Czy jest możliwe dotarcie do celu podróży wcześniej, niż się wyruszyło? Jest. Jeszcze kilka lat temu pasażerowie lecący Concorde’em z Europy do Stanów Zjednoczonych lądowali w Nowym Jorku wcześniej, niż wystartowali z Paryża (oczywiście według czasu miejscowego). Ten samolot latał po prostu szybciej, niż wynosi prędkość ruchu wirowego Ziemi. Nic dziwnego, że podróż Concorde’em uchodziła za coś więcej niż zwykła podróż: za przeżycie z pogranicza magii. Ta magia odeszła wraz z ostatnim Concorde’em, ale teraz jest szansa, że za kilka lub kilkanaście lat powróci.
W PIĘĆ GODZIN PRZEZ PACYFIK
W wyścigu, którego celem jest zbudowanie następcy Concorde’a, biorą udział Amerykanie, Europejczycy i Japończycy. Amerykańska firma Aerion planuje w roku 2014 oddać do użytku odrzutowiec SBJ zdolny osiągnąć 1900 km/godz. Samolot może pomieścić dwunastu pasażerów. Ma być sprzedawany po 80 milionów dolarów. Koszt jego opracowania i wdrożenia projektu do produkcji to około 1,3 miliarda dolarów.
Także kraje europejskie pracują nad cywilnym odrzutowcem. Ich projekt roboczy nazywa się HISAC i znajduje się jeszcze w stadium początkowego planowania. Liderem światowego wyścigu wydaje się Japońska Agencja Eksploracji Przestrzeni Powietrznej (JAXA), która ogłosiła, że ich odrzutowiec pasażerski wyprodukowany zostanie do roku 2020. Ma to być duży odrzutowiec na 200–300 miejsc, pracują nad nim wspólnie największe japońskie koncerny, m.in. Kawasaki, Mitsubishi i Fuji. Przelot z Tokio do Los Angeles zajmie maszynie pięć godzin, dwa razy mniej niż samolotom, które latają teraz.
SKÓRA I HEBAN
Inżynierowie pracujący nad tymi projektami starają się wskrzesić magię Concorde’a, ale chcą zarazem uniknąć słabych stron legendarnej francusko-brytyjskiej konstrukcji. Oprócz gigantycznego zużycia paliwa bez wątpienia najważniejszą wadą Concorde’a był straszliwy hałas przy przekraczaniu bariery dźwięku. Światowe przepisy i normy są w tej kwestii bardzo rygorystyczne. Według zarządzenia Światowej Komisji Lotniczej nad terytorium większości państw europejskich Concorde mógł latać tylko poniżej prędkości dźwięku, dopiero nad oceanem piloci wykorzystywali wszystkie jego zalety. To powodowało, że samolot był nierentowny na większości tras. Właśnie dlatego zbudowano tylko 20 Concorde’ów, z których jedynie 14 latało jako samoloty liniowe.
Dlatego opisywany wcześniej japoński samolot ponaddźwiękowy ma być sto razy cichszy niż Concorde. Redukcja hałasu jest też podstawowym celem inżynierów opracowujących ponaddźwiękową maszynę dla firmy SAI (Supersonic Aerospace International). Projekty cichych silników przygotowują trzej najwięksi producenci na świecie: General Electric, Pratt & Whitney i Rolls-Royce.
Odrzutowiec ma być także wyjątkowo przyjazny dla pilota. Na monitorze będzie widział pod naturalnym kątem pas startowy, co jest szczególnie pomocne podczas szybkiego podchodzenia do lądowania – to rozwiązanie jest też poniekąd wymuszone przez stosunkowo długi dziób samolotu (dziób musi być długi i ostry, aby zmniejszyć znaczny przy wysokich prędkościach opór). Podobny problem inżynierowie mieli z Concorde’em, w którym, jak wiadomo, dla osiągnięcia lepszej widoczności możliwe było opuszczanie dziobu samolotu.
