеля длиной 1,5 км, а в начале этого года уже опубликовал видео движения капсулы в туннеле.

В технологии Hyperloop остается немало вопросов: строить ли подземные туннели или трубы на эстакадах, каким должен быть диаметр трубы (от 1,8 до 3,3 м), будет ли достаточно воздушной подушки для поддержания капсулы в стабильном состоянии (скептики уверяют, что без магнитной левитации все-таки не обойтись). Впрочем, это не мешает уже планировать коммерческие проекты. Маск в 2013 году начал с идеи «трубопровода» Лос-Анджелес – Сан-Франциско: раскритиковав проект California High-Speed Road, он заявил, что сможет перевозить пассажиров со скоростью 1000 км/ч вместо 350 км/ч по ВСМ, а стоимость постройки окажется в 10 раз меньше ($7,5–10 млрд). В этом году он переключился сначала на туннель от офиса SpaceX до аэропорта Лос-Анджелеса (вариант использования Hyperloop как городского транспорта для борьбы с пробками), а недавно сообщил о согласии правительства США на строительство туннеля Вашингтон–Нью-Йорк (330 км), поездка по которому займет 29 минут.

Тем временем НТТ налаживает контакты с правительствами других стран: по словам главы компании Дирка Алборна, удалось достичь договоренности о проектировании маршрутов в Восточной Европе (путь из Вены в Братиславу по «трубе» должен занять 8 минут), ОАЭ (Дубай – Абу-Даби – 10 минут), Южной Корее (планируется за 4 года создать сеть HyperTube Express; пилотный маршрут Сеул–Пусан – 20 минут).

Проявили интерес к Hyperloop и в России – сначала частные инвесторы (компания Виктора Вексельберга Oerlikon приняла участие в работе HTT, Summa Group Зиявудина Магомедова инвестировала $1–5 млн в Hyperloop One), а затем и власти. В июне 2016 года Владимир Путин провел совещание по поводу внедрения Hyperloop, рабочие группы по этой теме появились в Минтрансе и РЖД. Пилотный проект «трубы» чиновники предложили построить в Приморье, между китайским Хуньчунем и портом Зарубино (70 км за 30–40 млрд рублей – около $10 млн/км). Американские партнеры мыслят глобальнее: в НТТ задумались о строительстве ветки между Москвой и Петербургом (35 минут в пути), а в Hyperloop One хотят «бурить» в самой российской столице (подписан меморандум о намерениях с мэрией Москвы, рассматриваются варианты прокладки «трубы» между столичными аэропортами или в Новой Москве).

Но эксперты из разных стран относятся к проектам Hyperloop с недоверием. Глава инжиниринговой компании MCRIT (Барселона) Андре Ульед считает, что «труба» жизнеспособна лишь на дистанциях 500–1000 км: на меньшем расстоянии экономия времени не так значительна, а на большем предпочтительнее авиаперевозки. Кроме того, у Hyperloop не получится конкурировать с традиционными видами транспорта на популярных маршрутах в США или Европе – перспективы просматриваются только в развивающихся странах, недостаточно охваченных транспортными путями, полагает он. По мнению же вице-президента РЖД Александра Мишарина, планировать перемещение людей с помощью Hyperloop вовсе не стоит – речь может идти лишь о грузовых перевозках. С этим согласен глава Международного совета по транспортным системам Маглев Йоханнес Клюшпис: «Людям не понравится сидеть в капсуле в замкнутом пространстве, не имея возможности встать и выйти. Я бы не стал инвестировать в такой проект для пассажиров».

Почти телепортация

Но и обещанные в проектах Hyperloop 1000 км/ч могут вскоре оказаться не пределом для транспорта. Еще сильнее «сблизить» города мира может сверхзвуковая авиация, в которой с начала 2010х было заявлено сразу несколько проектов, разрабатывающихся с учетом недостатков знаменитых Ту144 и «Конкорда».

