juna

Kiinnostavinta ehdottomasti puheessa oli hänen varaukseton tukensa tunnelihankkeelle, joka yhdistäisi Helsingin ja Tallinnan. Vesterbacka oli aiemmin viime viikolla Tallinnassa Latitude59 -startup-tapahtumassa, missä hän jo kertoi tunneliajatuksistaan.

Idea tunnelista Suomenlahden ali ei luonnollisestikaan ole uusi, ja viime aikoina se on nostettu jälleen hyvinkin usein esille. Sen avulla Helsingistä ja Tallinnasta saataisiin muodostettua kaksoiskaupunki ja junalla pääsisi Suomesta nopeasti Baltian kautta keskiseen Eurooppaan. 

Vesterbackan mukaan kuitenkin hanke jynnää paikallaan, ja hän kertoi, että Tallinnassa on "päätettiin" laittaa hanke vireille ja rakentaa tunneli. Tavoite on kunnianhimoinen: tunneli tulisi avata vuonna 2020.

Hintaa sille tulee Vesterbackan mukaan noin 15 miljardia euroa ja hänen mukaansa tällä saisi yhden tunnelin sijaan kolme: kaksi perinteisille junille ja yksi tunneli Hyperloop-kapseleille. Matka Helsingistä Tallinnaan (ja päinvastoin) olisi junallakin vain 20 minuuttia, hyperloopilla viitisen minuuttia.

Tunneliyhteys Suomen ja Viron välillä auttaisi Vesterbackan mukaan muodostamaan uuden keskuksen koko Euraasian mantereelle, ja toisi niin Viron kuin Suomenkin taloudelle suuren potkun eteenpäin.

Tälle sopii toivoa paljon myötätuulta ja toivon mukaan myös viralliset tahot Suomesta ja Virosta aina Euroopan unioniin innostuvat tästä hankkeesta!

Alla on tallenne lauantaisesta Vesterbackan puheesta, missä tunnelihanketta käsittelevä osa alkaa kohdasta 17:56.

Heti ensimmäiseksi vastaus viimeiseen kysymykseen: kyllä, hanke on täysin mahdollinen. 

Tänään aamulla MTV3:n Huomenta Suomi -ohjelmassa vierailleen tulevaisuudentutkija Risto Linturin mukaan esimerkiksi Helsingin ja Turun tai Tampereen välille tehty hyperloop maksaisi itsensä takaisin noin kuudessa vuodessa, pessimistisestikin arvioiden 12 vuodessa.

"Kun otetaan huomioon se, että tällainen yhteys parantaisi tuottavuutta ja aktiivisuutta kaupungeissa mahdollisesti jopa 15%, olisi hyperloopin kustannukset katettu jopa kuudessa kuukaudessa", laskee Linturi.

"Meren alle tehtävä putki sen sijaan on sen verran kalliimpi ja riskialttiimpi, että suhtaudun siihen epäillen ainakin toistaiseksi."

Maan päälle rakennettuna hyperloop-radan tekeminen on edullisempaa kuin tavallisen rautatien tekeminen, eikä sää – kuten lumisateet – vaikuta sen toimintaan lainkaan.

"Hyperloop ei olisi siis vain mahdollinen, vaan jopa niin kannattava, että sen tekemisen tarkempi suunnittelu kannattaisi aloittaa saman tien", sanoo Linturi ja toteaa, että juuri tällaista etunojaa tulevaisuuden tekniikkaan Suomessa nyt tarvittaisiin.

Tästä ei voi olla enempää yhtä mieltä: hyperloop olisi täydellinen hanke Suomeen. 

Uusvanha ajatus

Hyperloop on Space X -avaruusyhtiön ja Tesla-sähköautojen taustalla olevan Elon Muskin ehdottama todella nopea, futuristiselta tuntuva liikenneväline, jota hän itse on esimerkiksi hahmotellut rakennettavaksi Kaliforniaan Los Angelesin ja San Franciscon välille.

Periaate on hyvin yksinkertainen. Kyseessä on pitkä ilmasta lähes tyhjäksi pumpattu putki, jonka sisällä liikkuisi pieniä kapseleita. Ihmiset ja rahti olisivat näiden noin parin sentin korkeudella leijuvien kapseleiden, "podien" sisällä. Kun kapselit leijuvat ilmassa, ei kitka hidasta niiden kulkua, ja kun putkessa on hyvin vähän ilmaa, ei ilmanvastuskaan ole hidastamassa menoa.

Niinpä putken reunassa olevat magneetit riittävät puskemaan kapselin vauhtiin, joka voisi olla parhaimmillaan jopa noin 1200 km/h. 

