• Pociągi będą jeździć z prędkością ponaddźwiękową
• Autonomiczne hulajnogi mogłyby poruszać się w roju
• W teorii, rakiety mogą mieć osiągi zbliżone do prędkości światła

Lecieć samolotem z prędkością bliską 6 tysięcy kilometrów na godzinę? Podróżować hulajnogą w bezpiecznym roju, pociągiem z Katowic do Warszawy w 15 minut, a rakietą na Marsa w pół godziny? Nowe technologie napędzają świat. I transport przyszłości.

O tym, że w przyszłości transport będzie w pełni autonomiczny, wiemy od dawna. Ale jak szybki on będzie?

Prace nad autami autonomicznymi są najbardziej zaawansowane spośród wszystkich pomysłów na transport publiczny. Ich testy przeprowadzają największe koncerny motoryzacyjne w USA, Chinach czy Japonii. Na przykład autonomiczne, elektryczne busy Toyoty na Igrzyskach Olimpijskich w Tokio w 2020 r. będą wozić sportowców, trenerów i organizatorów.

Auta mają być przyjazne dla paraolimpijczyków i poruszać się z bezpieczną prędkością do 20 km/h. Nadzór nad nimi będą sprawować operatorzy. Bus zostanie zaprezentowany podczas Salonu Motoryzacyjnego w Tokio 2019, organizowanego od 23 października do 4 listopada.

Także Polacy mają ambicje uruchomienia autonomicznego autobusu. Rzeszów chce wdrożyć sieć 5G, by autobus bez kierowcy mógł jeździć na trasie między Dworcem Lokalnym a Dworcem Głównym PKP.

SI i 6G w kokpicie

Osiąganie nie tylko zdolności autonomicznych, ale również niewyobrażalnych prędkości ma umożliwić pojazdom 6G, internet o jeszcze większej przepustowości, który jest już projektowany w kilku miejscach na świecie.

Na pustyni w Nevadzie Amerykanie testują pociąg Hyperloop One. Kapsuła rozpędza się w hermetycznym tunelu o obniżonym ciśnieniu do prędkości 670 km/h. Do 2023 roku ma osiągać 700 km/h

Aby sprawnie działał już w 2030 roku, przewiduje się, że będą nim zarządzać algorytmy SI jako narzędziem do projektowania i optymalizacji sieci. Również działanie napędów, systemów bezpieczeństwa i kontroli będzie opierać się na wyuczonych algorytmach.

Poza barierę dźwięku

Z dużymi prędkościami eksperymentują Amerykanie. Na pustyni w Nevadzie testują pociąg Hyperloop One. Kapsuła rozpędza się w hermetycznym tunelu o obniżonym ciśnieniu do prędkości 670 km/h. Do 2023 roku ma osiągać 700 km/h. Za eksperymentami stoi firma Virgin oraz miliarder Elon Musk. Otrzymał już pisemną zgodę władz stanu Waszyngton na prowadzenie wykopalisk pod budowę podziemnego tunelu dla hyperloopa. Szacuje, że podróż taką koleją ze stolicy USA do Nowego Jorku zajmie zaledwie 29 minut. Musk uważa też, że hyperloopy będą idealne na Marsie, gdzie atmosfera jest prawie stukrotnie rzadsza niż ziemska, zatem zbędne będzie budowanie tuneli.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=op89b1cp62s

Mózgiem Hyperloop One jest oprogramowanie, stworzone we współpracy zespołu Machine Intelligence Hyperloop One z firmą Practicle, która pomogła dopracować algorytmy. Partnerstwo z tą firmą specjalizującą się w uczeniu maszynowym pozwoliło Virgin Hyperloop One przygotować systemy oparte na SI wykorzystywane w symulacjach i ostatecznym uruchomieniu hyperloopa.

Francuskie testy

Drugi prototyp buduje w Emiratach Arabskich amerykański start-up Hyperloop Transportation Technologies. Ma się rozpędzać do 1200 km/h i ma zapewnić najszybszy transport szynowy na świecie. Na razie nie wiadomo kiedy będzie oddany do użytku. W planach jest stworzenie trasy między Dubajem a Abu-Dhabi, którą hyperloop mógłby pokonać w 12 minut. Emiraty chcą w przyszłości opleść pętlą tuby hyperloopa cały kraj. Wagon Q1 Quintero wyprodukowano w Hiszpanii i przeszedł i już testy na 350-metrowym zamkniętym torze we francuskiej Tuluzie.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=OxJOIMzq_-g

Chińczycy oczywiście chcą być lepsi, czyli szybsi. Firma Geely oraz China Aerospace Science and Industry Corp. (CASIC) od kilku lat zajmują się próżniowym systemem, który może przewozić pasażerów z maksymalną prędkością 1000 km/h. Ponadto – i podobno – badają technologie, które w przyszłości mogłyby rozpędzić pasażerskie kapsuły do prędkości 4000 km/h między największymi miastami.

