AEROSPAZIO

Intervista a Bibop Gresta, Co-Founder di HyperloopTT e CEO di Hyperloop Italia

Avete dubbi sulla realizzabilità del progetto Hyperloop? Non Bibop Gresta, vediamo come Hyperloop Italia ha pensato di risolvere tutte le problematiche.

Agli appassionati di aerospazio che ci seguono su questa testata non sarà sfuggito l’articolo che ho scritto in precedenza elencando tutte le criticità che metterebbero a rischio la realizzabilità del progetto Hyperloop. 
Se è vero che il dubbio è il sale della Scienza è anche vero che nel processo scientifico il confronto tra le diverse posizioni debba essere sempre ammesso, anzi raccomandato.
Mi  è quindi sembrato doveroso concedere un ampio spazio a Bibop Gresta, Co-Founder di HyperloopTT e CEO di Hyperloop Italia, per potergli dar modo di rispondere a tutte quelle argomentazioni tecniche sulle quali si basa la posizione degli scettici verso il progetto Hyperloop.

Cominciamo a parlare di te: cosa ti ha spinto ad avvicinarti al progetto Hyperloop e come ci sei riuscito? Qual è il tuo ruolo in Hyperloop Italia, che tu sia un nerd come me credo sia un fatto assodato quindi te lo chiedo in maniera diretta: sei un CEO o sei un CEO/CTO come Elon Musk?

Nel 2013 ero in un momento della mia vita molto particolare. Forse ero la classica persona giusta al momento giusto. Avevo appena fatto una exit in borsa della mia più importante creazione (nda: Digital Magics) e mi ero trasferito in California dove sognavo di fare qualcosa che incidesse sui problemi veri dell’umanità. Ad agosto Elon Musk, reagendo al progetto assurdo del Governatore della California di costruire una linea ad alta velocità tra Los Angeles e San Francisco, lancia la provocazione di Hyperloop attraverso un “white paper” in modalità open source per tutti quelli che avrebbero raccolto la sfida. Due settimane dopo, incontro ad un evento un imprenditore tedesco che mi propone di contattare Elon Musk per realizzare il progetto attraverso il suo sito di Crowd Sourching. All’inizio mi sembra una follia, ma appena vedo il numero e la qualità di persone che aveva già aderito sul suo portale, e avendo ottenuto l’approvazione di Elon, decidiamo di realizzare il progetto. Dopo la nascita della società, ho condotto lo sviluppo commerciale e la vision come Chairman e COO, lasciando agli scienziati e al nostro team formidabile la responsabilità dello sviluppo tecnologico, cercando solo di garantire che la compagnia andasse nella direzione giusta dal punto di vista etico e della sostenibilità.

Con la pubblicazione del primo progetto Hyperloop Alpha, Musk ipotizzava come possibile metodo di propulsione il sollevamento della capsula passeggeri con un cuscino d’aria (concetto ripetutamente affermato in diverse interviste) e in subordine l’utilizzo delle tecnologie per la levitazione magnetica della stessa. 
Nel frattempo, tanta acqua è passata sotto ai ponti e la tecnologia ha fatto passi diversi avanti, quali sono le differenze fondamentali tra il progetto di Hyperloop Italia e il progetto originale proposto da Musk nel lontano 2013?

Per capire la nostra soluzione bisogna dare un po’ di contesto. I sistemi di levitazione tradizionali comunemente chiamati MAGLEV (MAGnetic LEVitation) usati nei treni ad alta velocità sono sistemi attivi, cioè per funzionare necessitano di un costate apporto di elettricità. Sotto al MAGLEV si trovano dei magneti superconduttori mantenuti a una temperatura inferiore ai -179 °C. I principali problemi sono la necessità di mantenere i superconduttori a temperature bassissime e la regolazione della forza repulsiva per bilanciare le diverse forze (vento, centrifuga in curva, ecc.) cui è sottoposto quando è in movimento. Il risultato sono treni costosissimi da costruire, e da manutenere.

