Die vielen Probleme des Hyperloops: Vakuumeinbrüche, tödliche Dekompression und Übelkeit

Vor sechs Jahren begann Tesla-Chef Elon Musk damit, das Hyperloop-Konzept voranzutreiben. Die Idee: In Vakuumtunneln könnten Passagier- oder Güterkapseln mit ultrahoher Geschwindigkeit an ihr Ziel geschossen werden. Im Jahr 2016 gründete Musk dann The Boring Company, die entsprechende Tunnel graben könnte. Außerdem schaffte es Musk, andere Firmen und Universitäten – auch aus Deutschland – für die Idee zu begeistern. Sie entwickeln inzwischen eigene Technologien dafür.

Nun verkündete der Tesla-, SpaceX- und Boring-Company-Chef, dass am 10. Dezember der erste Loop-Tunnel in Los Angeles eröffnen soll. Achtung: Es soll ein Loop werden, kein Hyperloop! Das System in L.A. wird ohne Vakuum arbeiten, die Transportschlitten werden daher nicht die hohen Geschwindigkeiten erreichen, die Hyperloop-Pods später einmal schaffen sollen. Daher sollten Hyperloop-Fans die Fortschritte des Loop-Projekts nicht als Anlass nehmen, schon einmal den Champagner kaltzustellen. Auch die bisherigen Testläufe in kurzen Vakuum-Röhren sollten nicht zu vorschnellem Optimismus verleiten. „Selbst, wenn die Versuche gut verlaufen, wäre es noch eine ziemliche Herausforderung, die Technologie im großen Stil einzusetzen,“ sagt Chris Bannister, Professor für Fahrzeugtechnik an der University von Bath. „Das soll nicht heißen, dass es unmöglich ist. Aber es wäre schwierig.“

Wissenschaftler wie Bannister sehen mehrere Gründe, warum erste Hyperloop-Tests hinter den Erwartungen zurückbleiben könnten. Erstens: die komplexe und sehr teure Infrastruktur, die jedes Hyperloop-System bräuchte. Der Kraftakt könnte ähnlich groß sein, wie bei der Einführung von Elektroautos. „Wir haben gesehen, wie schwierig es bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge war und ist“, sagt Bannister, „aber beim Hyperloop wären die Kosten deutlich höher. Oberirdische Trassen könnten in städtischen Gebieten problematisch sein, so dass sie unterirdisch verlegt werden müssten, was die Kosten zusätzlich hochtreibt.“

Eine weitere technologische Herausforderung für einen vollwertigen Hyperloop, also keine abgespeckte Loop-Variante wie sie im Dezember in Los Angeles in Betrieb gehen soll, ist die Aufrechterhaltung des Vakuums. Jegliches Luftleck innerhalb des Systems würde die maximale Geschwindigkeit der Pods beeinträchtigen. Es bräuchte also große Vakuumpumpen, die entlang der gesamten Strecke positioniert werden, um den luftleeren Raum aufrecht zu erhalten, und diese müssen mit Strom versorgt werden. Und selbst damit wären nicht alle Probleme gelöst.

Denn der Bau einer etwa hundert Kilometer langen Vakuum- oder Nahvakuumkammer ist fast unmöglich, sagt jedenfalls Phil Mason, ein britischer Wissenschaftler, der derzeit am Institut für Organische Chemie und Biochemie in der Tschechischen Republik arbeitet. Er sieht zwei zentrale Schwierigkeiten: das Expansionsproblem und den Atmosphärendruck. „Expansionsprobleme bei einer langen, geraden Vakuumröhre sind ein Alptraum“, sagt er. Jede große Konstruktion erweitert und verkleinert sich, wenn sich die Temperatur- und Wetterbedingungen ändern. Es gibt auch bei Brücken oder Pipelines ohne Vakuum schon Dehnungsprobleme.

Diese umgeht man, indem man Raum für die Erweiterung der Rohre einbaut. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn man mit Schallgeschwindigkeit durch eine luftleere Röhre fahren will. Bei einem 1000 Kilometer langen Hyperloop würde die Tunnellänge zwischen einem heißen und einem kalten Tag um ein paar Fußballfelder variieren.

Dann wäre da noch der Atmosphärendruck. Der Luftdruck auf jeden Quadratmeter Erdoberfläche liegt bei etwa 10 Tonnen pro Quadratmeter. Ein Durchschnittsmensch hat etwa zwei Quadratmeter Haut. Das merkt man jedoch nicht, da der Außendruck den Körper genau so groß ist wieder Innendruck. Wenn aber 10 Tonnen pro Quadratmeter auf die Außenseite des Hyperloop-Tunnels drücken und nichts von der Innenseite der Röhre, könnte die Gefahr eines Vakuumeinbruchs bestehen. Das Rohr würde dabei quasi von der Atmosphäre zerquetscht, sagt Mason.

