Hyperloop - Ein zukünftiges Transportsystem?


Bernd Schlueter

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10.12.2004
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Diese "filigranen" Tragestrukturen gefallen mir gar nicht. Die brechen bei Erdbeben und anders verursachten Kollisionen ab und durchschlagen die Hülle. Diese sollte stabil und gleitfähig sein und in jedem Fall eine sichere Abbremsung durch hindernisfreies Gleiten ermöglichen, zumal das Fahrzeug beim Unglücksfall immer in einem extrem spitzen Winkel in Berührung mit dem Flugrohr kommt. Das von Elon ursprünglich vorgesehene Luftkissen ist vergleichsweise leicht genug, um solche Gefahren auszuschließen, ist aber meiner Meinung nach auch nicht DIE Lösung. An die Geradheit der Röhre werden hohe Anforderungen gestellt. Niemand will die Insassen Rüttelbewegungen in Höhe der Erdbescheunigung aussetzen. Eine solche Bescheunigung erhielte man bei 1200km/h, wenn der Krümmungsradius der Röhre 10km beträgt. In gleichmäigen Kurven durchaus zu ertragen. aber nicht bei unregelmäßigen Verformungen der Strecken. Dann dürfen auch gewaltige Beschleunigungen greifen, die auch an den festgegurteten Passagieren reißen. Denn dann versagt jedes dieser Tragesysteme und mechanisches Gleiten ist angesagt, mit anschließender Reparatur.
Im Normalfall sollten 100km Krümmungsradius infolge von Erdbewegungen nicht überschritten werden. Sprich, ca ein Meter Abweichung auf einen vollen km Fluglänge. Ob die hier abgebildeten langen Federwege die Probleme lösen, möchte ich bezweifeln. Eine formstabilere Röhre in engerem Abstand hat auch ihre Vorteile.
Die abgebildtet Tragestrukturen liegen außerhalb des im Fahrzeug befindlichen Vakuumpumpsystems und unterliegen so einem -zigfach überhöhten Luftwiderstand.
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
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Elon Musk ist mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Hochvakuumröhre ausgegangen, in der das Schweizer Swissmetrosystem ohne Zweifel funktionieren würde.
Solch ein System ist nicht wirtschaftlich betreibbar. Deswegen die scheinbar paradoxe Idee, das Restvakuum einfach vor dem Zug wegzupumpen.
Dabei kommt Elon noch ein Effekt zugute, dass die Luft in dem vor dem Zug sich aufbauenden Luftkissen vorverdichtet wird, und zwar relativ verlustfrei, indem man den Überschallverdichtungsstoß in viele Einzelstöße aufteilt. Bei den Skizzen von Elon ist zu erkennen, dass er bei Laval nicht ganz zuhause ist, Er skizziert gegabelte, verlustreiche Verdichtungsstöße, die man sich beim Hyperloop, wegen der geringen zur Verfügung stehenden Energiemengen nicht leisten kann. Da muss sich nur einmal ein Ultraschallphysiker dransetzen, zu denen auch Vakuumspezialisten gehören. Die arbeiten oft im Überschallbereich.
So kam es vermutlich auch zu der paradox erscheinenden Idee, einfach die Luft wegzupumpen, in Konservendosen zu verpacken, die man am Ende des Flugzeuges, oder seitlich, an den Luftgleitern, wieder in die Freiheit der Röhre zu entlassen.
Dass das mit einem lächerlich kleinen Energieaufwand möglich ist, darauf kommt man normalerweise nicht, Eine regelrechte Erfindung. Kühlung ist ein wesentlicher Bestandteil dieser Verpackung in die enge Durchleitungsröhre.