Purtroppo, ciò che proponeva Elon era impraticabile per una serie lunghissima di motivi tecnici. Lui proponeva di inserire un gigantesco ventilatore posizionato nel naso della capsula che doveva servire da compressore per getti d’aria compressa che posizionati al di sotto della capsula, sarebbero serviti da cuscino d’aria per far scivolare la capsula in levitazione. Al di là dei vortici da gestire, delle risonanze nel tubo, e tutta un’altra serie di problemi aerodinamici, la soluzione non è risultata praticabile. Nel frattempo, il professor Richard Post, uno scienziato fisico in pensione del Lawrence Livermore Lab ci scrisse per indirizzarci nella direzione giusta. Negli anni ‘90 il Prof. Post sviluppò una tecnologia militare in grado di risolvere il problema attraverso un sistema a levitazione magnetica (Maglev) passiva chiamata Inductrack. Il sistema si basa su anelli di fili non alimentati innestati nel tracciato e su magneti permanenti (in una speciale configurazione chiamata Halbach array) utilizzati per far levitare la capsula. L’unica energia richiesta è quella utilizzata per muovere la capsula, che nel nostro caso viene spinta da un motore lineare (tipo quello della Tesla) parzialmente srotolato sul tracciato. Il movimento Hyperloop incrementa la forza levitante indotta nei fili generando quella che in ingegneria viene definita Corrente Eddy. Quindi più si accelera, maggiore è l’efficienza. Nel nostro caso utilizziamo magneti permanenti al neodimio ferro boro. A basse velocità la forza di levitazione generata è sufficiente a sollevare 50 volte il peso dei magneti. Ed è questa la grande rivoluzione di Hyperloop, non la velocità, bensì l’efficienza che risulta in un costo di esercizio veramente ridotto. Se sommiamo l’elettricità che possiamo produrre semplicemente applicando dei pannelli solari sopra il tubo e sottraiamo l’elettricità di cui abbiamo bisogno per far andare il sistema, otteniamo un numero positivo. Nello studio di fattibilità realizzato ad Abu Dhabi, si evince che con un pannello solare tradizionale al 21,5% di efficienza, su una linea di 100 km possiamo produrre 244,000 MWh con un eccesso di 29,400 MWh di elettricità che possiamo reimmettere nella rete per alimentare 2,820 abitazioni lungo la linea. Quindi abbiamo la possibilità di realizzare infrastrutture che sono in grado di generare più energia di quella che consumano, senza violare nessuna legge della termodinamica.

Quali sono i goal che Hyperloop Italia si prefigge e con quali tempistiche? Ci sono progetti in cantiere? 

Hyperloop Italia è la prima società al modo che ha preso l’esclusiva delle tecnologie HypetlooopTT per implementare la prima linea di Hyperloop al mondo. Abbiamo scelto l’Italia per una caratteristica che non è nota al grande pubblico ma che rischia di essere determinante per una veloce certificazione ed implementazione di Hyperloop. In Italia, esistono dei corridoi “relitto” lungo le principali autostrade e ferrovie. Durante l’epoca della ricostruzione, dopo la seconda guerra mondiale, sono stati costruiti corridoi larghi dai 20 ai 60 metri che corrono lungo circa 30.000 Km tra autostrade e ferrovie. Questi corridoi potrebbero essere utilizzati per l’implementazione del primo network Hyperloop al mondo senza quasi il bisogno di espropri o complicati processi di acquisizione del diritto di passo, che sono la causa degli annosi ritardi tipici dei progetti nel settore dei trasporti. In Italia quindi stiamo già lavorando a 6 progetti per implementare la tecnologia Hyperloop.

Una delle critiche che viene mossa al progetto Hyperloop Alpha è legata alla pericolosità di far muovere alla velocità del suono una capsula all’interno di un tubo che in caso di cedimento strutturale si ritroverebbe intrappolata e senza vie di fuga. Cosa è stato fatto a livello progettuale per eliminare questa problematica?

La velocità del suono a cui spesso si riferiscono i giornali è la velocità massima a cui vogliamo far viaggiare le nostre capsule una volta che il grado di maturità della tecnologia ce lo consentirà. In realtà la prima versione di Hyperloop viaggerà ad una media di 400 Km/h, poi tramite un processo di “incremental design” raggiungeremo i 700 Km/h e poi i 1223 Km/h.  Nell’aria, la velocità del suono è di 1 192,32 km/h a 0 °C e di 1 235,16 km/h a 20 °C. In realtà quindi contiamo di stare sotto questa soglia, anche se non abbiamo un limite teorico di velocità in quanto in un ambiente detto mezzo con pressione da 1 a 10 pascal il suono praticamente non si propaga. Nel progettare il tubo non abbiamo tenuto conto solo delle esigenze di pressione per mantenere l’integrità strutturale del tubo, ma anche una serie complessa di variabili come le imperfezioni dell’installazione e della guida del binario, la flessione del binario in diverse condizioni di carico, la dilatazione termica, etc… Fortunatamente le soluzioni ci sono arrivate da industrie consolidate come quella delle tubature transoceaniche che hanno affrontato e risolto queste problematiche fin dagli anni ‘50. La soluzione è un tubo di acciaio al carbonio da 25 mm di spessore, costruito con tecnologia di saldatura a spirale corrugata, e sezioni lunghe 20 mt, con tre flanges (stiffeners con funzioni di rinforzo) a supporto per tubo che può mantenere pressioni inferiori a circa 1 · 10-5 hPa, constro i nostri max 1 · 10-3 hPa. Una resistenza abbondantemente sovradimensionata per le esigenze di un sistema Hyperloop. La problematica di espansione del tubo viene risolta con i classici espansori termici e la stabilità viene garantita da isolatori sismici. Abbiamo quindi sovradimensionato il sistema per garantire la massima sicurezza in caso di emergenza o di improvvisa ripressurizzazione.