Das Vakuum könnte auch für die menschlichen Passagiere tödlich sein, zum Beispiel wenn die Pods beschädigt werden. „Kommt es zu einer Dekompression [also zum Druckabfall in der Kabine] gibt es keine Sauerstoffmasken, die Sie am Leben erhalten könnten“, sagt Mason. „Der Hyperloop bringt eigentlich alle Gefahren des Weltraums auf die Erde – und auch alle Gefahren der Geschwindigkeit von Flugzeugen. Und das verbindet er mit dem Risiko, sich direkt über der Erdoberfläche zu bewegen. Jeder Hyperloop-Unfall führt wegen der schlagartigen Dekompression zum sofortigen Tod aller Insassen der Kapsel – und fast jedem anderen, der sich im Hyperloop-System befindet.“

Der Loop-Versuch in L.A. wird nicht im Vakuum stattfinden, sondern basierend auf Linearmotorantrieb und Magnetschwebetechnik. Aus diesem Grund werden die Testkapseln Geschwindigkeiten von etwa 240 km/h nicht überschreiten. Das ist deutlich weniger als die über 1000 km/h, die zum Beispiel vom Hyperloop One Team angestrebt werden. Solche hohen Geschwindigkeiten würden dem Hyperloop einen entscheidenden Vorteil gegenüber Hochgeschwindigkeitszügen.

Kriegt man das Vakuum-Problem aber nicht in den Griff und muss stattdessen wie in Los Angeles auf etwas konventionellere Technologie setzen, hätte es der Hyperloop wirtschaftlich schwieriger werden. „Wenn sie nur eine Höchstgeschwindigkeit von rund 350 km/h erreichen würde, dann würde der Hyperloop direkt mit Hochgeschwindigkeitszügen konkurrieren, was bei deutlich höheren Bau- und Betriebskosten schwierig wäre", sagt Carlo van de Weijer, Direktor des strategischen Bereichs Smart Mobility an der Technischen Universität Eindhoven.

Selbst wenn ein Vakuum in einem Hyperloop-System jemals erreicht werden könnte, könnte ein oberirdisches Transportsystem unter Vakuum in Röhren auf Säulen nie ganz sicher sein, sagt Marcel Jufer, Professor an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL). Es bestehe die Gefahr von Sabotage, Erdbeben und Evakuierungsschwierigkeiten. „Die Untertagelösung ist viel sicherer.“ Technologisch wäre jedoch der Übergang von Atmosphärendruckzonen zum Vakuum in den Röhren (oder Tunneln) eine Herausforderung, fügt er hinzu.

Anfang der 1980er Jahre leitete Jufer die Swissmetro – ein Magnetschwebebahnprojekt an der EPFL, im Rahmen dessen die Entwicklung eines unterirdischen Tunnelnetzes zur Verbindung mehrerer Schweizer Großstädte evaluiert wurde. Die Züge wären mit 450 km/h gefahren. Doch aus Kostengründen würde das Projekt offiziell eingestellt. Für den Hyperloop können die Kosten – insbesondere für die Infrastruktur – ein ebenso großes Hindernis darstellen.

Dann ist da noch das Thema Bequemlichkeit. Es könnte eine Herausforderung werden, ein Gleichgewicht zwischen der angemessenen Krümmung des Tunnels und dem Komfort für die Fahrgäste zu finden, sagt van de Weijer. „Die Fahrt könnte zum Kotzen sein“, fügt er hinzu. Und die Kapazität wird bei weitem nicht dem entsprechen, was man von einer Zugverbindung erwarten würde.

Aber das größte Problem ist aus Sicht von van de Weijer, dass nicht ganz klar ist, welches Problem der Hyperloop lösen soll. „Er wäre schön für reiche Menschen, die hier in Amsterdam leben und arbeiten und einen Kaffee in Mailand trinken wollen – aber das ist reine Hipster-Denke“, sagt er. „Ich habe jedenfalls noch keine anständige Erklärung gesehen, warum wir das brauchen würden. Es lässt die Menschen immer weiter reisen, ohne dass es eine wirkliche wirtschaftliche und gesellschaftliche Rechtfertigung gibt.“

Aber zumindest können ehrgeizige Projekte wie ein Hyperloop-Verkehrssystem „Menschen und vor allem Studenten einen Traum geben, den sie verfolgen können“, fügt van de Weijer hinzu. „Es wird nicht zu einem neuen Transportsystem führen, aber sie werden bei ihren Bemühungen viele andere Dinge lernen und finden, die sie sonst nie gelernt oder gefunden hätten.“