Dla pasażerów przygotowano na pokładzie szereg wygód, luksusowa kabina przypomina bardziej gabinet dyrektora niż wnętrze samolotu. Znaleźć się w niej mają skórzane fotele oraz elementy hebanowe.
Powrót żagli. Sądzę, że za 20–30 lat doczekamy się renesansu żagli, choć niekoniecznie podobnych do tych ze starych rycin. Coraz częściej podejmowane są również próby wykorzystania stałych wiatrów, wiejących z dużą prędkością na znacznych wysokościach. Żagle mają przyszłość na dłuższych przelotach oceanicznych, zaś ich uzupełnieniem będą silniki mechaniczne napędzane… etanolem. Alkohol nie wymaga wielkich zmian w dotychczasowej konstrukcji silników. Wygrywa więc zarówno z LPG (ze względu na dużą przestrzeń, którą zajmują zbiorniki z gazem, nie jest praktyczny na statkach towarowych), jak i wodorem (problemy z długotrwałym przechowywaniem) – Dr Przemysław Krata, Katedra Eksploatacji Statku Akademii Morskiej w Gdyni
SKRZYDŁA NA BRZUCHU
Budowa samolotu osiągającego prędkości ponaddźwiękowe to wyzwanie dla inżynierów. Po pierwsze samolot taki cechuje się, podobnie jak myśliwiec, słabą sterownością przy małych prędkościach. Aby zapewnić możliwie bezpieczny start, musi gwałtownie przyspieszyć, dlatego do startu w Concordzie używano dopalacza. Samolot taki musi mieć też szczególnie wytrzymałe, odporne na ogromne przeciążenia podwozie.
Ponaddźwiękowce mają skrzydła w kształcie litery V umieszczone bardzo nisko: są one praktycznie brzuchem samolotu. Dlatego też golenie podwozia (mechanizm, na którym umieszczone są koła) muszą być stosunkowo długie i czasami podobne do szczudeł, tak aby samolot podczas startu nie uderzał ogonem o ziemię.
Problemem może też być lądowanie, bo prędkość podchodzenia jest znacznie większa niż w przypadku konwencjonalnych samolotów. Samoloty ponaddźwiękowe narażone są także na działanie silniejszego tarcia, co wymaga zastosowania specjalnych lakierów. W przypadku Concorde’a obszary narażone szczególnie na działanie siły tarcia budowane były ze stopów stali szlachetnej i tytanu. Nowe samoloty wykonane będą z włókna węglowego, stopów aluminium oraz materiałów kompozytowych.
Jeśli jednak spojrzymy na te wszystkie problemy inaczej, to lot samolotem ponaddźwiękowym jest od samego początku do końca pasjonującym przeżyciem i ma też stronę praktyczną – każda podróż na jego pokładzie trwa przynajmniej o połowę krócej niż zwykłym samolotem. Nic więc dziwnego, że inżynierowie na trzech kontynentach pracują nad następcami Concorde’a.
WIATR JEST ZA DARMO
Jeżeli zależeć nam będzie na szybkości, latać będziemy następcą Concorde’a – ale jeżeli nie będzie nam się spieszyć, będziemy mogli skorzystać z najbardziej romantycznego ze wszystkich środków transportu, czyli żaglowca. Wygląda bowiem na to, że żaglowce wracają do łask, a to ze względu na rosnące ceny paliwa. Najnowszy wycieczkowiec zaprezentowany przez STX Europe wykorzystuje wiatr jako źródło napędu (choć na razie tylko na deskach kreślarskich).
„Powrót do dziewiętnastowiecznego klipera nie ma sensu, ale stworzenie nowoczesnego, godnego zaufania takielunku z półsztywnymi żaglami, łatwego do obsługi przez nieliczną załogę, to z pewnością przyszłość podróżowania” – twierdzi architekt morski Thibaut Thincelin ze Stirling Design International w rozmowie z „Focusem”. Francuska firma na zlecenie STX Europe przygotowała projekt ekologicznego statku wycieczkowego przyszłości. Prace nad jednostką nazwaną Eoseas trwały 12 miesięcy. W sześcioosobowym zespole – oprócz architektów znaleźli się także eksperci od hydrodynamiki i aerodynamiki. Stworzyli statek, który dla jednych wygląda jak koszmarek, dla innych jak cud techniki. Z pewnością jednak może konkurować z gigantami mórz. 305 m długości i 60 m szerokości, 3311 pasażerów stawia Eoseas w jednym szeregu z największymi obecnie wycieczkowcami świata klasy Freedom (odpowiednio 338 i 56 m, 4370 pasażerów).