Idea tuneli próżniowych dla superszybkich pociągów nie jest nowa, powstała już na początku XX wieku, choć jako wersja science fiction w publikacji wynalazcy i pioniera technologii rakietowych Roberta Goddarda.

Szybciej do celu

Przyszłe dworce kolejowe dla pojazdów typu hyperloop to portale, obsługiwane przez inteligentne maszyny. Japońska firma technologiczna Hitachi Rail zaprezentowała niedawno koncepcję przygotowaną dla Wielkiej Brytanii, która koncentruje się na wprowadzaniu robotów i rozwiązań cyfrowych.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=aWtKlvIAyOg

Hitachi chce w roli przewodników dla pasażerów obsadzić roboty, które pomogą na przykład znaleźć pociąg. Firma ma pewne doświadczenie w używaniu robotów do tego samego celu. Od 2017 roku robot o nazwie EMIEW3 pomaga pasażerom na lotnisku Tokio Haneda. Komunikuje się z podróżnymi w wielu językach i przekazuje im informacje o różnych lokalizacjach na lotnisku. Zgodnie z wizją Hitachi pasażerowie na dworcu kolejowym będą otrzymywać spersonalizowane informacje w czasie rzeczywistym za pośrednictwem punktów informacyjnych i aplikacji mobilnych.

Tramwaje powietrzne

Właśnie w największych metropoliach już za 10 lat mamy się poruszać powietrznymi tramwajami, rozpędzającymi się do ponad 200 km/h.

Pasażerowie będą podróżować w specjalnych kapsułach, które mają być podwieszone na szynach w powietrzu, nad jezdniami. Modele firmy SkyTran zużywają niezwykle mało energii. Poruszają się dzięki polu magnetycznemu – wagony nazwane strąkami, opracowane przez Douga Malewickiego, inżyniera z NASA Ames Research Center, wykorzystują magnesy do zawieszania się na smukłych szynach.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=pJbmdguR-qY

Pierwszy system SkyTran będzie dostępny w Lagos w Nigerii do 2020 roku, testy trwają już m.in. w Izraelu. Podniebny tramwaj nie będzie kursował według rozkładów jazdy. Dzięki uczeniu maszynowemu system ma przewidywać gdzie, o której godzinie i ile osób będzie potrzebować kapsuł i tam je skieruje.

Po magnetycznych torach

Koncepcję transportu ponad drogami wykorzystywał też start-up Arrivo, w którym zatrudnionych było kilkunastu inżynierów, wcześniej pracujących dla Hyperloop One. Arrivo przy współpracy z władzami Departamentu Stanu Kolorado szukał sposobu wykorzystania rur próżniowych w transporcie pasażerskim i towarowym. Sieć miała być zainstalowana na środkowym pasie autostrad i jezdni, a samochody wjeżdżałyby w rury w wyznaczonych miejscach. Osadzone na specjalnych płozach przemieszczałyby się w tubach z prędkością ok. 280 km/h, lewitując dzięki użyciu pola magnetycznego.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=XwIU4UnJy2o

Koncepcja ewoluowała, eliminując użycie rur, aż w końcu całkiem upadła. Arrivo splajtowała pod koniec 2018 roku, nie uruchamiając nawet testowego toru. Jednak ta technologia już funkcjonuje, a auta przyszłości mają w ten sposób poruszać się nawet pionowo, po ścianach budynków.

Prędkość przyciąga

System zastępujący silniki polem magnetycznym działa od kilku lat m.in. w Azji. Pociągi typu Maglev rozpędzają się do 600 km/h (pociąg serii LO Mitsubishi ustanowił ten rekord na torze testowym w 2015 r.). Kilka linii, o długości zaledwie kilku kilometrów, przewozi pasażerów w Chinach, Korei Południowej i Japonii, a i Niemcy pracują nad dalszym rozwojem technologii.

