China atinge 700 km/h em 2 segundos com maglev supercondutor e Hyperloop

Numa pista de ensaios selada no norte da China, engenheiros elevaram discretamente uma tecnologia ferroviária radical a um novo patamar de velocidade.

A experiência mais recente durou pouco tempo no relógio, mas poderá influenciar a forma como pessoas e mercadorias circulam entre cidades nas próximas décadas.

Novo recorde da China: 700 km/h em 2 segundos

Investigadores chineses confirmaram um impressionante ensaio de alta velocidade numa via experimental de maglev supercondutor, concebida a pensar em futuros sistemas do tipo Hyperloop.

Num percurso de cerca de 400 metros, um veículo protótipo acelerou desde a imobilidade até aos 700 km/h em aproximadamente dois segundos, antes de ser desacelerado e controlado em segurança.

"Atingir 700 km/h em apenas algumas centenas de metros demonstra que a aceleração extrema, e não só a velocidade máxima, já está ao alcance da engenharia."

A pista, integrada num programa de investigação mais amplo nas imediações da cidade de Datong, funciona simultaneamente como demonstração tecnológica e laboratório de esforço. Permite aos engenheiros observar o que acontece quando um veículo de várias toneladas passa de zero a velocidades comparáveis às de um avião comercial no espaço equivalente a um campo de futebol.

A equipa chinesa descreve este teste como uma etapa intermédia rumo ao objetivo final de 1.000 km/h num tubo de baixa pressão, uma configuração globalmente semelhante àquela que muitas pessoas conhecem como Hyperloop.

Como o maglev supercondutor torna isto possível

A física dos comboios que "flutuam"

No centro deste sistema estão ímanes supercondutores. Estes materiais invulgares, arrefecidos a temperaturas muito baixas, conseguem transportar correntes elétricas enormes sem resistência elétrica.

Esta característica permite que os ímanes criem campos magnéticos extremamente fortes e estáveis, com perdas de energia mínimas.

Num sistema de maglev supercondutor, esses campos interagem com ímanes ou bobinas especiais instaladas na via. O veículo eleva-se ligeiramente acima da guia e fica, na prática, a flutuar, eliminando quase toda a fricção mecânica.

"Com a fricção em grande parte eliminada, a maior parte da energia pode ser usada para acelerar massa, em vez de ser desperdiçada contra carris e rodas."

A resistência que subsiste resulta sobretudo do ar. É por isso que os conceitos de Hyperloop propõem a operação em tubos onde a pressão atmosférica é drasticamente reduzida.

O desafio brutal: não é a velocidade, mas a transição

Atingir uma velocidade elevada não é, por si só, o único problema. A parte mais complexa é chegar lá e voltar a abrandar sem danificar o equipamento ou colocar os passageiros em risco.

Sair do repouso e atingir 700 km/h em cerca de dois segundos exige um controlo extremamente rigoroso das forças eletromagnéticas.

Os engenheiros têm de encaminhar e equilibrar fluxos colossais de energia elétrica numa escala de milissegundos. Qualquer desalinhamento ou atraso pode provocar instabilidade, vibrações ou oscilações perigosas.

Os investigadores comparam este nível de controlo aos sistemas de energia pulsada utilizados em reatores experimentais de fusão ou nas catapultas eletromagnéticas de aeronaves instaladas em navios de guerra de nova geração.

• A potência tem de aumentar e diminuir quase de imediato.
• Os campos magnéticos têm de permanecer precisamente alinhados com o veículo em movimento.
• As cargas térmicas dos componentes devem manter-se dentro de limites seguros.
• O conforto dos passageiros tem de continuar aceitável, apesar da elevada aceleração.

Os ensaios de Datong fornecem à China dados reais sobre estas transições, em vez de apenas simulações informáticas.

Da teoria a uma realidade próxima do Hyperloop

Hyperloop deixa de ser apenas uma palavra da moda

Hyperloop é uma designação abrangente para sistemas que fazem cápsulas atravessar tubos de baixa pressão através de levitação magnética e motores elétricos lineares. Elon Musk popularizou o termo há uma década, mas numerosos projetos ficaram bloqueados à medida que se acumulavam custos, obstáculos legais e pormenores técnicos.

O trabalho desenvolvido na China aproxima este conceito das representações visuais apelativas e leva-o para equipamentos que realmente se movimentam.

A linha experimental de 2 km em Datong, validada em 2023, é a espinha dorsal deste avanço. Também serve de plataforma de ensaio para a infraestrutura de baixa pressão necessária para reduzir a resistência do ar e alcançar, ao nível do solo, velocidades de cruzeiro semelhantes às da aviação.

"Ao provar que a aceleração extrema pode ser comandada e controlada, os engenheiros chineses enfrentaram uma das maiores dúvidas que pairavam sobre o transporte do tipo Hyperloop."

Se os comboios conseguirem entrar e sair rapidamente dos tubos, sem necessitarem de vias de aceleração com quilómetros de extensão, será muito mais fácil integrar futuras ligações entre polos urbanos densos na geografia real.

Uma estratégia nacional com várias frentes

O arranque até aos 700 km/h não constitui uma demonstração isolada. Insere-se num plano nacional mais vasto, com diversas linhas de investigação concorrentes e complementares.

Em 2020, a gigante do material circulante CRRC Qingdao Sifang ensaiou um protótipo de maglev destinado a atingir 600 km/h, em parceria com mais de trinta instituições, entre as quais a Universidade de Tongji.

Outras equipas concentram-se em supercondutores de alta temperatura, capazes de funcionar com níveis de arrefecimento menos extremos, reduzindo potencialmente os custos operacionais e a complexidade da infraestrutura.