Idea putken sisällä kulkevasta junasta ei ole mitenkään uusi, sillä jo 1800-luvun puolivälissä Englannissa suunniteltiin ja tehtiinkin ns. pneumaattisia junia, joissa ilmanpainetta käytettiin junan liikuttamiseen. Kyseessä olivat kuin suuret putkipostit, mutta ne eivät olleet lainkaan käyttökelpoisia – etenkin kun tuolloin käytettävissä ei ollut tervalla käsiteltyjä nahkakappaleita parempia tiivisteitä.

Noin 80 vuotta sitten amerikkalainen rakettipioneeri Robert Goddard pohdiskeli vakuumijunaa, eli laitetta, missä rakettimoottorin työntämä juna liikkuisi täysin tyhjäksi ilmasta pumpatussa pitkässä putkessa. Suurin ongelma oli tuolloinkin se, miten putki saataisiin tyhjäksi ja pidettyä tyhjänä.

Nykytekniikallakin satoja kilometrejä pitkän, noin 2,5 metriä halkaisijaltaan olevan putken pitäminen täysin ilmasta tyhjänä olisi erittäin haastavaa, joten hyperloop tekee tässä kompromissin ja ajatuksena on käyttää noin sadasosaa Maan normaalipaineesta putken sisällä. Silloin ilmanvastus on jo erittäin pieni, mutta tiiviydestä voi vähän tinkiä. 

Se, että putken sisällä on vähän ilmaa, on itse asiassa hyvä ajatus siksi, että kapselin pitämiseen leijumassa voisi käyttää ilmatyynytekniikkaa. Jo nyt raskaiden lastien siirtämiseen halleissa käytetään pieniä ilmatyynyjä, ja tekniikka toimii oikein hyvin. 

Suurella nopeudella liikkuva kapseli ahmisi sisäänsä putkessa olevaa ohutta ilmaa suuren turbiinin avulla ja puhaltaisi ilman kapselin alla oleviin kiskomaisiin ilmatyynyihin. Näin se voisi leijua puolentoista sentin korkeudella.

Vaihtoehtoisesti leijumiseen voisi käyttää magneetteja. Esimerkiksi sopivia kestomagneetteja käyttämällä leijuminen olisi helppo toteuttaa. Tämä tekisi kapselien tekemisestä myös helpompaa, koska ahdinta, putkia ja ilmatyynyjä ei tarvittaisi.

Kun magneettien hinta putoaa koko ajan, olisi tämä kenties taloudellisesti myös mahdollista. Suprajohtavat, esimerkiksi hiukkaskiihdyttimistä tutut voimakkaat magneetit ovat tarpeettoman hankalia ja kalliita hypeloopissa käytettäväksi.

Nykynäkökulmasta saavutus oli varsin vaatimaton: puuskuttava ja koliseva veturi kiskoi kevyesti tehtyä rautatietä pitkin viisi vaunua 16 kilometrin matkan Penydarrenista Abercynoniin neljässä tunnissa ja viidessä minuutissa. Vaunuissa oli 10 tonnia rautaa ja 70 miestä, joten vaikka junan keskinopeus oli vaivaiset 3,9 kilometriä tunnissa, oli saavutus erinomainen: hevosvoimin vastaavan rahtimäärän kuljettamiseen olisi mennyt paljon kauemmin.

Junan kehittäjä oli englantilainen kaivosinsinööri Richard Trevithick (1771 – 1833), joka innostui höyryvoimasta ollessaan lapsi, jolloin tarinan mukaan hän katseli lumoutuneena höyrymoottorilla toimivia, uusia ja uljaita vesipumppuja Cornwallissa.

Hän kouluttautui kaivosinsinööriksi ja erikoistui höyrykoneisiin. Trevithick kehitti erityisesti suurella höyrynpaineella toimivia moottoreita, joiden koko saattoi olla huomattavasti aiempia matalapainemoottoreita pienempi. 

Niinpä ajatus moottorin asentamisesta vaunujen voimanlähteeksi oli varsin looginen, tosin höyrymoottori oli vielä sen verran painava laite, että vaunu kaipasi vahvistetun tien kulkeakseen. Moottorin lisäksi ei vaunuun juuri muuta mahtunutkaan, joten toinen looginen idea oli tehdä juna: moottori on veturissa ja se vetää rahdilla ja matkustajilla lastattuja vaunuja.

Trevithick teki ensimmäisiä kokeitaan vuonna 1801.