Barierą instalacji systemu jest m.in. koszt oraz poziom bezpieczeństwa przy zawrotnych prędkościach. Zintegrowana konstrukcja lewitacji, naprowadzania i napędu z odpowiednimi algorytmami sterowania ma zmniejszyć te ograniczenia. Badacze stosują sieci neuronowe do optymalizacji systemów lewitacji magnetycznej na różne sposoby.

Autonomiczne hulajnogi?

Czy w przyszłym świecie zobaczymy autonomiczne hulajnogi, i to …. bez pasażerów? Trwają prace nad taką koncepcją. Tylko po co? To bardzo ważne. W wielu miastach na świecie elektryczne hulajnogi to popularny sposób na szybkie przemieszczanie się na niewielkich odległościach. Firmy oferujące ich wypożyczenie borykają się z kłopotem – hulajnogi są porzucane w różnych miejscach. Nawet w Warszawie są często traktowane jak zwykłe elektrośmieci.

Firma Tortoise właśnie pracuje nad inteligentnym systemem, który wyposażyłby hulajnogi w możliwość autonomicznego powrotu do baz. Firma, współpracując z wieloma producentami hulajnóg jest szczególnie skoncentrowana na peryferiach miast, gdzie potrzebne są rozwiązania w zakresie mobilności tzw. ostatniej mili. Jeśli tam dojeżdża hulajnoga i zostanie porzucona na trawniku, prawdopodobieństwo, że przyda się komukolwiek innemu, jest praktycznie zerowe.

Współpraca z ludźmi

A co jeśli „wracająca” samodzielnie hulajnoga po prostu się rozładuje, na przykład na środku skrzyżowania? System ma być zintegrowany z ludzkimi, zdalnymi teleoperatorami. Pierwsze centrum teleoperacyjne Tortoise będzie miało siedzibę w Mexico City. Zdalni operatorzy będą monitorować skutery i wkraczać, gdy „ghost scooters” napotkają przeszkodę.

Uważa się też, że proste algorytmy pozwolą hulajnogom poruszać się w roju, czyli razem wzdłuż ulic, automatycznie utrzymując odległość od siebie i od innych użytkowników dróg. Aby zmniejszyć ryzyko kolizji z innymi, sztuczna inteligencja przejmie częściową kontrolę nad hulajnogami jadącymi blisko siebie, ustalając ich pozycję i prędkość dla maksymalnego bezpieczeństwa i komfortu. Nie można tego nazwać samodzielną jazdą, ale system roju pozwoli hulajnogom zwalniać o kilka kilometrów na godzinę lub wykonać mikroskręt, synchronizując je z pobliskimi pojazdami.

Loty ponad dźwiękiem

Zmiany nie ominą też z pewnością transportu powietrznego. Samoloty przyszłości będą podróżować 5 razy szybciej niż dźwięk. Planowany hipersoniczny samolot pasażerski Boeinga ma polecieć z Nowego Jorku do Londynu w dwie, a nie osiem godzin. Obecnie maszyna jest w fazie projektów, a lot próbny jest planowany za 10-15 lat.

Według firmy z Seattle byłby w stanie fruwać pięć razy szybciej niż wynosi prędkość dźwięku, czyli około 6 tysięcy kilometrów na godzinę (5 Machów).

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=os2_Idyr7Wo

Dla samolotów pasażerskich to nowa jakość. Naddźwiękowy Concorde, który ostatni raz podróżował w powietrzu w 2003 roku, osiągał ok. 2200 km/h.

Za najszybszy bezzałogowy samolot świata uważany jest X-43 – eksperymentalny statek powietrzny zbudowany przez agencję kosmiczną NASA. W 2004 roku pobił rekord prędkości dla samolotów bezzałogowych, osiągając na krótko prędkość 11,3 tysięcy km/h.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=OXgk31srH2s

https://www.youtube.com/watch?v=OXgk31srH2s

Nad superszybkim samolotem pasażerskim pracuje też Hermeus Corporation, firma z Atlanty. Oświadczyła, że zamierza zbudować odrzutowiec z prędkością przelotową 3300 metrów na godzinę – ponad czterokrotnie większą od prędkości dźwięku. W tym tempie przeprawa przez Ocean Atlantycki trwałaby około 90 minut, podczas gdy obecnie loty często trwają dłużej niż siedem godzin. Firma obiecuje pokazanie prototypu za 10 lat. Na razie projekty koncentrują się na obliczeniach, algorytmach i uczeniu maszynowym.