Da die Druckröhre niemals in der Länge von Tausenden km völlig hochvakuumfest aufgebaut werden kann, ist jedem Vakuumtechniker klar, aber die Abpumpung in der Front des Flugzeuges ermöglicht den verlustarmen Flug auch bei einem mehr als zehnfach schlechteren Vakuum, als dem, was eigentlich verlangt werden müsste, Das macht Hyperloop wirtschaftlich.
Natürlich bedarf es noch vieler Tests und Verbesserung der Vakuum dichtheit. 1 Millibar ist keinesfalls eine Anforderung an die Röhre, die leicht erfüllbar ist. Die Schweizer gingen von 100 Millibar und mehr aus und sprangen schon in Wurfparabeln hoch über die Berge hinaus. Wie schon gesagt, die Schweizer Transport- Ideen entsprangen unter anderem dem militärischen Bereich.

Ich beobachte bei den aus US-amerikanischen Universitäten eintrudelnden Skizzen immer wieder, dass man die Problemstellung oft nicht erfasst hat. Ich halte sie für hinreichend einfach, auch, wenn es Neuland ist. Düsentriebwerke wie die projektierten Ramjets enthalten geeignet verlustarme Überschallkompressoren.
Einmal im subsonischen Bereich, ist auch die Kühlung kein Problem mehr.
 

Bernd Schlueter

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10.12.2004
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Ja,Dubai ist der geeignete Ort. Die Kameltreiberei muss ein Ende haben.
Die arabische Welt muss endlich Anschluss an den Weitergang der Geschichte haben.
Meine Teppichflugübungen an der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf waren zwar recht komfortabel, aber mit Code 19 und dem Buch in der Hand kann man wirklich nicht alle Probleme dieser Welt lösen. Ich konnte meine arabischen Flugschüler nicht dazu bewegen, von ihren merkwürdigen Welt"verbesserungsplänen" abzubringen.
Araber sind Wüstenbewohner und gehören dorthin und nicht ins Mittelmeer. Also, machen wir ihre Heimat endlich wohnlicher, damit sie nicht weiter auf dumme Ideen kommen.
Etliche Besucher kamen damals aus Dubai und brachten meiner Vermutung nach Geld für die Anschlagspläne und die teure Flugausbildung mit nach Düsseldorf.

Was die Aufrechterhaltung des Vakuums angeht: inzwischen bin ich der Meinung, dass dies technisch und energiemäßig ein Klacks ist. Erdgasleitungen sind zwar kleiner, aber stehen unter einem Druck von 70bar statt einem auf Musks Röhre. Die Wurzel aus dem Dichteverhaltnis beträgt etwa 6.5. Folglich verliert bei gleicher Leckagefläche die Erdölleitung volumenmäßig viel mehr Öl als die Muskröhre an Luft aufnimmt. 1m³ eingedrungene Luft unter Atmosphärendruck besitzt eine Einströmenergie von 100.000 Joule, die verloren gehen und von den Vakuumpumpen aufgebracht werden müssen, das ist 1/36 kWh, also praktisch gar nichts. Man kann durchaus Vergleichsrechnungen mit der Leckage von beliebigen Pipelines anstellen und kommt immer zum gleichen Ergebnis. Gleichzeitig kühlt die eindringende Luft durch den Joule-Thomson-Effekt die Röhre und man könnte sogar daran denken, durch zusätzliche Luftöffnungen, also Lecks, ein Kühlsystem zu betreiben, das mittels kleiner Gasturbinen die Kühlwirkung vervielfacht und Elektrizität auf der Strecke, so zur Terroristenabwehr, zur Verfügung stellt,und, damit die Vakuumpumpen auch etwas zu tun haben.
Also, ich habe damals verpasst, mit den vier Prinzen aus Dubai Verbindung zu halten, die allerdings damals, 1998, nur von Anthrax und den Namen amerikanischer Hauptstädten schwafelten, auf Arabisch. Mir war damals klar, was das alles bedeutete, konnte aber niemanden für meine Erkenntnisse begeistern. Bullen sind eben Tiere, die für ihre Ignoranz bekannt sind.

