Пятьсот миль в час

Электромагнитный способ переместиться по вакууму из Нью-Йорка в Сан-Франциско за полдня

Свет путешествует со скоростью ста восьмидесяти шести тысяч миль в секунду. Это самая высокая скорость, которая теоретически может быть достигнута не только любыми материальными телами, но даже отдельными электронами — атомами электричества. В сравнении с ним скоростные самолеты, достигающие скорости сто пятьдесяти миль в час, кажутся улитками. Самый быстрый искусственный предмет — пуля в момент вылета из дула ружья, однако и её скорость составляет всего лишь три тысячи миль в час. Немного по сравнению со скоростью света, что доказывает, что поезда и самолеты отнюдь не находятся на пределе земных возможностей.

Для достижения скоростей, сколь бы ни было малых, энергия должна расходоваться не только на начало движения тела, но и на преодоление сопротивления воздуха и трения сцепления, вызванного притяжением. Сопротивление воздуха проявляется все более и более по мере увеличения скорости, поэтому каждая дополнительная миля-в-час скорости оплачивается дополнительной тратой энергии. Притяжение же постоянна. Она тянет движущейся объект к земле и, рано или поздно, останавливает его.

Как путешествовать за так

Несомненно, если мы хотим достичь и сохранить как-нибудь скорость пули, мы должны удалить воздух и нейтрализовать притяжение, поскольку оно не может быть уничтожено. По достижении этого, нам не нужно расходовать энергию, для поддержания скорости вагона — главные затраты энергии во всех обычных системах транспорта — и мы смогли бы путешествовать неопределенное время за так.

Мои размышления по данному вопросу привели меня к лабораторным экспериментам, которые показали, что вагон можно перемещать с высокой скоростью в трубе, из которой частично удалён воздух — таким образом устранено препятствие, вызванное воздушным сопротивлением — а сам вагон опирается не на обычные рельсы, а буквально подвешен в пространстве с помощью электромагнитов, нейтрализующих притяжение.

В этих лабораторных экспериментах я использовал медную трубку диаметром в десять дюймов изогнутую так, что она замыкалась на себя. Её прямая часть была обёрнута длинной катушкой из изолированного провода, разбитой на секции представляющие собой множество соленоидов — электромагнитов без железных сердечников. Управляя системой переключателей, я могу посылать ток через эти соленоиды в быстрой последовательности. «Вагон» представляет собой железный цилиндр на колесах. Он магнетически втягивается в зону действия первого соленоида, затем в следующего и, таким образом, последовательно отдаётся от одной катушки к другой. Когда вагон достигал скорости четыре мили в час в моих экспериментах и выходил из зоны действия последнего соленоида, ток начал течь через первый. Все соленоиды были размещены наверху медной трубы и служили для подъёма вагона с её дна. Если ток будет слишком слаб, вагон будет лишь слегка подпрыгивать со дна трубы; если он будет слишком сильным, вагон будет буквально царапать верх трубы и двигаться не по дну, а по «потолку» трубы; и только когда ток будет именно нужной силы, вагон поднимется с земли, не касаясь верхней стенки, и помчится к другому электромагниту, который, точно так же, будет удерживать его подвешенным в пространстве. На каждый электромагнит подаётся напряжение только тогда, когда нос вагона начинает приближаться к нему и пока корма вагона его не минует. Таким образом, электромагнит лишь слегка приподнимает вагон, но ничуть не меняет его скорости. Труба связана с воздушным насосом, поэтому воздух может быть практически удалён.

В своих лабораторных экспериментах профессор Вайнберг использовал медные трубы диаметром десять дюймов, изогнутые и замкнутые на самих себя. «Вагон» показан тут — железный цилиндр на колесах

Вы — единственный пассажир вагона

Чтобы представить себе воплощение этого принципа, я должен попросить своих читателей отстраниться от всех нынешних понятий о железных дорогах. Вагон вакуумной электрической системы будет трёхсотфунтовым железным цилиндром, трех футов в диаметре, с коническими герметично запечатаными концами. Вы, его единственный пассажир, входите в этот вагон и ложитесь в нём на живот. Поддерживающие электромагниты гораздо больше, чем те, которые используются в моих экспериментах, показаных на фотографиях, они расположены на расстоянии тридцати футов друг от друга, и в них последовательно подается мощный ток на долю секунды.

Направление движения такого высокоскоростного вагона изменить нелегко. Представьте себе сложность отклонения пятнадцатидюймового снаряда в момент его вылета из жерла корабельной пушки! Как и на любой железной дороге, в вакуумной трубе есть кривые. Как же в них заворачивать? Я опять использую электромагниты. Расстояние между этими электромагнитами зависит от степени кривизны, а их общее число от величины угла между входом и выходом вагона из кривой.

Вагон вакуумной электрической системы — трёхсотфунтовый железный цилиндр, с коническими концами, герметично запечатаными. Вы лежите в нём на животе, его единственный пассажир. Рельсов нет. Вагон — истинно свободное тело, поддерживаемое электромагнитами, расположеными на расстоянии тридцати футов друг от друга.

Завороты в кривых при пятистах милях в час

Однако трубы будут изгибаться не только горизонтально, как у обычной железной дороги, они иногда будут загнуты вверх или вниз, как этого требует природа местности. В той части трубы, где она выпуклая относительно земли (то есть где увеличивается уклон вверх или уменьшается уклон вниз), поддерживающие электромагниты должны быть ближе друг к другу, чем на прямых участках. Там, где труба выпуклая относительно поддерживающих магнитов, они находятся на относительно больших расстояниях.