Aivan ensimmäinen moottorivoimalla liikkunut ajuneuvo ei Trevithickin lokomotiivi kuitenkaan ollut, sillä ranskalainen Nicolas-Joseph Cugnot oli tehnyt kolmipyöräisen höyrykärryn jo vuonna 1770. Sen periaate oli erinomainen, mutta puuvaunu ei kestänyt ajoa, moottori oli alitehoinen ja kokonaisuus ei toiminut lainkaan. Voisi sanoa, että Cugnot oli vuosikymmeniä edellä aikaansa.

Trevithickin "Puuskuttavaksi piruksi" kutsuttu laite kuljetti kuutta matkustajaa jouluaattona, mutta kolmea päivää myöhemmin kulkupeli tuhoutui tulipalossa, kun sen kuljettajat olivat käymässä pubissa ja unohtivat huolehtia siitä, että höyrymoottorissa oli riittävästi vettä. Vesi kiehui loppuun, laite kuumeni ja paloi lopulta poroksi.

Seuraaja oli 21. helmikuuta 1804 ensimmäisen julkisen matkansa tehnyt veturi. Itse asiassa veturilla oli tehty jo aikaisemmin koeajoja, ja tänään 212 vuotta sitten tapahtunut ajo oli veto. 

Trevithick oli myynyt junan patentin kaivospatruuna Samuel Homfraylle, joka löi vetoa toisen kaivoksenomistajan, Richard Crawshayn, kanssa siitä, että juna voisi kuljettaa kymmenen tonnia rautaa kaivoksen ja sulattamon välillä. Homfray voitti vedon, mutta molemmat olivat tyytyväisiä, koska juna teki kaivostoiminnasta paljon kannattavampaa. Mukana näytösajon yleisössä oli myös hallituksen edustaja ja lehdistöä, joten tieto junamatkasta levisi tehokkaasti kaikkialle Britanniassa – ja muuallekin.

Hyperloop on keksijä-yrittäjä Elon Muskin erinomainen ajatus supernopean junayhteyden rakentamiseksi. Kyseessä on periaatteessa putkipostisysteemi, missä matkustajavaunut liikkuvat hyvin nopeasti ilmasta lähes tyhjäksi imetyssä pitkässä putkessa.

Putkessa kun ei ole ilmanvastusta, on meno sujuvaa ja vauhdikasta – etenkin jos ja kun matkustajavaunut kulkevat ohuen ilmatyynyn päällä vielä parin sentin korkeudessa pinnan päällä leijuen. Tunnelissa on sen verran ilmaa, että junakapselien edessä oleva suuriahdin saisi siitä tiivistettyä suuressa nopeudessa tarvittavan määrän ilmaa kiskomaisten ilmatyynyjen toimintaa varten.

Musk esitti tämän jo amerikkalaisen rakettipioneeri Robert Goddardin pohtiman ajatuksen uudelleenlämmitettynä vuonna 2013 ja sen sijaan, että hän olisi alkanut tekemään systeemiä itse, hän heitti pallon yrityksille: ja muutamat ottivat kopin jopa niin innokkaasti, että ensimmäistä noin kolme kilometriä pitkää koerataa ollaan tekemässä. Varsinaiset kaupalliset sovellukset vielä tarkemmin suunnittelematta. 

Tarkoituksena on saada ensimmäiset yleisölle avoimet, rutiinikäytössä olevat Hyperloop-radat valmiiksi vuoteen 2021 mennessä.

Eräs suurimmista avoimista kysymyksistä suunnittelussa koskee junayksiköitä, eli kapseleita, jotka liikkuvat tyhjiöputken sisällä. Niiden tekeminen on erittäin haastavaa paitsi teknisesti, niin myös psykologisesti, sillä matkustamoissa ei voi olla ikkunoita ja etenkin suljetun paikan kammosta kärsiville matkustaminen suurella nopeudella suljetun, ilmatiiviin putken sisällä voi olla vaikeaa.

Lisähaasteensa tuo turvallisuus, sillä onnettomuustapauksissa putken sisällä pienen välimatkan päässä toisistaan kiitävät kapselit pitää pystyä pysäyttämään nopeasti putkessa olevien hätäpoistumisteiden kohdalle ja matkustajat tulee voida evakuoida puolessa minuutissa. Tai ainakin tämä on tavoitteena.

Näiden junayksiköiden tekemisessä otettiin suuri askel eteenpäin viime viikolla, kun Hyperloopia rakentavan Space X -yhtiön julistaman suunnittelukilpailun karsintakisan voittajat kokoustivat Teksasissa. Space X:n ja Teslan – kahden Muskin yhtiön – edustajat vertailivat saapuneita ehdotuksia ja valitsivat niistä viisi toteutettavaksi ja testattavaksi koeradalla. Kapseleista tehdään kooltaan puolikaskokoiset, toimivat versiot, ja aikomuksena on koeajaa niitä ensi kesänä.