KOLOS O PIĘCIU KADŁUBACH
To, co na pierwszy rzut oka odróżnia Eoseas od innych statków, to pięć prawie 100-metrowej wysokości masztów, na których mają zawisnąć półsztywne żagle – to znaczy wykonane najprawdopodobniej z mylaru, wzmacniane włóknem węglowym lub szklanym, stosowane w jachtach regatowych. Takie żagle można automatycznie stawiać i składać. Powierzchnia żagli ma być gigantyczna: 12.440 m2. Obecny rekordzista, pięciomasztowy Royal Clipper pływa z ponad dwa razy mniejszym, a polski Dar Młodzieży z cztery razy mniejszym ożaglowaniem.
Ponadto Eoseas będzie pentamaranem, czyli jednostką o pięciu kadłubach. „Bazując na naszych wcześniejszych pracach, doszliśmy do wniosku, że bardzo stabilny wielokadłubowiec może utrzymać potężne ożaglowanie, co spowoduje zmniejszenie zużycia paliwa” – tłumaczy decyzję projektantów Thincelin. Poza wiatrem statek będą napędzać nowoczesne silniki, spalające zarówno – tańszy i bardziej ekologiczny – ciekły gaz, jak i zwykłe paliwo okrętowe. Taki system pozwoli zredukować emisję do atmosfery szkodliwych gazów – tlenków siarki, węgla i azotu. Ekologia szczególnie leżała projektantom na sercu. Nic dziwnego, skoro według raportu IMO (International Maritime Organisation) statki w 2007 r. wyemitowały do atmosfery 1,12 mld ton dwutlenku węgla, czyli są odpowiedzialne za ok. 3,5 proc. globalnego skażenia…
Eoseas nie tylko będzie pływać na bardziej ekologicznym paliwie, ale także zużyje go mniej. Specjalny system pompujący powietrze między kadłub a powierzchnię wody stworzy poduszkę powietrzną, zmniejszając tarcie i redukując równocześnie zapotrzebowanie na paliwo. Rozwiązanie przypomina to znane z poduszkowców, tyle że Eoseas nie będzie unosił się nad wodą, lecz jedynie nieco się z niej wynurzy. Teoretycznie – m.in. według badaczy z Maritime Research Institute Netherlands w Wageningen – systemy wtłaczające powietrze mogą zmniejszyć tarcie aż o 20 proc., ale nigdy nie udało się uzyskać lepszego wyniku niż 10 proc.
Dzięki wszystkim ulepszeniom statek ma zużywać do 50 proc. mniej paliwa niż porównywalny wycieczkowiec. A to oznacza dodatkowe pieniądze w kieszeni armatora. Freedom of the Seas, który tankuje 3533 ton paliwa, zużywa przeciętnie 12,8 tony na godzinę. Gdyby – całkiem teoretycznie – zaopatrzyć go w systemy użyte na Eoseas, spaliłby nawet o połowę mniej, czyli 6,4 tony. A to przy dzisiejszych kosztach paliwa (około 280 dol. za tonę popularnego IFO 380) oszczędność około 1800 USD na godzinę!
