China: chassis maglev supercondutor atinge 700 km/h em 2 segundos

Num instante, um chassis maglev supercondutor passou da imobilidade à velocidade de um avião comercial, antecipando a transformação que os transportes terrestres poderão sofrer se os conceitos de hyperloop deixarem os laboratórios e chegarem a linhas reais.

O arranque de 2 segundos da China que surpreendeu os engenheiros ferroviários

Numa pista de ensaios com 400 metros, operada pela Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa da China (NUDT), os investigadores lançaram um chassis maglev de 1,1 toneladas e levaram-no aos 700 km/h em apenas dois segundos.

Isto significa que o veículo acelerou dos 0 aos cerca de 700 km/h mais depressa do que um monolugar de Fórmula 1 e, depois, imobilizou-se de forma controlada na mesma curta extensão de via.

«Da imobilidade aos 700 km/h em 2 segundos: um recorde mundial para um maglev elétrico supercondutor numa via terrestre.»

O ensaio estabelece uma nova referência de aceleração extrema em sistemas de levitação magnética, uma tecnologia fundamental para qualquer futura linha de hyperloop. Embora não transportasse passageiros, demonstra a capacidade da China para gerir com precisão forças enormes, fluxos de energia e campos magnéticos num intervalo de tempo muito reduzido.

Maglev: da curiosidade dos anos 1960 à plataforma de testes do hyperloop

A levitação magnética não é uma novidade. Nas décadas de 1960, engenheiros da Alemanha e do Japão começaram a estudá-la para eliminar o contacto físico entre o comboio e a via.

Ao retirar as rodas, a resistência ao rolamento torna-se praticamente inexistente. Resta apenas o arrasto aerodinâmico, razão pela qual os comboios maglev conseguem atingir velocidades superiores às da ferrovia convencional de alta velocidade.

Alemanha e Japão abriram caminho

A Alemanha dedicou décadas ao sistema Transrapid, um maglev tecnicamente impressionante, capaz de ultrapassar os 430 km/h. Acabou por ter uma única linha comercial em Xangai, mas não conseguiu consolidar um modelo de negócio duradouro na Europa.

O Japão seguiu outra abordagem com o SCMaglev, que recorre a ímanes supercondutores arrefecidos a temperaturas extremamente baixas. Em 2015, um comboio de testes estabeleceu o atual recorde de velocidade ferroviária com pessoas a bordo: 603 km/h.

Ambos os projetos provaram que o maglev funciona em grande escala, mas também revelaram os custos, a complexidade e os obstáculos políticos associados à construção de vias novas e exclusivas.

O hyperloop renovou o interesse pela ferrovia extrema

No início da década de 2010, Elon Musk popularizou a ideia do «hyperloop»: cápsulas de passageiros a circular em tubos de baixa pressão sobre vias maglev, com o objetivo de atingir 1.000 km/h ou mais.

Ao reduzir a densidade do ar dentro do tubo, o arrasto diminui drasticamente. Combinando esse efeito com levitação e potentes motores lineares, tornam-se possíveis velocidades semelhantes às de uma aeronave, mas em terra.

Várias start-ups procuraram transformar a ideia num negócio real. A Virgin Hyperloop One e outras empresas construíram pistas curtas de ensaio e fizeram circular cápsulas de demonstração com sucesso, mas nenhuma conseguiu transpor a distância entre os conceitos futuristas e rotas de dimensão real, seguras e comercialmente viáveis.

«A promessa do hyperloop situa-se na intersecção de três ideias: levitação magnética, tubos semelhantes ao vácuo e uma aceleração muito rápida, controlada com precisão.»

O novo recorde da China enquadra-se diretamente neste terceiro pilar: se for possível controlar em segurança um pico brutal de aceleração numa pista de testes, torna-se mais simples ampliar esse controlo para viagens mais longas e suaves.

O que realmente representa ir dos 0 aos 700 km/h em 2 segundos

A equipa da NUDT não procurou apenas alcançar um número chamativo. O teste submeteu a eletrónica de potência, o controlo magnético, a orientação e os sistemas de travagem a uma prova de esforço, obrigando-os a funcionar em conjunto sem contacto físico.

Os engenheiros tiveram de sincronizar quase na perfeição quatro elementos essenciais:

• Propulsão: motores lineares que impulsionam o chassis com uma potência imensa.
• Levitação: ímanes supercondutores que mantêm o veículo suspenso acima da via-guia.
• Orientação: estabilização lateral do chassis para impedir o contacto com as laterais.
• Recuperação de energia: captação de parte da energia durante a travagem e respetiva devolução ao sistema.

Se algum destes subsistemas tivesse ficado atrasado face aos restantes, mesmo por uma fração de segundo, o veículo poderia ter perdido estabilidade, arriscando o contacto com a via ou a perda de controlo.

As forças sobre o corpo humano seriam extremas

Não havia nenhuma pessoa a bordo do chassis, e havia boas razões para isso. A aceleração envolvida está mais próxima de uma montanha-russa de lançamento levada ao extremo do que de um comboio rápido.

Segundo a física básica, atingir 700 km/h em 2 segundos corresponde a uma aceleração média de cerca de 9,7 g. Trata-se de aproximadamente nove a dez vezes a aceleração sentida na descolagem de um avião comercial e ultrapassa o que a maioria das pessoas conseguiria suportar sem riscos graves.