Il tubo è supportato su piloni tubolari posizionati individualmente. A causa della dilatazione termica, gli elementi di giunzione dei tubi sono posizionati sopra i piloni. Se costruito su viadotto, abbiamo dimensionato il sistema per sopportare tutti i carichi operativi normali e straordinari. La geometria permanente o le deviazioni della superficie, come risultati dell’impatto operativo e ambientale, sono quindi eliminati. Le transizioni del tubo e del binario sono state progettate per consentire la compensazione delle deformazioni plastiche del terreno e degli spostamenti dei piloni sotto l’influenza delle diverse velocità operative. I segmenti del guscio tubolare si estendono da un supporto all’altro. I potenziali materiali non standard, inclusi i tipi di acciaio o tipi di calcestruzzo innovativi, sono stati verificati e testati con test indipendenti (ad es. per materiali in fibra ad alta tecnologia, ecc.). Sono state condotte indagini speciali sugli effetti di degassaggio e sulle proprietà di tenuta. Il sistema di Tolosa ha già completato più di 1000 cicli completi di degassaggio.

Dove non costruiremo con viadotti è prevista una soluzione Cut & Cover che prevede lo scavo di una trincea nel terreno per poi costruirvi i muri, la pavimentazione e il soffitto con colate di cemento ad alta performance. Successivamente si interra la galleria ricavata. Il metodo è noto anche come “Metodo Milano” perché così fu realizzata la linea 1 della metropolitana di Milano. Questo metodo è meno invasivo e più veloce in quanto si possono sfruttare i corridoi relitto già presenti lungo le autostrade e le ferrovie.


Se il tubo di Hyperloop contiene il vuoto (o il quasi vuoto), allora significa che per consentire agli occupanti di respirare il convoglio debba essere necessariamente pressurizzato a 1 atmosfera, o poco meno come nel caso degli aeroplani.
Quando un aeroplano subisce una depressurizzazione violenta a causa della rottura della fusoliera, calano le maschere di ossigeno il cui serbatoio contiene però solo una riserva per tre minuti, esattamente il tempo che ha il pilota di scendere da 33.000 piedi (quota di crociera) a 10.000 piedi, quota dove i passeggeri riuscirebbero a riprendere a respirare in autonomia anche se svenuti. Se il pilota non dovesse eseguire quella manovra, maschera o non maschera gli occupanti morirebbero per ipossia (vedi incidente del volo greco Helios 522).
Nel caso di Hyperloop, qualora la capsula passeggeri dovesse subire una decompressione, essa rimarrebbe confinata in un tubo depressurizzato pertanto i passeggeri non avrebbero modo di respirare.
A tutti gli effetti trovarsi a bordo di Hyperloop è la stessa cosa che essere a bordo della Stazione Spaziale Internazionale che è circondata dal vuoto dello spazio. 

A ciò si aggiunge il pericolo di eventuali embolie alle quali i passeggeri sarebbero soggetti a causa della differenza di pressione tra i gas compressi nel flusso sanguigno ed il vuoto o semivuoto pneumatico, oltre a possibili fenomeni di lacerazione polmonare dovuti alla repentina decompressione.

Ammesso che le nuove iterazioni del progetto Hyperloop prevedano un sistema per consentire una repentina ripressurizzazione del tubo pneumatico in caso di incidente strutturale alla capsula passeggeri, essi sarebbero comunque sottoposti al doppio shock della ripressurizzazione veloce a seguito di un altrettanto veloce depressurizzazione.

In che modo Hyperloop Italia ha superato il problema?