Очевидно, что вагон — действительно свободное тело и, как таковое, каждый его рейс должен быть аккуратно направляемым прямолинейным поступательным движением. Поскольку он предназначен для поездок на очень высокой скорости, даже малейшее изменение направления движения или вращения должно контролироваться для того, чтобы не произошло крушения. Даже обычные поезда сходят с рельсов довольно часто. У нас же вагон, у которого нет рельс, но которому ни в коем случае нельзя даже касаться стенок вакуумной трубы, иначе он разрушится. Очевидно, должны использоваться особые устройства для недопущения сворачивания вагона с нормального курса. Они будут служить для питания дополнительных электромагнитов, чтобы вернуть вагон на его точный курс. Здесь излишне описывать эти дополнительные устройства для безопасности подробно.

Направление движения высокоскоростного вагона изметь нелегко. Но, как и на любых железных дорогах, в вакуумных трубах должны быть кривые. Электромагниты расположены на нужной стороне трубы и на расстоянии согласно степени кривизны.

Придётся строить необычные станции

Длинная цепь соленоидов включаются в сеть, когда нос вагона приближается к ним, и выключается из сети, когда середина вагона проходит их среднюю точку, знаменуя важную особенность станции, которая должна использоваться для отправления пассажиров. Профессор Кристиан Биркеланд, выдающийся норвежский физик, несколько лет назад изобрел электромагнитную пушку, в которой снаряд выбрасывался электромагнитным притяжением. Моя станция в чём-то напоминает пушку Биркеланда.

Поскольку вагоны двигаются в частичном вакууме, следовательно пассажиры не могут войти и выйти в нормальную обстановку без помощи чего-то вроде шлюзовой камеры.

Начало путешествия в вакуумной трубе. Вагоны имеют цилиндрическую форму и каждый вмещает одного пассажира.

Согласно прилагаемой схеме, на которой изображена шлюзовая станция, используемая только для отправки вагонов, мы видим там же основную камеру, которая сообщается с одним из концов вакуумной трубы. На этом конце смонтирована группа соленоидов, а между размещены поддерживающие электромагниты. Основная камера непрерывно связана с несколькими боковыми шлюзами, которые используются для увеличения частоты, с которой вагоны запускаются в трубу. В основной камере есть платформа, на которую можно выкатывать вагоны из боковых шлюзов и она движется по рельсам. Когда вагон находится прямо напротив входа в трубу он автоматически включает ток первого соленоида и втягивается в трубу. Таким образом, вагон за вагоном, с платформы забираются с частотой, согласно моим расчётам, до 12 в минуту, не сильно отличаясь от подачи патронов в пулемёт из ленты или магазина.

Вагон нельзя безопасно остановить меньше, чем за две мили

Станции прибытия для вагонов строятся аналогично. На каждый соленоид подаётся питание в момент, когда середина вагона проходит его средину, и обесточивается, когда корма вагона его минует. Станции должны быть около двух миль длиной, для того, чтобы вагоны могли быть плавно остановлены.

Какова будет скорость такой системы? Мои опыты дали мне данные, необходимые для расчета величины притяжения между сердечником электромагнита и якорем, находящимся на значительном расстоянии от него, поэтому я смог зафиксировать максимальную достижимую скорость. Этот максимум зависит от максимальной силы притяжения электромагнитов, которые могут быть использованы для преодоления центробежной силы на кривых.

Полагая электромагниты разумного размера, а токи разумной силы, я нашёл, исходя из вышесказанных моих опытов, что с кривыми, имеющими радиус две тысячи футов, едва ли будет возможно достичь скорости свыше пятисот миль в час. Но вдумайтесь, что это значит! Нью-Йорк станет от Чикаго не дальше, чем сейчас от Филадельфии, принимая во внимание относительное время. Флорида может легко стать своего рода зимним Кони-Айлендом для всего Нью-Йорка. Путешествие из Нью-Йорка в Сан-Франциско займет лишь полдня.

Поднимая обычный поезд с рельс

Хотя в вакуумной трубе используется электричество, однако скорее всего очень похожий метод транспортировки, а именно тот, что был предложен Эмилем Башеле несколько лет назад, будет всерьёз рассмотрен первым. Башеле не предлагает двигать вагон в частичном вакууме, с тем, чтобы сократить сопротивление воздуха, а предлагает идею преодоления притяжения за счет использования электромагнитов переменного тока. Каждый электрик-любитель знает, что электромагнит, через который проходит переменный ток, имеет любопытное свойство отталкивать предмет из легкого металла, находящийся рядом с ним. Башеле собирается делать свои вагоны с алюминиевым дном. Когда вагоны последовательно проходят магниты, они отталкиваются — буквально парят над рельсами. Система спорная, потому что слишком много энергии расходуется на милю (по сравнению с моей системой, где потери энергии незначительны), а пассажиров будет очень неприятно греть действием токов снизу. На мой взгляд, электрическая система, подобная той, что я изложил тут, но без вакуумной трубы и с грубой (неполной) нейтрализацией притяжения будет надежнее, дешевле и проще. Потери в скорости из-за сопротивления воздуха не будут чрезмерными, если вагоны будут правильно спроектированы и могут компенсироваться за счет отключения электромагнитов, едва нос вагона покидает их один за другим. Таким образом электромагниты будут не только удерживать вагон, но ещё и разгонять их. Более того, было бы куда проще сделать их на колесах вместо того, чтобы они двигались в пространстве свободно, тяжесть будет нейтрализована лишь так, что колёса едва касались бы рельс, а оказываемое давление было бы почти пренебрежимо.

Вот экспериментальный аппарат, который профессор Вейнберг использовал при работе над деталями предлагаемой электромагнитной вакуумной системы пассажирских перевозок