Also, Araber sind eigentlich freundliche Menschen und auch großzügig. Fände ich nicht schlecht, wenn wir uns bei diesem Projekt neuer elektrischer Fortbewegung engagieren würden. Ich bin diese Staus hier in der Gegend einfach nur leid. Vor 10 Uhr darf ich hier morgens nicht losfahren und vor 21 Uhr ist an den Antritt der Heimreise nicht zu denken.
Hyperloop ist Hightech mit nicht ganz billigen Komponenten, die problemlos bei uns gefertigt und in den Nahen Osten verschifft werden können. Ein ideales Experimentierfeld, und Hyperloop ist meiner Ansicht nach ein sehr viel sinnvolleres Projekt als damals der Transrapid, der glatt 1000 mal mehr Energie verschlang.
Bei uns würden solche Projekte für Arbeitsplätze sorgen und für die arabische Jugend eine Möglichkeit, von dummen Gedanken abgelenkt zu werden, - und-, wer fährt dann noch Saxo, wenn es solche Verkehrsmittel gibt? Also, ich würde voll dahinter stehen. An dauerhafte Claustrophobie glaube ich nicht. Im Aufzug ist man in sehr ähnlicher Weise unterwegs, mit sicherlich höherem Risiko.
 

Bernd Schlueter

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10.12.2004
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Nee, nicht nötig. Auch Schwergewichte reisen im Vakuum widerstandslos.
Aber zu sehr wackeln darf die Röhre nicht.
So langsam interessieren mich die Schießversuche der eidgenössischen Armee aus den Jahren vor 1975 wieder. Die schossen durch die evakuierten Röhren. Von Lausanne nach Genf oder so.
Aber trotzdem, Elons Idee fasziniert mich immer wieder. Dass die Schweizer da nicht drauf gekommen sind? Alle Universitäten des Landes gingen der Frage nach.
Nicht die Menge der Ideen machts, sondern die eine zündende.
 

Emil

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04.04.2006
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Bernd Schlueter hat gesagt.:
Aber trotzdem, Elons Idee fasziniert mich immer wieder.
Ich bin gespannt ob die Pods die auf den Kompressor verzichtet in der Röhre wirklich die hohe Geschwindigkeit und den niedrigen Energieverbrauch erreichen.
 

Bernd Schlueter

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10.12.2004
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Ja, wenn das Vakuum hoch genug ist, geht das alles. Elons Idee hat den Vorteil, dass man den gleichen Luftwiderstand erreicht, als wenn das Vakuum ca 100mal besser wäre. Ein lebensfeindliches Vakuum muss trotzdem herrschen. Vielleicht klappt auch die Tragefunktion des Luftkissens. Aber da bin ich skeptisch. Ein Mindestschwebeabstand sollte schon sein, denke ich. Bei 3mm habe ich Bedenken.
Zunächst wird man eh nur Material transportieren. Selbstmörder gibt es zwar mehr als gut ist, aber die ich kenne, hatten anderes im Sinn und stehen nicht mehr zur Verfügung.


Magnetkissen: 3cm breite Magnetstreifen 0,5 Tesla quer zur Flugrichtung 5 bis 10mm Abstand zum Alubelage der Röhre. Bei 400m/s errechne ich einen "Gleitwinkel von über 5000.
Da müsste einiges drin sein. Die Idee stammt vom größten Atombombenbauer, Sandia Laboratories, das Projekt nennt sich Seraphim. Ist vermutlich auch jüdisch, jedenfalls , was Atombomben angeht und sicherlich auch hier, sind jüdische Wissenschaftler immer Spitze gewesen.

Was für Physiker

Trotzdem, an Elons Superidee kommt das
alles nicht dran


Habe ich gerade erst entdeckt

Toll, nicht? Die veröffentlichen alles. Richtig Gnu-mäßig.

Eingegeben habe ich nur "Sandia Seraphim".

