İnsanların atları bırakarak alternatif ulaşım arayışlarına girmesinden bu yana çeşitli araçlar farklı itki sistemlerinin geliştirilmesi ile beraber kara, deniz ve havadaki hareketimizi hızlandırarak günlük yaşamımızın birer parçası olmuştur. Birinci Sanayi Devrimi ile ortaya çıkan ve İngiltere üzerinden dünyaya hızla yayılan raylı taşıma sistemleri bugün dünyadaki çoğu ülkede temel toplu taşıma aracı olarak kullanılmakta ve raylı sistemlerde uzun mesafelerin daha kısa sürede kat edilmesi için alternatif mühendislik projeleri üzerinde durulmaktadır.
Hyperloop projesinin çalışma prensipleri
Son yıllarda ismini sıkça duyduğumuz Hyperloop projesi, Amerikalı girişimci Elon Musk’un PayPal, Tesla ve SpaceX projelerinden sonra ciddi yatırıma giriştiği bir başka cephedir. 68 milyar $ tutması beklenen projedeki temel amaç, havanın azami derecede arındırıldığı bir tüp içerisindeki özel tasarlanmış bir aracın ses hızına yakın bir seviyede (güncel verilere göre yaklaşık 1200 km/h) seyretmesi ile hava ulaşımına alternatif bir kara taşıtı konsepti yaratmaktır. Daha basit ifadeler ile Hyperloop’un kilometrelerce uzunluktaki devasa vakumlu borular içerisinde hareket eden yeni nesil bir tren olduğu söylenebilir. Belirli bir hızda hareket eden her araç, yüzeyine nüfuz eden havanın karşı direnci sebebiyle aracın itki yönünün zıddına tekabül eden sürüklenme kuvvetine maruz kalır. Bu ters kuvvet ne kadar yüksekse aracın sarf edeceği güç de (yakıt) buna bağlı olarak artacaktır. Sürüklenme kuvveti aracın dış tasarımının aerodinamik kanunlarına göre geliştirilmesi çerçevesinde azaltılabilir.
Günümüz mühendislerinin temel misyonlarından biri araçların bu şekilde enerji kaybının azaltılması üzerinedir. Bahsettiğimiz fikrin Hyperloop’taki yansıması ise, inşa edilen tünel şeklindeki tüplerde havadan arındırılmış vakumsuz bir ortam yaratılarak bu sürüklenme kuvvetinin azami ölçüde ortadan kaldırılması ve bu şekilde yüksek hızlara ulaşabilmektir. Peki bu fikir sanıldığı gibi 21. yüzyıl ürünü müdür; yoksa daha evvel vakumlu alanda pnömatik (hava basıncının mekanik harekete çevrilmesi) ulaşım üzerine fikir yürütülmüş müdür?
Havasız ortam üzerine çalışmaların tarihi
Konunun teknik evveliyatı vakum bazında ele alınırsa takvimler M.Ö. 4. yüzyıla kadar uzanır. Antik Yunan devrinde Aristotales ve Platon, bilim tarihinde vakumu, yani havasız ortamı anlamaya yönelik fikir yürüten ilk kişiler olarak bilinir. Rüzgâr değirmeninin mucidi ünlü İskenderiyeli Heron ile İslam âlimlerinden Farabi, ibn-i Heysem ve ibn-i Sina ise ileriki dönemlerde havasız ortam üzerine yaptıkları fizik ve felsefe tabanlı çalışmalar ile tanınır.
Pnömatik sistemin raylı ulaşıma entegrasyonu
Birinci Sanayi Devrimi sonrası çağdaki raylı sistemlere yönelik mühendislik çalışmalarına bakıldığında, pnömatik sistemin raylı ulaşıma ilk entegrasyonu 1799 senesinde İngiliz mühendis George Medhurst tarafından alınan bir patente rastlar. Atmosferik demiryolu olarak tanımlanan bu sistemde vagonlar, raylar arasına yerleştirilen bir tüp içerisindeki havanın basıncı yardımıyla hareket ettirilir.(1) İngiltere’deki ilk atmosferik demiryolu projesini üstlenen ise Birinci Sanayi Devrimi tarihinde önemli bir yer edinmiş İngiliz sanayici Isambard Kingdom Brunel’dir. (2) Bu girişim, inşaat mühendisi Samuel Clegg ve sanayici Samuda Kardeşler ortaklığı ile alınan patentli bir buluş üzerine kurulmuş, fakat teknik aksaklıklardan ötürü başarıya ulaşamamıştır.(3)
Vakumlu ortamda pnömatik raylı sistem projesini hayata geçirmeye en çok yaklaşmış isim Scientific American dergisinin yayıncılarından Amerikalı mucit Alfred Ely Beach’tir. 1867 senesinde American Institute fuarında tanıtıp 1870’te hayata geçirdiği Beach Pneumatic Transport projesi sadece 3 sene fiilen hizmet vermiştir. 2.4 metre çapında tüplerin kullanıldığı tünel 95 metre uzunluğunda olup Warren ve Murray Caddelerini birbirine bağlamaktaydı.(4)
Jules Verne’in oğullarından Michel Verne, 1888 senesinde yayınladığı Geleceğin Treni isimli kısa hikâyesinde pnömatik tüp sistemini referans alarak gelecekte insanların bu tarz bir araç ile ulaşımını sağlayabileceğini hayal etmiştir.(5)
20. yüzyılın başlarında ise Amerikalı roket uzmanı Robert Goddard (6), Rus fizikçi Boris Weinberg (7) ve 1970li yıllarda Amerikalı RAND Corporation kurumundan Robert M. Salter (8) da bu konuda benzer projeleri dile getirmişlerdir.
Hyperloop üzerinde çalışılmış bir konu
Görüldüğü üzere daha evvelki yüzyıllarda 21. yüzyıldaki Hyperloop projesinin anafikri hakkında düşünülmüş ve çeşitli yayınlar ortaya konmuştur.
Her ne kadar Yuval Harari’nin “robotlaşan ve teknolojinin kölesi olan insan” kavramı günümüzden 75 sene evvel Isaac Asimov tarafından dile getirildiyse, Hyperloop benzeri sistem de Elon Musk’tan evvel zamanın şartlarının el verdiği derecede üzerinde çalışılmış bir konudur. Bilim-teknoloji tarihi ışığında hakikatleri halka sunmak biz mühendislerin misyonları arasındadır.
Emir Öngüner
Araştırmacı, DLR-Alman Havacılık ve Uzay Merkezi
1- Medhurst, G., Medhurst on Atmospheric Railways, 1810, Londra
2- Buchanan, R.A., The Atmospheric Railway of I.K. Brunel, Social Studies of Science, Sage Publications Ltd., 22 (2), 1992, s.231-243
3- Samuda, J., A Treatise on the Adaptation of Atmospheric Pressure to the Purposes of Locomotion on Railways, 1841, Londra
4- Beach, A.E., The Pneumatic Dispatch, 1868, New York
5- Verne M. Un Express de I’aviner, Le Figaro Gazetesi, 1 Eylül 1888, Paris
6- Goddard, R., The Limit of Rapid Transport, Scientific American, Vol: 101, No:21, s.366, 1909
7- Weinberg, B., Five Hundred Miles an Hour, Popular Science, 90, s. 705-708, 1917
8- Salter, R.M., Trans-Planetary Subway Systems: A Burgeoning Capability, RAND Corporation Paper Series P-6092, 1978
Bu yazı HBT'nin 75. sayısında yayınlanmıştır.
