Maglev-“A Closer Look”

Tutti sanno che i poli “simili” di due magneti si respingono a vicenda; con un po’ d’ingegno, è possibile far levitare un magnete sopra un altro usando questa forza repulsiva e (soprattutto) un supporto esterno aggiuntivo. L’idea di usare la levitazione elettromagnetica per sostenere un veicolo in movimento fu proposta per la prima volta nel 1912 dall’ingegnere francese Émile Bachelet, ma presto abbandonata a causa dell’enorme quantità di energia elettrica richiesta.

Foto: La NASA testa un prototipo di ferrovia Maglev, 2001.Immagine per gentile concessione del NASA Marshall Space Flight Center (NASA-MSFC).

Negli anni ’60, la ricerca di Eric Laithwaite sui motori lineari portò ad un rinnovato interesse per l’idea di un treno a levitazione magnetica o “maglev”.Intorno a questo periodo lo scienziato del MIT Henry Kolm propose un “magplano” su rotaie che poteva trasportare 20.000 persone a 320 km/h (200 mph). Questo spinse un programma di ricerca statunitense e portò a un prototipo funzionante che fu testato in Colorado nel 1967. Tuttavia, il programma statunitense incontrò difficoltà politiche e fu accantonato nel 1975. I primi anni ’90 portarono un’ambiziosa proposta di collegare Las Vegas, Los Angeles, San Diego e San Francisco con una ferrovia magnetica, ma quel progetto si è imbattuto in altri problemi politici. Al contrario, il maglev è stato sviluppato con entusiasmo dalla Germania (usando un sistema chiamato Transrapid) e dal Giappone (con una tecnologia rivale conosciuta come SCMaglev).

Transrapid

Gli ingegneri tedeschi hanno prodotto un prototipo funzionante nel 1971 e sviluppato il sistema Transrapid un anno dopo. In senso stretto, il Transrapid usa l’attrazione magnetica piuttosto che la repulsione magnetica normalmente associata al maglev: i magneti di rame sono fissati ad una “gonna” che corre sotto, ed è attratta verso l’alto, dal binario d’acciaio. Con un considerevole sostegno da parte del governo tedesco, Transrapid è stato progressivamente perfezionato in un treno praticabile che può raggiungere velocità fino a 433 km/h (271 mph). Decenni di investimenti e sviluppo hanno finalmente pagato nel 2004, quando Transrapid ha aperto il primo (e finora unico) sistema ad alta velocità del mondo, il Shanghai Maglev Train (SMT), in Cina. Sebbene attualmente operi solo su un breve tratto di binario (lungo appena 31 km o 19 miglia), ci sono stati diversi piani per estenderlo, sebbene siano stati ripetutamente accantonati.

Foto: Un treno Maglev che utilizza la tecnologia dei motori lineari. Immagine per gentile concessione del US Department ofEnergy/Argonne National Laboratory

SCMaglev

I giapponesi sono stati ancora più audaci e da tempo sperano di sviluppare un treno maglev ad alta velocità che possa viaggiare le 320 miglia (515 km) da Tokyo a Osakain appena un’ora. A differenza del Transrapid tedesco, il sistema giapponese è un vero maglev: il treno galleggia sulla forza repulsiva tra le bobine di rame o alluminio nel binario e una serie di magneti superconduttori al niobio-titanio raffreddati ad elio nelle carrozze (da qui il nome SCMaglev, dove SC sta per “superconduttore”). Il prototipo giapponese del treno ML-500 raggiunse un record di velocità del treno di 513 km/h (321 mph) nel 1979. Un prototipo successivo conosciuto come MLU002 fu distrutto da un incendio nel 1991; un vigile del fuoco trovò apparentemente la sua ascia tirata dalla sua mano da uno dei magneti superconduttori mentre si avvicinava al treno in fiamme! Nonostante questa battuta d’arresto, lo sviluppo continuò. Nel 2015, l’SCMaglev era stato perfezionato al punto da raggiungere una velocità record di 603 km/h (375 mph), diventando così il veicolo ferroviario più veloce del mondo. Anche se il governo giapponese ha dichiarato SCMaglev pronto per il funzionamento commerciale, a differenza di Transrapid, deve ancora essere distribuito su qualsiasi ferrovia funzionante in tutto il mondo. Speriamo che questo cambi con l’apertura della linea ferroviaria Chuo Shinkansen SCMaglev tra Tokyo e Nagoya (ed eventualmente Osaka), attualmente in costruzione e che dovrebbe entrare in funzione nel 2027.

Prospettive future

Anche se la tecnologia maglev continua a generare un grande interesse in tutto il mondo, è ancora più costosa miglio per miglio rispetto alla costruzione di una tradizionale ferrovia ad alta velocità. Per questo motivo (e anche perché è completamente incompatibile con le ferrovie esistenti), è improbabile che sia ampiamente utilizzato per alcuni anni. Gli scrittori di tecnologia e i libri di scienza per bambini hanno sbandierato il maglev come una promettente tecnologia del futuro almeno dagli anni Settanta; almeno in base alla forma passata, è perfettamente possibile che il maglev sia sempre appena oltre l’orizzonte, il treno che non arriva mai. Anche se i giapponesi stanno finalmente costruendo una grande linea a levitazione magnetica, resta da vedere se riusciranno a persuadere altri paesi a comprare questa tecnologia.

Artwork: I treni alimentati da motori lineari sono stati propagandati come una tecnologia promettente per decenni. Ecco un sistema brevettato negli anni ’60 da Millard Smith e Marion Roberts, che sostenevano che “è in grado di viaggiare a velocità superiori a 100 miglia all’ora silenziosamente e con vibrazioni minime in un modo superiore a qualsiasi veicolo ferroviario commerciale attualmente operativo”. A sinistra: una versione del loro progetto utilizza due rotaie relativamente convenzionali (rosso) con una terza rotaia di alimentazione magnetica (verde) aggiunta tra di loro. A destra: come funziona: il treno (blu, 10) viaggia su scarpe (arancione, 13), tenute a pochi millimetri (una frazione di pollice) sopra le rotaie esterne del binario (rosso, 12) da un cuscino di aria compressa (15). La terza rotaia è un motore lineare che utilizza elettromagneti a filo avvolto (21) montati nella parte inferiore del treno per spingerlo oltre la rotaia statica (11), che è fatta di rame o alluminio.Anche se questo sistema utilizza un motore lineare, non è in realtà un maglev perché il treno non viene fatto levitare dal magnetismo.Da US Patent#3,233,559: Transportation means by Marion L. Roberts and Millard F. Smith, per gentile concessione di US Patent and Trademark Office.