So etwas Beklopptes. Solche Wissenschaftler waren mal vor allem in Deutschland tätig. Auch die Sowjetunion wurde von jüdischen Wissenschaftlern aufgerüstet. Die Chinesen schaffen das alleine und chinesische Wissenschaftler sind auch in den USA Spitze.
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
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Heute ist mir das Jesuskind erschienen und hat mir gesagt, dass das hyperloop eine ganz tolle Sache ist. Jetzt ist mir das Physikpraktikum im ersten Semester eingefallen, da hatten wir ein ziemliches Röhrensystem mit allen möglichen Vakuummessgeräten und Vakuumpumpen. Nun ja, da musste man ordentlich rechnen, mit Atommasse, Teilchenzahl, Druck, freie Weglänge und Geschwindigkeit. Alles was Grobvakuum war, da galten die normalen Gesetze, die wir auch von unseren schnellen Fahrten mit dem Cityel kennen, wenn wir den Kopf heraushalten und die Ohren anlegen. Unterschreitet der Druck ein Millibar, Elon geht bis 0,1 mbar, wirds spannend. Dann verwendet man irgendwann Diffusionspumpen, bei denen ein Quecksilber- oder Öldampfstrahl mit Überschallgeschwindigkeit das zu komprimierende Gas auf engsten Raum einschließt, indem er es in die Ecke treibt. Da wirds dann ganz eng bei viel höherem Druck und es genügt ein dünnes Schläuchlein, um das komprimierte Gas abzutransportieren. Dass daraus die Idee des Jahrtausends wird, habe ich Dummkopf damals nicht einmal erahnt. Also, ich weiß, was ich mache, ich kaufe mir ein paar Hyperloop-Aktien und warte, bis ich steinreich bin.
Wer also einen hohen Bedarf an größeren Steinen hat, bitte bei mir melden!
 

R.M

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24.12.2006
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Hallo

Irgend wie scheionst du da falsch zu liegen, bei 0,1 mbar herrscht noch eine normale Strömung und Konfektion.

Um diesen Druck zu halten braucht man alle 5m eine Vakuumpumpe mit großem Ansaugdurchmesser so um die 400mm.


Gruß

Roman
 

Bernd Schlueter

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10.12.2004
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Eine einzige große Vakuumpumpe vom Kaliber des Hyperloop- Frontventialtors genügt!
Vergiss nicht, lediglich im Turbineneinlauf hast Du überhaupt eine Strömung, die auf wenigen dm Länge voll abgebremst wird. Ansonsten steht die Luft und wird kaum durch die Röhre geschoben.
Nur die Oberflächen der Kapsel werden durch die stehende Luft geschoben. An die Vakkumdichtheit werden natürlich sehr hohe Anforderungen gestellt. Ich halte diese mit normalen Stahlröhren für erfüllbar. Auch über viele hundert km. Wenn Du bei einer pipeline russischer Qualität bei 70 bar 5% Verlust hast, ist das viel. Also, dichter als diese zischenden Dinger müssen die schon sein.
Wenn ich von Überschallgeschwindigkeit rede, dann nur im Turbineneinlauf und bei einer Diffusionsvakuumpumpe , die wir hier gar nicht benötigen, das geht rein mechanisch, gilt das nur für die Dampfströmung, ebenfalls nur auf wenigen cm Länge.



Mit 0,1 mbar befinden wir uns natürlich sehr wohl in der Nähe von Feinvakuum.
Die russischen Schweißer sollten wir dann vielleicht doch durch Maschinen ersetzen.

10^-9 mbar brauchen wir jedenfalls nicht erreichen. 10^-1mbar sind eher schon des Guten zu viel. Die Leckagestellen an den vielen notwendigen Ausdehnungsfaltenbälgen , die machen unzweifelhaft noch viel Kopfzerbrechen.und verlangen evtl unterirdische Verlegung.

0,1 mbar, lese ich gerade, genügen bereits Öldiffusionspumpen als Vorvakuum, was die Geschichte vereinfachen kann. Falls eine Kapsel mal berührt, quietscht es dann außerdem nicht ganz so hässlich.

Einen sehr wichtigen Aspekt entdecke ich gerade: Öldiffusionspumpen arbeiten bei sehr niedrigen Drücken und verhältnismäßig hohen Temperaturen, sodass ein hohes Expansionsverhältnis und damit ein hoher Wirkungsgrad vorliegt. Damit kann mit überaus geringem Aufwand eine gewaltige Pumpleistung mit großen Pumpvolumina erreicht werden.
Das mögliche Kompressionsverhältnis von 10^-9 auf 10^-1 mbar spricht Bände.

