Maglev-« A Closer Look »

Tout le monde sait que les pôles « semblables » de deux aimants se repoussent.Avec un peu d’ingéniosité, il est possible de faire léviter(flotter) un aimant au-dessus d’un autre en utilisant cette force répulsive et (de manière cruciale) un support externe supplémentaire. L’idée d’utiliser la lévitation électromagnétique pour soutenir un véhicule en mouvement a été proposée pour la première fois en 1912 par l’ingénieur français Émile Bachelet, mais rapidement abandonnée en raison de l’énorme quantité d’énergie électrique nécessaire.

Photo : La NASA teste un prototype de train Maglev, 2001.Photo reproduite avec l’aimable autorisation du Marshall Space Flight Center de la NASA (NASA-MSFC).

Dans les années 1960, les recherches d’Eric Laithwaite sur les moteurs linéaires ont suscité un regain d’intérêt pour l’idée d’un train à sustentation magnétique ou « maglev ».À peu près à la même époque, le scientifique du MIT Henry Kolm a proposé un « magplane » fonctionnant sur des rails et pouvant transporter 20 000 personnes à 320 km/h (200 mph). Cette proposition a donné lieu à un programme de recherche américain et a abouti à un prototype fonctionnel qui a été testé dans le Colorado en 1967. Cependant, le programme américain a rencontré des difficultés politiques et a été abandonné en 1975. Au début des années 1990, une proposition ambitieuse a été faite pour relier Las Vegas, Los Angeles, San Diego et San Francisco avec une route à sustentation magnétique, mais ce projet a depuis rencontré d’autres problèmes politiques.En revanche, le maglev a été développé avec enthousiasme par l’Allemagne (utilisant un système appelé Transrapid) et le Japon (avec une technologie rivale connue sous le nom deSCMaglev).

Transrapid

Les ingénieurs allemands ont d’abord produit un prototype fonctionnel en 1971 et ont développé le système Transrapid un an plus tard. À proprement parler, le Transrapid utilise l’attraction magnétique plutôt que la répulsion magnétique normalement associée au maglev : les aimants en cuivre sont fixés à une « jupe » qui passe sous la voie en acier et est attirée vers le haut. Grâce au soutien considérable du gouvernement allemand, Transrapid a été progressivement perfectionné pour devenir un train viable pouvant atteindre une vitesse de 433 km/h. Des décennies d’investissement et de développement ont finalement porté leurs fruits en 2004, lorsque Transrapid a inauguré le premier (et jusqu’à présent le seul) système à grande vitesse au monde, le Shanghai Maglev Train (SMT), en Chine. Bien qu’il ne fonctionne actuellement que sur une courte section de voie ferrée (à peine 31 km de long), il existe plusieurs projets d’extension, mais ils ont été abandonnés à plusieurs reprises.

Photo : Un train Maglev utilisant la technologie des moteurs linéaires. Photo reproduite avec l’aimable autorisation du US Department ofEnergy/Argonne National Laboratory

SCMaglev

Les Japonais ont été encore plus audacieux et espèrent depuis longtemps développer un train maglev à grande vitesse capable de parcourir les 515 km séparant Tokyo d’Osakain en une heure seulement. Contrairement au Transrapid allemand, le système japonais est un véritable maglev : le train flotte grâce à la force de répulsion entre les bobines de cuivre ou d’aluminium de la voie et une série d’aimants supraconducteurs en niobium-titane refroidis à l’hélium dans les voitures (d’où le nom de SCMaglev, où SC signifie « supraconducteur »). Le prototype japonais ML-500 a établi un record de vitesse de 513 km/h en 1979. Un prototype ultérieur, connu sous le nom de MLU002, a été détruit par un incendie en 1991 ; un pompier aurait trouvé sa hache arrachée de sa main par l’un des aimants supraconducteurs alors qu’il s’approchait du train en feu ! Malgré cet échec, le développement s’est poursuivi. En 2015, le SCMaglev a été perfectionné au point d’atteindre la vitesse record de 603 km/h, ce qui en fait le véhicule ferroviaire le plus rapide du monde. Bien que le gouvernement japonais ait déclaré le SCMaglev prêt à être exploité commercialement, contrairement au Transrapid, il n’a pas encore été déployé sur une voie ferrée en service dans le monde. Espérons que cela changera avec l’ouverture de la ligne ferroviaire Chuo Shinkansen SCMaglev entre Tokyo et Nagoya (et éventuellement Osaka), actuellement en construction et dont la mise en service est prévue pour 2027.

Perspectives d’avenir

Bien que la technologie maglev continue de susciter un grand intérêt dans le monde, elle reste plus coûteuse kilomètre par kilomètre que la construction d’un chemin de fer à grande vitesse traditionnel. Pour cette raison (et aussi parce qu’elle est totalement incompatible avec les chemins de fer existants), il est peu probable qu’elle soit largement utilisée avant quelques années. Depuis au moins les années 1970, les auteurs techniques et les livres de science pour enfants présentent le maglev comme une technologie prometteuse de l’avenir. Même si les Japonais construisent enfin une grande ligne de maglev, il reste à voir s’ils parviendront à convaincre d’autres pays d’adhérer à cette technologie.

Artwork : Les trains alimentés par des moteurs linéaires ont été présentés comme une technologie prometteuse depuis des décennies. Voici un système breveté dans les années 1960 par Millard Smith et Marion Roberts, qui, selon eux, « est capable de se déplacer à des vitesses supérieures à 100 miles par heure, en silence et avec un minimum de vibrations, d’une manière supérieure à tout véhicule ferroviaire commercial actuellement en service ». À gauche : Une version de leur conception utilise deux rails relativement conventionnels (rouge) entre lesquels est ajouté un troisième rail d’alimentation magnétique (vert). À droite : comment ça marche : le train (bleu, 10) roule sur des patins (orange, 13), maintenus à quelques millimètres (une fraction de pouce) au-dessus des rails extérieurs de la voie (rouge, 12) par un coussin d’air comprimé (15). Le troisième rail est un moteur linéaire utilisant des électroaimants à fil (21) montés sur la face inférieure du train pour le propulser au-delà du rail statique (11), qui est fait de cuivre ou d’aluminium.Bien que ce système utilise un moteur linéaire, il ne s’agit pas réellement d’un maglev car le train n’est pas lévité par le magnétisme.De US Patent#3,233,559 : Transportation means by Marion L. Roberts and Millard F. Smith, courtoisie de US Patent and Trademark Office.