3.2. Fonctionnement
3.2.1. La ligne
D’après le projet d’Elon Musk, l’Hyperloop voyagera dans un tube de 2,23 mètres de diamètre, à basse pression. Des pompes permettent de l’abaisser à 1 mbar (100 Pa), c’est-à-dire 1000 fois moins que la pression atmosphérique au niveau de la mer (1 bar environ). Deux tubes sont nécessaires, un pour l’aller, l’autre pour le retour. Ils sont soutenus par des pylônes en béton armé, espacés de 30 mètres. Ceux-ci sont conçus pour résister aux vents et aux séismes, car ils ont la capacité d’osciller légèrement.
Les tubes sont surélevés à environ 10 mètres de hauteur, ce qui permet si besoin d’éviter les obstacles au sol (rivières, routes…).
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3.2.2. Les capsules
Dans chaque tube, les capsules qui composent l’Hyperloop partent une par une toutes les 5 minutes. Elles peuvent contenir chacune 28 passagers.
Elles voyagent à 1220 km/h, ce qui correspond pratiquement à la vitesse du son dans l’air (qui est de 1234 km/h). À cette vitesse, elles accumulent l’air qui est dans le tube : les capsules seraient alors freinées et s’échaufferaient fortement à cause de l’écoulement de l’air à l'avant et sur les parois de la capsule. C’est pourquoi chacune est dotée d’une hélice qui joue le rôle de compresseur. L’hélice aspire l’air à l’avant et l’envoie dans un réseau de tuyaux. La pression y est alors de 0,5 bar.
Une partie de l’air est directement rejetée à l’arrière des capsules, le reste est compressé. La pression atteint 1,1 bar, soit légèrement plus que celle de l’atmosphère. L’air pressurisé est expulsé sous la capsule par de minuscules orifices, dans l’espace très étroit entre la capsule et la paroi du tube. Cela crée alors un coussin d’air sur lequel flotte la nacelle. Les frottements au sol sont supprimés, ce qui permet de conserver au mieux la vitesse, et par la même occasion d’améliorer le confort des voyageurs en supprimant les secousses.
Lors de l’accélération et du freinage de la navette, la vitesse est insuffisante pour créer le coussin d’air, c’est pourquoi des roues prennent le relais.
L’air est refroidi par un circuit d’eau. La température à l’intérieur du tube ne doit pas augmenter, car cela chaufferait les nacelles et les endommagerait.
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Étant donnée la faible hauteur de la nacelle (environ 1,10 m), les passagers sont assis sur des sièges à dossier incliné. Ainsi, ils supportent mieux la forte accélération au départ de la nacelle, qui est de 1 g.
Les ‘‘g’’ sont l’unité de mesure de l’accélération d’un objet sur Terre. 1 g est environ égal à 9,81 m/s², ce qui signifie que chaque seconde, la vitesse de l’objet augmente d’environ 9,81 m/s, c’est-à-dire environ 35 km/h.
En comparaison, lorsque l’on accélère en voiture, on subit une force d’accélération variant de 0,1 à 0,3 g. L’accélération de l’Hyperloop est similaire à celle d’un départ dans des montagnes russes.
3.2.3. La propulsion
Lors de l’accélération et de la décélération de la capsule, l’Hyperloop avance sur des roues, grâce à un moteur électrique. Cette énergie est fournie par des panneaux solaires situés au-dessus des tubes. Puis lorsque la vitesse est suffisante, le coussin d’air se forme, les roues se rétractent, et la cabine accélère grâce à l’électromagnétisme.
L’électromagnétisme fonctionne avec le principe d’un aimant. Une lame d’aluminium contenant des électroaimants est fixée sous la capsule. Elle coulisse entre deux rangées d’électroaimants situés au fond du tube, sans les toucher (schéma ci-dessous).
La polarité (négative ou positive) des électroaimants du tube change à toute vitesse, grâce à un courant alternatif, alors que ceux de la lame d’aluminium gardent la même polarité. Lorsqu’un électroaimant de la lame se rapproche d’un électroaimant du tube, leur polarité est différente. Cela les attire, et ainsi fait avancer la lame, donc la nacelle.
Puis, lorsque l’électroaimant de la lame a dépassé celui du tube, la polarité de ce dernier change. Il est alors de la même polarité que celui de la lame d’aluminium. Ils se repoussent, la nacelle est alors propulsée vers l’avant.
Ce cycle se répète tout au long du trajet, ce qui permet de faire avancer l’Hyperloop.