Noch ein Vorteil des Feinvakuums: absolut ist die Wärmeleitung nicht groß, aber die Abkühlgeschwindigekit beträgt bei 0,1 mbar die 100fachen der bei athmosphärischen Druck.

Also, außer den Leuten, die mir die Aktien verkaufen wollen, spricht nichts mehr gegen die Gewissheit, mit Steinen überschüttet zu werden. Wo ist mein Schutzhelm?
 

R.M

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24.12.2006
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Hallo Bernd

Glaub mir ruhig ich arbeite jeden Tag mit Vakuumpumpen und kurze Wege und große Querschnitte sind der einzige Weg um an gutes Vakuum zu kommen.

Rootspumpen können die 0,1 mbar bei 5 m Entfernung schaffen bei 20m nicht mehr.

Du brauchst irgend ein Druckgefälle für eine Strömung, je gering das Gefälle umso weniger. Willst du weiter runter dann ists reine Statistik, jedes Teilchen das zufällig an einer Turbmolekularpumpe vorbeikommt wird eingefangen. genauso wie bei Kryopumpen.


Gruß

Roman
 

Bernd Schlueter

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10.12.2004
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Wenn sich jemand mit den Strömungs-und Diffusionsvorgängen im Vakuum auskennen muss, dann ist das Roman, weil seine zukünftig auch elektrisch angetriebenen Raumfahrzeuge sich zwischen Normaldruck und Höchstvakuum bewegen.
Ich bin jetzt etwas verwirrt von meinem Vorstellungsvermögen, das mir sagt, wenn die mittlere freie Weglänge der Luftmoleküle entfernt in die Größenordnung der Strömungsdurchmesser kommt, dann erst geht die hier meist laminare Strömung in eine Diffusionsströmung über,bei der ich nicht mehr den Staudruck nach Prandtl berechnen kann.
Laut einer Studentenaufgabe der Uni Würzburg beträgt die freie Weglänge in Luft unter Normalbedingungen nm, also 84 nm also etwas weniger als 1/10 Mikrometer.
Bei 100mbar, also dem Druck in Elons Röhre, immerhin schon das Tausendfache, also 84mm. Das ist aber immer noch weit entfernt vom Durchmesser von Elons Röhre mit ca 2 Meter Durchmesser.
Im Bereich der Schaufeln und auch im Bereich der Verdichtungsstöße am Turbuneneinlauf wird es da schon kritisch und verlustreiche gegabelte Verdichtungsstöße jagten Elons Anhängerschaft bereits einen gehörigen Schrecken ein.
Wie ich das sehe, entspricht der Aufenthalt in Elons Röhre dem auf einem rund 40 km hohem Matterhorn, abgesehen vom geringen Sauerstoffgehalt macht dann durchaus die Füllung der Lungenbläschen aufgrund der Diffusionsgesetze alleine schon erhebliche Schwierigkeiten. Ein voluminöser Ramjet funktioniert dann aber noch, wenn ich das richtig sehe? Ich muss mal bei Eugen Sänger nachlesen, der kannte sich da fast so gut wie Roman aus.
Soviel ich weiß, muss man erst in sehr viel größerer Höhe das elektrische Triebwerk einschalten, falls man überhaupt ein solches mit sich führt und das Gravitationsfeld keine Rolle mehr spielt. Jedenfalls hatten die Amerikaner einen Mordsbammel vor dem Eugen und, wenn sie den Roman nur in der Ferne erblicken, sind sie alle längst weggelaufen.

Also, ich glaube es noch nicht ganz, muss aber erst mal tüchtig nachlesen, ehe ich Romans Äußerung verstehe und nachrechnen kann. Es gibt dafür schließlich auch noch ein gutes Neues Jahr. Dass das besser wird, steht schließlich ganz außer Zweifel.