Serviços de passageiros reais de hyperloop ou maglev recorreriam a curvas de aceleração muito mais suaves. Este ensaio avaliou limites técnicos, não padrões de conforto realistas.

Porque é relevante para futuros projetos de hyperloop

Os conceitos de hyperloop assentam numa relação simples: velocidades mais elevadas só fazem sentido se o tempo total de viagem, incluindo aceleração e travagem, superar o avião em trajetos de média distância.

Isto obriga os engenheiros a conceber sistemas capazes de ganhar velocidade depressa, mantendo simultaneamente os passageiros confortáveis e seguros. O controlo preciso de acelerações elevadas, ainda que reduzidas para transportar pessoas, é central neste desafio.

O recorde chinês evidencia vários aspetos de interesse para os responsáveis por projetos de hyperloop em todo o mundo:

• O maglev supercondutor pode ser controlado a velocidades extremas.
• A travagem sem contacto e a recuperação de energia podem funcionar durante transições muito rápidas.
• Pistas curtas de ensaio conseguem, ainda assim, fornecer dados relevantes para projetos de longa distância.

«O teste não significa que os hyperloops de passageiros estejam prestes a chegar, mas elimina mais uma dúvida técnica sobre a levitação e o controlo a velocidades muito elevadas.»

A estratégia mais ampla da China para a ferrovia do futuro

A China já explora a maior rede ferroviária de alta velocidade do mundo, com dezenas de milhares de quilómetros de via que transportam passageiros a 300–350 km/h. O país opera também uma linha maglev comercial entre o aeroporto de Xangai Pudong e a cidade, baseada na tecnologia alemã Transrapid.

Nos últimos anos, institutos e fabricantes chineses têm procurado elevar ainda mais as velocidades. Comboios de investigação como o CR450 pretendem aproximar os serviços comerciais dos 400–450 km/h em linhas modernizadas, enquanto diversos protótipos de sistemas maglev desenvolvidos no país foram apresentados em feiras comerciais e em pistas de testes.

O arranque aos 700 km/h integra este contexto, funcionando como demonstração tecnológica e exercício de recolha de dados. Indica que a China pretende manter-se na linha da frente de uma futura transição da alta velocidade ferroviária para sistemas maglev e hyperloop semelhantes de velocidade ultraelevada.

Conceitos técnicos que importa esclarecer

O que significa realmente «supercondutor»

A supercondutividade verifica-se quando determinados materiais são arrefecidos abaixo de uma temperatura crítica, fazendo com que a sua resistência elétrica desça para quase zero. Nos sistemas maglev, isto permite gerar campos magnéticos extremamente fortes e estáveis sem perdas contínuas e massivas de energia.

Para os comboios, isto traduz-se em:

• Levitação mais eficiente a alta velocidade.
• Forças de sustentação e orientação mais intensas para o mesmo desenho de via.
• Consumo de energia potencialmente menor em longas distâncias, apesar do custo do arrefecimento.

A desvantagem reside na necessidade de sistemas criogénicos a bordo ou junto à via, o que acrescenta complexidade e desafios de manutenção.

Porque os tubos de vácuo são importantes para o hyperloop

Mesmo o melhor maglev encontra uma barreira se circular em ar normal. Acima de aproximadamente 500–600 km/h, a resistência do ar aumenta acentuadamente, consumindo a maior parte da energia apenas para afastar o ar.

Os projetos de hyperloop respondem colocando a via num tubo mantido a pressão muito baixa, talvez um milésimo da pressão atmosférica ou menos. Isto reduz drasticamente o arrasto, permitindo 800–1.000 km/h sem custos energéticos impossíveis.

O recorde da China foi obtido ao ar livre numa pista de testes, e não num tubo de vácuo. Ainda assim, a forma como o veículo geriu a aceleração, a levitação e a travagem é diretamente pertinente para qualquer futuro sistema de tubo selado.

Riscos, obstáculos e o possível aspeto de uma linha real

Converter uma experiência deste tipo num meio de transporte utilizável levanta muitas questões não técnicas. As normas de segurança teriam de abranger travagens de emergência num tubo de baixa pressão, evacuações de túneis selados e falhas de energia em comboios suspensos por levitação.

Os custos são igualmente uma prioridade. Linhas dedicadas de maglev ou hyperloop exigem infraestruturas inteiramente novas, frequentemente em viadutos ou túneis, com tolerâncias muito rigorosas. Por isso, são mais caras do que a modernização de corredores ferroviários existentes.

Ainda assim, os benefícios em algumas rotas poderão ser significativos. Um cenário realista incluiria ligações muito procuradas entre megacidades separadas por 500 a 1.000 quilómetros, onde os tempos de viagem atuais ficam numa posição pouco conveniente entre os voos de curta distância e os comboios convencionais de alta velocidade.

Nesses corredores, um hyperloop de passageiros que acelerasse de forma mais suave do que no ensaio da NUDT, por exemplo a 0,5 a 1 g, poderia ainda atingir velocidades de cruzeiro superiores a 800 km/h e reduzir a deslocação entre centros urbanos para menos de uma hora.

O recorde chinês de 2 segundos não resolve todas as questões em aberto. Contudo, oferece uma demonstração clara da evolução da tecnologia de levitação magnética desde as primeiras experiências da década de 1960 e de quão mais rápido o transporte terrestre poderá tornar-se se estes ensaios conduzirem um dia a linhas reais com passageiros reais.