Alguns projetos reúnem a levitação e a propulsão nas mesmas unidades supercondutoras. Outros mantêm separadas a sustentação e a força de impulso, uma opção que pode facilitar a manutenção ou aumentar a fiabilidade em determinadas condições.

Esta experimentação paralela pode parecer redundante vista do exterior, mas permite aos decisores comparar desempenho, custos e margens de segurança antes de fixarem uma norma industrial única.

Para lá dos carris: lançar foguetões e testar voos no solo

Uma pista ferroviária para o céu

As mesmas plataformas de lançamento eletromagnético que projetam cápsulas de maglev podem também apoiar ambições aeroespaciais.

Os engenheiros consideram utilizar aceleradores assentes em carris para dar a aeronaves pesadas, ou mesmo a foguetões, um forte impulso inicial antes de os seus próprios motores assumirem a propulsão.

Os primeiros segundos de um lançamento ou de uma descolagem são habitualmente os que exigem mais energia. Os motores têm de erguer um veículo totalmente abastecido a partir da imobilidade, combatendo simultaneamente a gravidade e a resistência do ar.

"Se os sistemas de maglev instalados no solo fornecerem esse primeiro impulso, os projetistas podem reduzir as cargas de combustível ou oxidante a bordo e libertar capacidade para carga útil."

Estas abordagens híbridas poderão fazer sentido para aviões espaciais reutilizáveis ou para aeronaves de carga que operem entre centros dedicados construídos em torno destas pistas de lançamento.

Um túnel de vento mais económico para o século XXI

As linhas de maglev supercondutor também funcionam como laboratórios de alta velocidade para os setores aeroespacial e da defesa.

Materiais, escudos térmicos, sensores e antenas de comunicações podem ser submetidos repetidamente a percursos controlados de alta velocidade, sem os custos de lançamentos completos de foguetões ou de voos de ensaio supersónicos.

Este tipo de circuito de testes no solo permite encurtar os ciclos de desenvolvimento. Os engenheiros podem ajustar a geometria, testá-la em poucos dias e recolher dados reais sobre vibração, aquecimento e comportamento do sinal a velocidades extremas.

O que isto significa para viajantes e cidades

Uma nova geografia para a vida quotidiana

Se os corredores de maglev-Hyperloop alcançarem as velocidades previstas, o planeamento urbano poderá sofrer alterações consideráveis.

Estudos sobre estes sistemas mencionam frequentemente tempos de viagem como os seguintes:

• Pequim a Xangai em cerca de uma hora, em vez de mais de quatro horas na atual alta velocidade ferroviária.
• Los Angeles a São Francisco em menos de uma hora, transformando duas metrópoles rivais num único mercado de trabalho alargado.
• Paris a Berlim em aproximadamente duas horas, concorrendo diretamente com a aviação de curta distância.

É provável que os padrões de deslocação diária se alarguem, pois as pessoas poderão ponderar viver a centenas de quilómetros do local de trabalho, mantendo ainda assim trajetos porta a porta viáveis.

As companhias aéreas poderão enfrentar forte concorrência nas rotas em que o embarque, os controlos de segurança e a circulação em terra já consomem grande parte do tempo total.

Riscos, conforto e aceitação pública

Os números impressionantes também levantam questões difíceis relacionadas com o risco e os fatores humanos.

A aceleração e a desaceleração têm de manter-se dentro de limites toleráveis para um passageiro comum, e não apenas para um piloto de caça treinado. Em geral, isto significa manter as forças bem abaixo de 1 g para garantir conforto em viagens longas.

A travagem de emergência num tubo de vácuo exige um projeto cuidadoso. Sistemas de portas à prova de falhas, gestão da pressão e vias de evacuação têm todos de lidar com o facto de os passageiros viajarem em corredores longos, selados e com poucos pontos de acesso.

As redes elétricas também terão de suportar picos breves e intensos de procura durante o lançamento dos comboios. Isto aumenta o interesse em grandes baterias, armazenamento à escala da rede e programação rigorosa para evitar a desestabilização das redes locais.

Para além dos desafios de engenharia, a perceção pública determinará qualquer implementação. As pessoas terão de sentir que estes tubos e vias são, no quotidiano, tão comuns como entrar num avião ou num metro.

Termos e cenários importantes para compreender

O que significa realmente um "tubo de baixa pressão"

As discussões sobre Hyperloop mencionam frequentemente tubos de vácuo, mas a maioria dos projetos reais aponta para uma "baixa pressão", e não para um vácuo perfeito.

Os engenheiros procuram habitualmente atingir uma pressão semelhante à existente entre 30 e 50 km de altitude, muito acima da altitude normal de cruzeiro das aeronaves. A esses níveis, a densidade do ar diminui tanto que a resistência baixa acentuadamente, mas a manutenção do tubo torna-se mais acessível e menos frágil do que num vácuo quase total.

Bombas, vedantes e válvulas de segurança terão de manter estável esse tubo extenso enquanto os comboios passam, as portas se abrem nas estações e ocorrem pequenas fugas ao longo de anos de operação.

Um exemplo prático: mercadorias antes de passageiros

Muitos analistas preveem que as mercadorias circularão nestes sistemas antes das pessoas.

Contentores, encomendas e componentes de elevado valor podem suportar interiores mais simples e perfis de aceleração ligeiramente mais severos do que os seres humanos.

Começar pelo transporte de mercadorias permite aos operadores resolver problemas iniciais, aperfeiçoar calendários de manutenção e recolher dados de fiabilidade a longo prazo. Depois de o sistema se provar no transporte de bens, os reguladores poderão sentir-se mais confortáveis para certificar o serviço de passageiros.

O salto da China para 700 km/h em 2 segundos não garante, por si só, esse desfecho, mas reforça a ideia de que a física subjacente e os sistemas de controlo estão a sair do laboratório e a entrar na prática de engenharia.