Jetzt muss ich mich aber erst einmal in den entsprechenden Bereich der Atomistik einlesen und ihren Einfluss auf die Strömungsgesetze von Ludwig Prandtl.

Wo ich Roman auf jeden Fall zustimme, das ist der Bereich der Überschallströmung. Der tritt aber nur in der ersten Stufe des Verdichters und im Kompressoreinlauf auf.
Da liegt der Widerstand auf wenigen Metern tatsächlich in der Größenordnung des Staudrucks.
Aber das ist ja der Trick Elons. In der Röhre bleibt die Luft ja in Ruhe liegen.

Unsereins bleibt in unseren Elektroautos nur die Möglichkeit, dem Staudruck mit Hilfe unserer Freunde, der LKW-Fahrer, auszuweichen. Eugen Sänger hatte da weit mehr Möglichkeiten als wir. Von Roman ganz zu schweigen.
Also, Roman, sag mal was dazu.
 

Bernd Schlueter

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10.12.2004
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Was hatte ich gesagt? 0,1mbar? Die mittlere freie Weglänge liegt bei Normalbedingungen bei 60 µm. Indirekt abhängig vom Druck, also 60µm*10.000 oder 0,6m.
das hätte ich nicht gedacht. Damit ist längst alles laminar und es steht eine zähe Brühe im Kanal.
Reynolds? Der schläft in seinem Sarg und wacht nicht einmal auf, wenn man ganz stark an ihm rüttelt. Hätte ich nun wirklich nicht gedacht.
Schallgeschwindigkeit? Das Zeug ist so zäh, dass alles, was sich bewegt, sofort stark gedämpft wird.
Mit anderen Worten: Ein Grundvakuum muss aufrecht gehalten werden. Nur vor dem Zug muss abgepumpt werden und je weiter vom Zug entfernt, um so höher darf der Druck sein.
Insgesamt dürfte das die Pumparbeit sogar verringern.Wenigstens etwas.
Was muss ich jetzt noch in Beziehung setzen? Absolutdruck, Geschwindigkeit , bei der der Absolutdruck gleich dem Staudruck ist. Zugehöriger dynamischer Druckabfall in der Röhre .
Abschätzung, ab wann turbulente Strömung. In die Gegend würde ich das Grundvakuum legen. Vor dem Zug müsste abgepumpt werden, tatsächlich alle paar Meter, mit welcher Art Pumpen? Dampfstrahl oder was ist billig? Auf 1000km 200.000Pumpen? Ganz billig wird das nicht.
Als erste Maßnahme verzehnfache ich meinen Druck von 0,1 mbar in der Röhre, auf Kosten des Strömungswiderstands und der Antriebsleistung des Geschosses...nein, mit 0,1 mbar funktioniert das nicht. Immerhin kann man Leckagen anhand des Strömungswiderstandes schnell orten.
Das erste Mal, dass ich mit kinematischer Zähigkeit rechnen muss. Honigphysik. Wo ist mein Honigtopf?
 

Bernd Schlueter

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10.12.2004
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Diese Zähigkeit der verdünnten Luft hat sowohl Nachteile, wie Vorteile. Eine echte Strömung bekommt man damit nicht zustande, es entfallen alle Möglichkeiten, mit Strömungspumpen beim höheren Vakuum etwas auszurichten.
Andererseits genügt es, nur einige km vor der Flugkapsel die Restluft wegzuräumen, was bei einem niedrigen Vordruck mit wenig Energieaufwand geht. Die nachströmende Luft von vielleicht 1 mbar Druck wird auf Grund ihrer Zähigkeit daran gehindert, zu schnell nachzuströmen. Nur, mit welcher Art Pumpe evakuiere ich auf die gewünschten 0,1 mbar? Molekularpumpen sind dafür nicht leistungsfähig genug, bei 6 bis 60 cm freier Weglänge.
Wenn der Roman nicht wäre, hätte ich einfach die lange Röhre gebaut und stände nun wie der Elefant vor dem Cityel.
 

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