Taksówki nad ziemią

Samoloty przyszłości, które być może jeszcze zobaczymy, będą miały holograficzne centra komunikacyjne i rozrywkowe, w których można oglądać filmy i słuchać muzyki w chmurze oraz rozmawiać z przyjaciółmi, rodziną i współpracownikami. Pasażerowie będą oglądać świat na zewnątrz przez panoramiczne okna.

Jednocześnie Boeing planuje flotę taksówek powietrznych, które szybko dowoziłyby pasażerów do miejsc przeznaczenia. Te latające samochody mają być pilotowane albo przez ludzi, albo będą latać samodzielnie, kierując się zarówno radarem, jak i sztuczną inteligencją. Boeing współpracuje z firmą Uber w tym projekcie. A takie taksówki – drony dla dwóch pasażerów, zaprezentowano w połowie września w zakorkowanym od kilku lat Stuttgarcie. Za rozwiązaniem stoi firma Volocopter. Pierwszy przelot taksówki-drona zgromadził na uroczystości setki mieszkańców.

Windą do nieba

Za kilkadziesiąt lat ma działać kosmiczna winda. Brzmi to … kosmicznie. Kapsuła ma być prowadzona kablem mierzącym ćwierć drogi do Księżyca.

W 2012 r. tokijska firma Obayashi Corp. ogłosiła plany budowy kosmicznej windy do 2025 roku. Chińska Akademia Launch Vehicle Technology również zapowiedziała, że planuje opracować system operacyjnej windy kosmicznej do 2045 roku. Ale Japończycy przeprowadzili już testy w przestrzeni kosmicznej, używając dwóch małych satelitów połączonych kablem i czymś w rodzaju windy, która poruszała się między nimi.

Badając sprężystość i zachowanie kabla zwiększyli zainteresowanie systemem transportu windą kosmiczną, koncepcją, w którą wiele osób wciąż wątpi. Winda kosmiczna ma składać się z 96 tysięcy km węglowego kabla nanorurkowego, pływającego portu ziemnego o średnicy 400 m i przeciwwagi o masie 12,5 tysiąca ton.

Są też koncepcje podwieszenia takiej windy na Księżycu. Naukowcy z Uniwersytetów w Cambridge oraz Nowego Jorku w swoim naukowym opracowaniu wskazali, że lina kończyłaby się na wysokości 42,164 km ponad powierzchnią Ziemi. Z kolei symulacje komputerowe i modelowanie z użyciem sieci neuronowych w NASA dały sygnał, że lina powinna być zastąpiona taśmą z węglowych nanorurek o szerokości metra. Chińczycy w ubiegłym roku obwieścili, że wynaleźli stosowny nanomateriał do wyprodukowania takiej lonży. NASA wskazuje jako miejsca umocowania windy na Ziemi oceaniczne lokalizacje – 500 km od Australii lub 3000 km od Hawajów. Linę utrzymywałyby ogromne pływające platformy, zakotwiczone w oceanie.

Rakiety prawie z prędkością światła?

Naukowiec z NASA, dr David Burns zaproponował nową koncepcję napędu kosmicznego, który rakiety przyszłości mógłby rozpędzić prawie do prędkości światła i to bez tankowania.

. „Silnik spiralny” wykorzystuje efekty zmieniające masę, które występują przy takiej szybkości. Rakieta napędzana przez taki motor dotarłaby na Marsa w 13 minut.

Helikalny silnik działałby dzięki zaawansowanym technologicznie akceleratorom cząstek, takim jak w Wielkim Zderzaczu Hadronów CERN. Małe cząstki są wystrzeliwane z dużą prędkością za pomocą elektromagnesów, zawracane z powrotem dookoła silnika i ponownie wystrzeliwane.

Według Burnsa silnik mógłby teoretycznie osiągnąć prędkość około 297 milionów metrów na sekundę. Obliczenia Burnsa przewidują, że silnik helikalny może wytwarzać pchnięcie do przodu do 99 procent prędkości światła bez łamania teorii względności Einsteina. Urządzenie jest na razie tylko koncepcją. Ale taką samą były kiedyś autonomiczne samochody, hyperloopy czy kosmiczne windy.

• Boeing
• CERN
• David Burns
• hyperloop
• Maglev
• SkyTran
• Volocopter