Самой известной технологической проблемой этих лайнеров считался «звуковой удар» – громкий звук, похожий на взрыв, который слышен на земле под пролетающим самолетом. В 2006х годах Международная организация гражданской авиации (ICAO) ужесточила стандарты авиационного шума, запретив сверхзвуковые полеты над населенными пунктами. Ответом на это стала работа над смягчением «звукового удара» в новых моделях. NASA несколько лет отрабатывало технологию QueSST (Quiet Supersonic Technology), и в итоге на ее базе в 2016 году совместно с Lockheed Martin стартовала разработка бесшумного лайнера XPlane, в 1000 раз тише «Конкорда». В Японии есть аналогичный проект DSEND 2: испытания прошли в 2015 году и были признаны успешными. Правда, пока отрабатывается планер, поднимаемый в небо на воздушном шаре, – полноценный самолет появится к 2030 году. С другой стороны, «карьере» сверхзвуковых лайнеров помешали экономические факторы. Билеты на Ту144 и «Конкорд» обходились втрое дороже обычных, из-за чего массовыми подобные перелеты не стали – для снижения себестоимости перевозок авиаконцерны предпочли развивать модели для «простых смертных» Boeing 747 и Airbus 320. В ближайшие десятилетия, по прогнозам производителей, драйвером спроса на самолеты по-прежнему будет выступать массовый туризм. Поэтому ниша для сверхзвуковых самолетов остается только в деловой среде, где готовы переплатить за скорость. Новые проекты это учитывают: Aerion AS2, Boom Technology Boom, Spike S512 и HyperStar позиционируются как бизнес-джеты. Работа по ним кипит: Boom Technology разработала прототип самолета (Baby Boom), Spike Aerospace планирует в этом году провести летные испытания дозвуковой версии лайнера, HyperMach готовится к испытаниям в аэродинамической трубе, а Aerion Corporation получила в 2015 году заказ на 20 бортов ($2,4 млрд). Все четыре модели должны поступить в коммерческую реализацию в 2020х годах.

Остальные проекты больше относятся к гиперзвуковым лайнерам (более чем в 5 раз превышающим скорость звука – 1 Мах или 1100–1200 км/ч в зависимости от высоты) и ориентированы на дальнюю перспективу. Среди них есть совсем футуристические: Skylon представляет гибрид самолета и ракеты, а взлетающий вертикально Concorde 2 комбинирует прямоточный, турбореактивный и ракетный двигатели. Самые радикальные варианты представил канадский инженер Шарль Бомбардье (внук основателя Bombardier): по его задумке, самолет Screemr на ракетном ускорителе должен развивать скорость 10 Махов (М10), а элитный Antipode вовсе сможет достичь М24, доставляя жителя Нью-Йорка в Лондон за 11 минут, в Дубай – за 22 минуты, в Сидней – за 32 минуты. Пока самолет на подобной технологии в ходе испытаний в США в 2013 году удалось разогнать только до скорости М5.

Российские разработки в сверхзвуковой авиации также имеются, но известно о них мало. На авиасалоне МАКС2017 ЦАГИ им. Жуковского представил макет самолета СДС/СПС (деловая/пассажирская версии) – модель находится на стадии «поисковых исследований», о сроках не сообщается. Там же присутствовал и прототип гиперзвукового лайнера на водородном топливе – его соорудили в рамках проекта HEXAFLY-INT, где обсуждаются авиаэксперименты разных стран.

Как показывает опыт, довести до реального воплощения подобные отечественные проекты почти невозможно. «Готовый» Ту144 прослужил на пассажирских авиалиниях менее года. Его наследника, Ту244, представляли в 90х годах на авиасалоне «Ле Бурже», после чего свернули работы. Бизнес-джет Ту444 создали в эскизах в 2004–2008 годах, но средств на дальнейшие этапы не нашлось. Еще один самолет деловой категории С21 (SukhoiSupersonicBusinessJet) фигурировал на авиасалонах с 1980х до 2000х, но в последние годы о нем также не слышно. Макет гиперзвукового скрамджета ГЛЛ-АП02 несколько раз выставлялся на МАКС, но тоже «пропал с радаров».

Зато в России надеются опередить весь мир: пока Европа и США осваивают «трубы» и самолеты, в нашей стране к 2035 году появится телепортация – об этом стало известно в прошлом году из подготовленной по поручению Путина программы «Национальная технологическая инициатива». Ни Шарль Бомбардье, ни Илон Маск о таком еще не задумывались.