Zresztą nie tylko napęd, ale cały statek został tak zaprojektowany, by zużywać jak najmniej energii. Część mieszkalną otacza dodatkowa ściana ze szkła – pomiędzy kabinami a szkłem powstaje pusta przestrzeń wypełniona powietrzem, która zapewnia lepszą izolację termiczną. Jednocześnie krążące powietrze spełnia funkcję naturalnej klimatyzacji. Dodatkowe ciepło, a także chłód niezbędny do regulowania mikroklimatu na pokładzie oraz energię elektryczną dostarczy silnik gazowy. Taki system jest bardziej ekologiczny, ekonomiczny i efektywny niż starsze rozwiązania. „Wszystkie technologie użyte w tym projekcie są używane w innych gałęziach przemysłu” – podkreśla Thincelin. Silniki gazowe zasilają m.in. lotniska w Madrycie, Detroit i Mediolanie. Dodatkowa izolacja kabin to nic innego jak podwójna fasada stosowana od wielu lat w architekturze lądowej. Na statkach są to jednak rozwiązania dość nowatorskie (choć silniki gazowe wykorzystuje się już na niektórych jednostkach). Nic dziwnego więc, że Eoseas ma kosztować ok. 30 proc więcej niż zwykły wycieczkowiec, czyli ponad 1,1 mld dol. Czy konstruowanie takiego statku się opłaci? Rynek turystyki morskiej rozwija się prężnie mimo kryzysu. Projektanci mają nadzieję, że pierwszy statek nowego typu spłynie z pochylni za 3–5 lat. Tak naprawdę wszystko zależy od pasażerów, a ci coraz częściej życzą sobie, by podróż była nie tylko komfortowa, ale i romantyczna – i jeśli o to chodzi, żaglowiec jest nie do pobicia.
Podniebne wagoniki
Między miastami jeździć będą superszybkie pociągi, a w miastach ekologiczne ciche wagoniki nazywane PRT (Personal Rapid Transit). Wagonik ma być czymś w rodzaju taksówki bez kierowcy: pasażer wynajmować go będzie na specjalnej stacji i zamawiać kurs na inną stację, gdzie pojazd poczeka na następnego klienta. Projektów systemów PRT jest wiele. Przykłady to polski Mister lub szwedzki Flyaway (w obu wagoniki mają jeździć podczepione pod szyną).
POCIĄG NIE BYLE JAKI
Samoloty ponaddźwiękowe i gigantyczne żaglowce świetnie się sprawdzą na trasach międzykontynentalnych. Ale na krótszych dystansach nie ma to jak pociąg. 3 kwietnia 2007 roku cały świat obserwował eksperymentalnego TGV podczas próby pobicia rekordu prędkości. Udało się. 574,8 km/godz. to najwyższa prędkość, jaką dotąd uzyskał pojazd poruszający się po szynach.
Składy TGV (czyli Train a Grande Vitesse – „pociąg wysokiej prędkości”) podróżują regularnie po Francji od września 1981 r., gdy prezydent Mitterrand otworzył linię z Paryża do Lyonu. Od tego czasu sieć mocno się rozrosła, a do dziś podobne pociągi zafundowały sobie koleje niemieckie, japońskie, chińskie, belgijskie, hiszpańskie… Pędząc 300 km/godz. (a czasem nawet nieco więcej), stały się doskonałym środkiem bezpiecznego i komfortowego podróżowania. A że lepsze jest wrogiem dobrego, nieco ponad rok temu koncern Alstom pokazał – zaprosiwszy na uroczystość prezydenta Sarkozy’ego – nową wersję superpociągu AGV (Automotrice a Grande Vitesse, czyli z grubsza „zespół trakcyjny wysokiej prędkości”). AGV nie będzie (na razie) co prawda pędził tak jak egzemplarz eksperymentalny, mając pięć setek na liczniku, ale jego prędkość maksymalna i tak nie będzie mała – wyniesie 360 km/godz. Pierwsze pociągi mają trafić do włoskiego przewoźnika NTV i rozpocząć kursowanie latem 2011 r.
