Un bolide dans un tuyau

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Pas de conférence de presse tapageuse, pas de super-show avec musique et grand écran. Un simple document de 58 pages, publié le 12 août 2013, sur les sites web de Tesla et de SpaceX d’Elon Musk. Et pourtant ces quelques pages vont peut-être provoquer une véritable révolution dans les moyens de transport.

Il y avait les bateaux, les trains, les automobiles et les avions. Si la vision d’Elon Musk, le président de Tesla Motors, se concrétise, il y aura aussi l’« Hyperloop » un système de capsules se déplaçant à une vitesse voisine de celle du son dans des tuyaux d’acier de quelques centaines  de kilomètres de long.

L’idée de déplacer rapidement des objets dans des tuyaux n’est pas nouvelle. De 1866 à 1984, par exemple, les PTT ont exploité un réseau de « pneumatiques » (appelés ­couramment « pneus ») permettant de faire circuler des lettres en quelques minutes à travers Paris et, dès 1869, Alfred Beach a mis en ­service un minimétro pneumatique à New York. Plus récemment Robert Goddard et la Rand ­Corporation ont étudié des véhicules se déplaçant à très grande vitesse dans des tubes à peu près totalement vidés de toute trace d’air.

Développeur de PayPal, inventeur de renom dans le domaine spatial (SpaceX) et industriel à succès dans le domaine des voitures électriques [voir La revue n°36], Elon Musk a gagné seul ses milliards... et la considération du monde scientifique. Son projet se veut réaliste ; s’il retient l’idée générale de Goddard de faire circuler ses véhicules dans un étroit tube dépressurisé pour limiter les frottements, il ne recherche pas le vide presque parfait (outrageusement coûteux) : il se contente d’une pression de 100 pascals (soit le 1/6e de la pression atmosphérique de Mars ou bien encore celle qui règne à 50 km d’altitude au-dessus de la Terre). Mieux, il utilise cet air résiduel pour assurer la sustentation de ses capsules grâce à l’effet bien connu dit « du coussin d’air ».

 

Paris-Bordeaux en 30 mn

On imagine assez facilement qu’à grande vitesse, dans un tunnel étroit, une capsule équipée de skis puisse se sustenter sans toucher le sol, même dans un air très raréfié. Mais que fait-elle à basse vitesse ? C’est là que Musk propose une solution vraiment géniale. Encore une fois il utilise l’air résiduel : il l’aspire, le comprime et l’insuffle sous les skis. 

Pour la compression, rien d’original : un compresseur axial dérivé des techniques aéronautiques fait l’affaire. Autre avantage : une partie de l’air comprimé est diffusé tout autour de la navette pour l’isoler en douceur des murs. Quel moteur, quelle source d’énergie pour le compresseur ? Là encore, Musk ne va pas chercher une solution compliquée : un moteur électrique et une grosse batterie feront l’affaire. Et voilà le véhicule soutenu pendant tout son trajet. 

Reste à l’accélérer, et Musk ne se contente pas d’aller à la vitesse d’un TGV, il veut croiser à 1 200 km/h ! Alors là, bien sûr, il faut prendre l’énergie à l’extérieur de la navette. Pas de problème encore : il suffit d’utiliser un moteur électrique linéaire 1 (donc sans pièces en mouvement) alimenté par des cellules photovoltaïques disposées au-dessus des tuyaux de circulation. La traînée étant très faible malgré la grande vitesse, il y a peu d’énergie à dépenser à vitesse de croisière : le moteur linéaire est donc prévu essentiellement pour les phases d’accélération ( positives ou négatives), c’est-à-dire pendant un centième du trajet.

Le projet d’ Elon Musk a été optimisé pour une liaison San Francisco - Los Angeles d’un bout à l’autre de la Californie (soit environ 600 km, ou la distance Paris-Bordeaux). Le parcours ne durerait guère plus de 30 mn et ne devrait coûter que 20 dollars (15 euros) par passager. Ce coût très faible s’explique en particulier par le fait que l’infrastructure de base est à bien meilleur marché que celle nécessaire à une ligne ferroviaire à grande vitesse : beaucoup moins d’exonérations coûteuses, pas d’ouvrages d’art complexes. De simples piliers supportant les tubes de circulation fabriqués en série suffisent. Autre raison du prix modéré du kilomètre parcouru : la faible consommation énergétique due à la faible traînée des navettes dans un environnement à air très raréfié et à la possibilité de récupérer au freinage l’essentiel de l’énergie dépensée à l’accélération. La navette de base, conçue pour le transport exclusif de passagers, emporterait seulement 28 clients, mais une cadence élevée (2 mn entre les navettes pouvant descendre à 30 s aux heures de pointe) devrait permettre le transport de 7,4 millions de personnes par an sur le réseau principal. 

En dépit de toutes les précautions prises pour assurer la sécurité des passagers, nombre de commentateurs se montrent sceptiques devant les possibilités concrètes de réaliser ce projet. Nombreux sont ceux qui prévoient que la plupart des passagers potentiels auront du mal à s’imaginer dans un étroit boyau sans issue « normale » en cas d’arrêt inopiné. 

Le risque de voir une navette bloquée serait pourtant très faible : en effet, l’essentiel du parcours se ferait sans propulsion grâce à la vitesse acquise au moment du départ. Si pourtant un tel accident survenait, les navettes se situant devant celle en panne continueraient normalement jusqu’à leur destination, tandis que celles situées derrière recevraient l’ordre automatique de freiner. Chaque navette pourrait alors déployer ses roues de secours et se diriger tranquillement vers la sortie. 

Une dépressurisation soudaine ne devrait pas non plus entraîner de catastrophe : la première navette serait certes freinée brutalement par l’arrivée du bouchon d’air créé par la fuite inopinée, mais ne subirait pas de véritable choc mettant sa structure en danger. Quant aux véhicules suiveurs, il seraient ralentis mécaniquement grâce à leurs freins de secours automatiques. 

L’étude publiée montre une attention ­particulière portée aux tremblements de terre. La peur du « big one » est en effet importante et justifiée en Californie le long de la fameuse faille de San Andreas. Mais Elon Musk affirme que ses structures sont faciles à concevoir pour résister aux pires tremblements de terre.

 

L’Hyperloop, une utopie ?

Reste le « facteur humain » c’est-à-dire le risque terroriste. L’Hyperloop ne serait, bien sûr, pas à l’abri d’un acte de malveillance, mais il n’est pas du tout certain qu’un tel risque, qui existe aussi sur les avions et les TGV, aurait ici des conséquences plus graves : une explosion dans une cabine provoquerait peut-être la mort de tous les passagers mais ils ne seraient que 25, à comparer avec les centaines de passagers transportés par un avion ou par un TGV qui peut dérailler et se renverser dans un tunnel contrairement à la navette de ­l’Hyperloop asservie à son tuyau.

 Aujourd’hui, la plupart des augures estiment que le projet d’Elon Musk ne débouchera pas. Mais les augures, parfois, se trompent. 

 

Copyright photo : Tesla motors

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