Bravo, infatti la storia dell’aviazione è costellata da episodi di decompressioni esplosive mortali per i passeggeri. Eppure, continuiamo a viaggiare in aereo riconoscendone i rischi. Hyperloop è stato concepito per evitare questo problema o almeno ridurne i rischi.

La capsula è stata concepita con un doppio strato per minimizzare al massimo il rischio di decompressione. In caso succedesse una doppia foratura delle skins e successiva decompressione, la capsula eseguirebbe una frenata di emergenza. Se stessimo viaggiando ad una velocità elevata, si potrebbero raggiungere i 5g in decelerazione. Non è piacevole ma il corpo umano può sopportare ben altro. È un caso estremo ma se tutti avessero la cintura allacciata come previsto dalle norme di sicurezza, potremmo avere dei feriti ma salveremmo la vita ai passeggeri. 

Ogni tubo poi è dotato di una Valvola di Isolamento d’Emergenza (VIE), posta ogni 5 Km. In caso di problemi è in grado di isolare in pochi secondi solo la sezione del tubo specifica. Ogni 300 mt. Inoltre, vengono collocate le Valvole di Ricompressioned’Emergenza (VRE) che permettono in maniera meccanica di reimmettere la pressione nel tubo attraverso la sola riapertura delle valvole.

La differenza tra la pressione esterna di 101000 Pascal (1 Bar) e la pressione interna di 10 Pascal provoca la ricompressione del tubo. La combinazione di VIE e VRE permette, in caso di emergenza, di isolare la sezione del tubo che ha avuto il problema, e tramite l’apertura pneumatica delle VRE, di procedere alla ricompressione del tubo fino a raggiungere in pochi secondi il Limite di Amstrong (6261 Pascal), pressione nel quale la vita dei passeggeri non è in pericolo. Dopodichè, nel tubo sono presenti delle Safe Zone dotate di uscite di emergenza sul modello delle metropolitane che sono poste ad una distanza massima tra i 100 ed i 500 mt. 

In caso di evacuazione in un tubo ripressurizzato (capsula incapace di muoversi) il binario-guida consente ai passeggeri di camminare fino alla successiva porta di fuga secondaria. Le porte di scarico secondarie sono progettate per consentire l’apertura e la chiusura manuale dall’interno e dall’esterno dopo che la pressione è normalizzata nel tubo (ad es. Eventuali porte o sportelli, anche a comando soprattutto manuale) consentono l’apertura o la chiusura solo se non esistono differenze di pressione significative tra lato interno ed esterno, per escludere danni a persone e cose.

In che modo avete pensato di risolvere il problema della produzione della CO2 indotta dal processo di respirazione dei passeggeri? Prevedete dei CO2 scrubbers (filtri) alla pari di quelli presenti nelle capsule spaziali oppure prevedete un ciclo di ricambio, nel cui caso che fine andrebbe a fare l’aria già respirata?


Questo e’ il compito del nostro Sistema di Life Support. L’idea non è niente di nuovo, la strategia è quella di avere a bordo abbastanza aria per un intero viaggio più una riserva (fino a 2 ore) riciclandola in maniera continua. Nella fase di riciclo applichiamo uno scrubber RCRS (regenerative carbon dioxide removal system) e dei filtri avanzati di tipo HEPA. La soluzione permette la rimozione di tutto il CO2 più il filtraggio del 99,8% dei virus nell’aria.

Abbiamo tutti ben impressi nella memoria gli effetti del rogo nel tunnel del Monte Bianco del 1999.  Sebbene immagino tutti i materiali usati per la costruzione del tunnel e della capsula siano rigorosamente ignifughi, così non sarebbe nel caso dei bagagli dei passeggeri e delle batterie al litio contenute nei loro dispositivi elettronici. 

Parlaci di questo problema o non-problema, nel caso lo abbiate già risolto.

Usiamo lo stesso approccio che si usa negli aerei o nei treni, con un paio di differenze fondamentali: 

1) nel vuoto non si propaga la fiamma, quindi mi dispiace deludere gli appassionati di film di fantascienza quindi scordatevi le gigantesche esplosioni nello spazio che vedete nei film di Star Wars e 

2) in caso di incendio grave non siete a 11.000 Mt di altezza, ma si possono attuare le procedure di ricompressione descritte prima ed in pochi secondi si può isolare il problema ed evacuare la navetta.