Kaikkiaan mukana oli 380 ryhmää ympäri maailman ja viime viikolla noin sata näistä esitteli hahmotelmiaan. Voittajaksi tässä välikisassa valittiin Massachusettsin teknillisen yliopiston, kuuluisasta MIT:n opiskelijaryhmä ja hollantilaisen Delftin teknillisen korkeakoulun joukkue tuli toiseksi. Kolmas oli Wisconsinin yliopisto, neljäs Virginia Tech ja viides Kalifornian yliopiston Irvinen kampuksen joukkue.

Otsikkokuvassa on siis hollantilaisten tekemä ehdotus, mistä voi lukea lisää heidän nettisivultaan. Hiilikuiturakenteissa kapseleissa on suuret, ikkunoita jäljittelevät teräväpiirtotelevisiot, jotka näyttävät maisemaa junan ulkopuolella. Kapselit leijuvat ilmassa magneettisesti ja käyttävät liikkuessaan vain hyvin, hyvin vähän energiaa. Silti nopeus on noin 1000 km/h.

Defftin opiskelijat hahmottelivat myös tulevaisuutta hieman laajemmin kuin vain pelkän kapselisuunnittelun kannalta: heidän mielissään nykyisiä suurnopeusjunia voitaisiin osin korvata tai täydentää tulevaisuudessa Hyperloop-verkostolla, joka veisi matkaajia esimerkiksi Amsterdamista Pariisiin vain noin puolessa tunnissa.

Hollantilaisilla on hieman taustaa tällaisten kapselityyppisten joukkokuljetusvälineiden kehittämisessä, sillä edesmennyt astronautti, yliopiston professori Wubbo Ockels kehitti siellä kiinnostavaa Superbus-konseptia.

Ja mitä historiaan tulee, niin Hyperloop sinällään on myös toisinto ikivanhasta keksinnöstä: jo 1800-luvulla kehiteltiin erilaisia ns. pneumaattisen junaradan variaatioita, mutta ne kaatuivat senaikaisen tekniikan kömpelyyteen. Alla on piirros Lontoossa, Chrystal Palacessa vuonna 1864 olleesta "atmosfeerisen junan" koeradasta.

Ranskalaisinsinööri Jean Bertin oli kenties liian edellä aikaansa, kun hän esitteli vuonna 1963 ideansa lentokonemoottorin työntämästä ilmatyynyaluksesta, joka liikkuisi yhden palkkien päällä kulkevan raiteen varassa nopeasti eteenpäin. 

Aérotrain, eli ilmajuna, leijuisi siis ilmatyynyn päällä ja voisi liikkua nopeasti kuin lentokone, mutta pysyä tukevasti Maan pinnalla – jos pientä rakoa laitteen ja betonisen radan pohjan välillä ei lasketa varsinaisesti lentämiseksi.

Vuonna 1963 Bertinillä oli valmiina vain 1:12 -suhteessa tehty pienoismalli keksinnöstään, mutta myöhemmin hän rakensi neljä prototyyppiä sekä lyhyen koeradan, jolla ilmajunamatkaamista pääsi testaamaan.

Ensimmäinen prototyypeistä oli yhdeksän metriä pitkä laite, missä oli tilaa neljälle henkilölle. Sitä seurasi täysikokoinen, 22 metriä pitkä laite, missä oli paikkoja jopa 80 matkustajalle.

Vuonna 1974 prototyypeistä viimeisin, Aérotrain I80, teki ilmapatjan päällä liikkuvien alusten nopeusmaailmanennätyksen 430 km/h. Kun matkasta laskettiin keskinopeus, oli sekin varsin korkea: 417,6 kilometriä tunnissa. Nopeus on jotakuinkin sama kuin nykyisten maglev-junien nopeudet.

1970-luvun alussa Aérotrain-junaverkoastoa suunniteltiin Pariisin alueelle lähiliikenteeseen, mutta öljykriisi nakersi tämän(kin) huimalta vaikuttaneen, mutta kieltämättä hieman energiasyöpön laitteen rahoitusta ja haluttavuutta, joten projekti laitettiin ensin jäihin ja sitten hylättiin kokonaan vuonna 1975. Samana vuonna myös Bertin kuoli, joten hankkeella ei ollut enää innokasta puhemiestä.

Alla on vielä toinen kuva täysikokoisesta prototyypistä, nyt nokasta päin kuvattuna.