Рынок углеводородов не только играет важнейшую роль в экономике, но и определяет основные принципы мировой политики. Зачастую именно энергоносители дают толчок к развитию целых регионов и направлений бизнеса. В нашем проекте «ТЭК 360» мы рассмотрим ключевые тренды отрасли, перспективы ее развития, влияние на другие сферы экономик.
Тема
месяца
Будущее трубопроводного транспорта

Трубопроводный пассажирский транспорт: 170 лет экспериментов и большие надежды

Одним из самых многообещающих видов транспорта в ближайшие десятилетия может стать контейнерный трубопроводный. Это когда по трубам мчатся специальные капсулы с грузом внутри, и даже с пассажирами. Этот вид транспорта может составить конкуренцию авиации по скорости, а железной дороге — по дешевизне перевозок. Это будущее, которое опирается на удивительные примеры и идеи прошлого и достижения настоящего. 

Идея перемещать нечто в трубе под давлением воздуха появилась очень давно — когда человек взял в рот трубку и обнаружил, что через нее можно выдуть ягоду с ядовитой колючкой, которая улетит довольно далеко. 

Но о пневматическом транспорте в современном понимании первым задумался французский естествоиспытатель Дени Папен, который в 1667 году исследовал поведение поршней в цилиндрах. С одной стороны к поршню прилагалось избыточное давление, в другом случае перед поршнем создавалось разряжение. Поршень двигался с разной скоростью. Характер его движения и изучал Папен. 

И по ходу дела молодой ученый пришел к интересной идее: если цилиндр сделать очень длинным, то есть попросту взять трубу, то по ней можно будет послать цилиндр с вложенным в него почтовым сообщением или посылкой... К сожалению, эта идея не получила развития ни у самого Папена, ни у его современников. 

Лишь только спустя целый век, в 1792 году, идея посылать сообщения по трубе была применена на практике в Вене, которая к тому времени была одной из самых блистательных столиц мира. Городу изрядно вредили пожары, и для оперативной борьбы с ними на колокольне собора Святого Стефана велось круглосуточное дежурство. Внизу же сидел курьер, который, получив сообщение с колокольни, отправлялся предупредить соответствующую пожарную бригаду. Наблюдателю приходилось долго спускаться по крутой лестнице, и тогда придумали посылать сообщение по специальной трубе. Эта система работала до 1855 года. 

В 1854 году Иосия Кларк запатентовал первую городскую пневмопочту как способ перемещения грузов по трубам посредством давления воздуха и вакуума. Он проложил свою систему в Лондоне между биржей и телеграфом, ее длина была всего 200 метров, но она продемонстрировала удобство и выгоду данного инженерного решения. В маленьких контейнерах посылались телеграммы, письма, ценности. 

Пневматическая почта, которая использует такие небольшие контейнеры, пережила века и до сих пор используется там, где нужно отправить физические предметы, например денежные купюры. Так отправляют и получают кассиры деньги во многих крупных торговых центрах по всему миру. 

Но еще интереснее другое достижение позапрошлого века — пневматическая дорога в Баттерси. Она была запущена в Британии в феврале 1863 года. На этот раз диаметр почтовой трубы составлял 30 дюймов, то есть 76 сантиметров. По трубе двигались особые тележки на колесах с резиновыми колесами. Чтобы продемонстрировать систему, в тележки даже ложились сотрудники компании, и через минуту они благополучно прибывали с железнодорожной станции на почтовый терминал. 

Эта дорога просуществовала всего лишь 11 лет, но идея не умерла. Просто был понятно, что 76 сантиметров — слишком маленький диаметр для пассажирской капсулы, а трубы большего диаметра тогда стоили баснословно дорого. 

Однако к началу ХХ века технологии заметно продвинулись вперед. Все больший интерес инженеры обращали на электрические системы. Тогда возникла идея электромагнитного поезда, который бы висел над дорогой, поддерживаемый магнитными силами. Эту идею практически одновременно взялись разрабатывать американский изобретатель Эмиль Башле, и российский ученый-физик Борис Вейнберг, работавший в Томском технологическом институте. 

Башле создал работавшую модель открытого поезда, а Вейнберг предложил отправлять капсулы с пассажирами в трубе, где создавался вакуум. По расчетам и на основании модельных опытов получалось, что капсулы способны разогнаться почти до 1000 км в час. Вейнберг с коллегами собрал действующую модель и опубликовал свои разработки в российской и зарубежной печати. К сожалению, для обоих изобретателей, которые продемонстрировали свои модели в 1914 году, спустя несколько месяцев началась Первая мировая война. 

Вновь к идее пассажирского трубопроводного транспорта вернулись в 60-е годы, причем сразу в нескольких странах. Разрабатывалась в числе прочих система городского пневматического движения, обеспечивающая скорость около 80 км/час, с расстояниями между станциями около 2 км. Однако расчеты показали, что пневматическая система, выгодная в черте города, не сможет конкурировать с метро, и гораздо целесообразнее пустить ее на расстояния в 200–500 километров. Это очень неудобное расстояние — оно достаточно большое для поезда и слишком короткое для реактивной авиации. Но идеи не нашли инвесторов в эпоху дешевой нефти и угля. 

Долгий путь развития прошла и схема Башле, пока в 2004 году в Китае не началась коммерческая эксплуатация поездов-магнитопланов в Шанхае на 30-километровом участке от центра города до аэропорта. Магнитоплан идет там со скоростью до 430 км/час. Однако эксплуатация этой схемы выявила определенные проблемы — в частности, на таких скоростях стремительно растет сопротивление воздуха, а трасса для вагона стандартных размеров обходится крайне дорого. Возможно, поэтому в 2010 году китайские инженеры высказали идею возвращения к схеме Вейнберга, то есть магнитоплана в вакуумной трубе, который мог бы разгоняться до 1000 км/час.

В 2012 году американский предприниматель Элон Маск выступил с идеей строительства аналогичной системы в США, для начала построив трубопроводную трассу диаметром 2,2 метра между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско (длиной 550 км), так же создавая в трубе частичный вакуум и разгоняя поезда до скорости около 1000 км/час. Поступательное движение будет обеспечиваться электромагнитным способом, а вот «висеть» в трубе капсулы будут за счет оставшегося в трубе воздуха. Однако это первоначальные планы, которые могут измениться в ходе разработки конкретных технических решений. 

Достоинство трубопроводного пассажирского транспорта заключается прежде всего в том, что он может использовать относительно короткие капсулы, которые будут подаваться в систему с очень высокой частотой — чаще, чем подходят вагоны метро. Таким образом, пассажирам не нужно задумываться о расписании движения транспорта. Он будет напоминать бусы в трубке, что облегчает управление всей системой. 

Размер капсул может быть соизмерим с автомобилями суперкомпакт-класса — типа Mini или «Оки», размеры которых (без колес) совпадают с сечением стандартных труб диаметром 1420 мм. Это означает, что изготовление собственно трубопроводов для такой системы не является чем-то технически недостижимым: опытную систему можно сделать на основе уже выпускающегося типоразмера труб. А короткая база капсул, то есть их длина, позволяет допускать достаточно заметные искривления трассы, вписывая ее в окружающую среду. 

Энтузиазм инженеров понятен — такой вид транспорта обладает высокой пропускной способностью и может питаться от самых разных источников электроэнергии. А наличие мощного и развитого производства труб обеспечивает такие проекты экономически целесообразной основой для создания магистралей. Можно сказать, что все детали транспортной сети будущего уже готовы, главное — сложить их теперь оптимальным способом.