Un TAV come il Frecciarossa porta 457 persone. Le cabine dell’Hyperloop solo una o due decine a seconda dei modelli prototipati sino ad ora. Diciamo 10 per semplicità di calcolo.
Significa che per ogni Frecciarossa in servizio si dovrebbero far muovere 45 convogli Hyperloop per garantire la stessa capacità di trasporto, si innesca quindi la problematica della frequenza dei convogli, del distanziamento tra essi e delle ripetute sollecitazioni dei materiali. Come avete previsto di mediare tali problematiche?

Hyperloop è concepito con un palinsesto adattivo, si adatta quindi alla domanda grazie ad un sistema di intelligenza artificiale che decide in maniera dinamica quale capsula mandare, a che velocità e a che ora. In momenti di alto traffico, le capsule rallentano ed aumenta la frequenza, in momenti di basso traffico le capsule accelerano e diminuisce la frequenza. Nei momenti dove non ci sono passeggeri (es: durante la notte) il sistema manda capsule per le merci. Se una capsula media porta dalle 30 alle 50 persone, e abbiamo una partenza media ogni 40 secondi siamo in grado di trasportare minimo 3.600 persone all’ora, che vuol dire 160.000 passeggeri al giorno e 24 Mln di passeggeri all’anno PER TUBO. Possiamo prevedere fino a 7 tubi in un sistema Hyperloop evoluto, quindi se Forrester Research ha ragione e saremo 9 Miliardi di persone sulla terra entro il 2050, non c’è punto sulla terra che non possiamo servire usando solo Hyperloop come mezzo di trasporto.

I leggendari Mythbusters ci hanno mostrato con quale facilità un’autocisterna ferroviaria si accartocci come la carta stagnola se a seguito di un indebolimento strutturale essa continuasse ad essere sottoposta alla differenza di pressione di una sola atmosfera, tra il suo interno e l’ambiente circostante. Come pensa Hyperloop Italia di scongiurare tale possibilità?

Ho già spiegato prima come abbiamo risolto il problema del possibile cedimento strutturale del tubo. D’altronde l’esperimento dei leggendari Mythbusters mi sembra alquanto elementare ma anche forviante. Se prendi un’autocisterna concepita per resistere a forze compressive, e la carichi di forze implosive, senza dotarla di supporti idonei (stiffeners) il risultato è quantomeno ovvio. Fortunatamente con le CFD analysis riusciamo a prevedere con assoluta accuratezza tutte le forze in campo in un sistema Hyperloop. Noi abbiamo concepito i nostri tubi per il tipo di pressioni idonee ad Hyperloop.

Siamo entrambi sfegatati fan del programma spaziale di Elon Musk, mi viene quindi naturale chiederti quale sia il futuro che ti immagini entro i prossimi 30 anni nel caso dei trasporti terrestri e di quelli spaziali. 

Il mondo dei trasporti non si è evoluto molto nell’ultimo secolo, ma grazie a talenti con Elon Musk ora l’umanità ha una alternativa. Possiamo concepire sistemi di trasporto nel 21° Secolo, utilizzando tecnologie del 21° Secolo. E questo è una grande opportunità per l’umanità. Su terra possiamo azzerare le distanze e concepire sistemi efficienti. Verranno costruite nuove città a misura d’uomo. Potremo vivere in un posto e lavorare a 1500 km di distanza. Nello spazio poi si gioca un’altra partita fondamentale, ne va del futuro dell’umanità. La possibilità che la specie umana abbia già fatto dei danni irreversibili a questo pianeta è molto alta, ed è ora che l’umanità diventi una specie interplanetaria per diminuire il rischio di estinzione. Abbiamo le tecnologie per farlo, ed Elon è l’imprenditore che per primo ha visto questo futuro possibile. 

Non sono riuscito a non rivolgerti questa domanda: Branson o Bezos, e perché?
Per ora, nessuno dei due! Io credo che lo spazio debba essere affrontato con una visione di lungo termine. L’approccio dei due B spaziali (come li chiamo io) è un approccio puramente commerciale. Dobbiamo affrontare lo spazio come opportunità di evoluzione collettiva dell’umanità, come la nostra possibilità di affrancarci dallo stato di Homo Sapiens, allo stato di Homo Evolutus. La possibilità di andare nello spazio non deve essere appannaggio di pochi ricchi individui ma deve essere il mezzo attraverso il quale tutta l’umanità ha la possibilità di progredire. Lo spazio guiderà l’evoluzione delle tecnologie sulla terra e sempre lo spazio ci porterà ad apprezzare quello che abbiamo con una visione più coesa. Questa è la visione di Elon Musk, speriamo che i due B lo seguano ad esempio. Presto.

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