Właśnie do pociągów typu TGV należy najbliższa przyszłość transportu zbiorowego. Ich największą zaletą jest fakt, że mogą poruszać się po normalnej sieci torów. Dzięki temu szybkie pociągi mogą dojechać do wielu mniejszych miejscowości – choć porządnie mogą się rozpędzić tylko tam, gdzie linia spełnia wyśrubowane standardy (odpowiednie podkłady, pochylenie toru, promień łuku, bezkolizyjne rozjazdy itd.). Często jest tak, że pociąg TGV jedzie przez pół Francji z prędkością 300 km/godz., a ostatnie fragmenty odgałęzień pokonuje znacznie wolniej – dla pasażerów najistotniejsze jest jednak, że nie muszą się przesiadać. Jeżdżące po Szwecji pociągi serii X2000, dzięki wagonom przechylającym się na zakrętach, mogą bezpiecznie rozwijać prędkość 200 km/godz. bez modernizacji samych torów.
Bardzo efektowna kolej poruszająca się na poduszce magnetycznej (z którą eksperymentują od dawna zwłaszcza Niemcy i Japończycy) co prawda może pędzić jeszcze szybciej, ale wymaga specjalnego toru. Zbudowana przez Niemców linia w Szanghaju liczy ledwie 30 kilometrów, ma tylko dwie stacje, a okazała się koszmarne droga, i jest krytykowana, że powstała jedynie na pokaz. Krótko mówiąc, o ile teoretycznie jest szansa, by ekspres TGV dojechał kiedyś, powiedzmy, do Włoszczowy, to pociągu na poduszce raczej nie uda się tam dociągnąć nawet najzdolniejszemu politykowi.
Pociąg TGV różni się od zwyczajnego przede wszystkim rozmieszczeniem kół. W normalnym pociągu lokomotywa i każdy wagon z osobna mają własne tzw. wózki na obu końcach. W TGV wagony opierają się na swych końcach o wózek wspólny dla dwóch wagonów. Przez to cały pociąg jest mniej podatny na wykolejenie i zapewnia wyższy komfort jazdy (pasażerowie nie siedzą bezpośrednio nad kołami). W typowym pociągu TGV na końcach składu znajdują się lokomotywy, czy raczej tzw. głowice napędowe, podobnie jak to jest w klasycznym pociągu.
SPRYTNE WÓZKI
Najważniejszą innowacją w projekcie AGV jest tymczasem rozproszenie napędu na całej długości pociągu. W uproszczeniu każdy wagon będzie sam sobie jednocześnie lokomotywą (trochę tak, jak to ma miejsce w kilkuwagonowych tramwajach miejskich). Poprawia to nie tylko stabilność całego składu (m.in. przez obniżenie środka ciężkości), ale i rachunek ekonomiczny. Ponieważ na końcach składu nie ma już lokomotyw (głowic napędowych), w pociągu o tej samej długości zmieści się więcej foteli dla pasażerów (średnio o 9 procent); z tego samego powodu w pociągu złożonym z 10 wagonów – z 13 do 11 spadnie liczba wózków, zatem pociąg będzie jechał trochę ciszej. AGV ma też na całej długości płaską podłogę (w TGV w miejscu łączenia się wagonów podłoga nieco się podnosi). Dzięki szerokiemu wykorzystaniu aluminium wagony są lżejsze, projektanci poprawili też aerodynamikę pociągu; zmniejszenie oporu powietrza oznacza oszczędność energii.
Założeniem projektu AGV było zachowanie wydajności ekonomicznej – AGV ma jechać szybciej, zabierać więcej pasażerów, ale zużywać maksymalnie tyle samo energii, ile „stare” TGV.
MY TEŻ POPROSIMY
Koleje wysokich prędkości to nie tylko skrócenie czasu podróży. To potężna machina promocyjna i rozwojowa dla wielu regionów. Gdy na torach francuskich pojawiły się pierwsze pociągi TGV, a na niemieckich pierwsze ICE, przeprogramowaniu uległo mnóstwo planów komunikacyjnych. Każde większe miasto chciało podłączyć się do nowej sieci, by być odwiedzane przez piękne, aerodynamiczne strzały – dowód nowoczesności, symbol szybkości i komfortu. Zjawisko to nazwano „efektem TGV”. Teraz pozostaje nam czekać na efekt AGV.