Maglev: in fuga dalla forza di gravità

Che i treni possano viaggiare senza toccare il suolo appare indubbiamente come il prodotto di un film di fantascienza. Tuttavia si tratta di una tecnologia già esistente da più di un secolo. Sono i Maglev: treni a levitazione magnetica.

In Ritorno al Futuro – Parte II, tra le mille stravaganze del 2015 alle quali Bob Gale guardava con fiducia, troviamo l’iconico volopattino: il monopattino volante.

Scena dell’inseguimento con i volopattini tratta dal film Ritorno al Futuro – Parte II

Ormai sono passati ben 5 anni da quel famoso 21 ottobre e sulle nostre strade di volopattini neanche l’ombra. Tuttavia, se guardiamo bene, un analogo lo possiamo scovare su rotaie: i Maglev.

Magnetic Levitation

Dall’inglese magnetic levitation, il termine Maglev fa riferimento ai treni a levitazione magnetica. L’idea di un treno che si muovesse a qualche centimetro dal suolo compare già nei primi anni del ‘900, come lo dimostra il primo brevetto di “ferrovia ad alta velocità senza ruote” registrato negli USA nel 1908.

Tuttavia, per vedere i primi esemplari si dovette aspettare il 1979, anno d’esordio giapponese e tedesco. Nel caso nipponico si trattava di una linea sperimentale, realizzata presso la prefettura di Miyazaki, che per prima superò i 500 km/h toccando i 517 km/h. Sul fronte europeo invece, si assistette all’allestimento ad Amburgo di una linea sperimentale di appena 908 m in occasione dell’Esibizione Internazionale dei Trasporti, smantellata però al termine dell’evento.

Il fascino dei treni volanti non lasciò estranei paesi come la Russia, la Gran Bretagna e la Corea del Sud, ognuno dei quali si cimentò nello sviluppo di diversi prototipi. Tra i più famosi vediamo lo shuttle che collegava l’aeroporto e la stazione ferroviaria di Birmingham, attivo tra il 1984 e il 1995.

Anche lo stivale non si può dire da meno, con diversi diversi progetti di tratte a levitazione magnetica in archivio. Tra i più significativi troviamo la linea Malpensa-Milano-Bergamo-Brescia, proposta nel 2008 in preparazione alla futura Esposizione Universale EXPO 2015.

Cavallo di battaglia italiano è un innovativo tipo di tecnologia: la IronLev. Questa risulta più economica e sostenibile rispetto a quella giapponese, data la quantità minore di energia elettrica impiegata. Tuttavia, nonostante fossero stati promessi i primi prototipi per il 2020, si è ancora lontani dalla circolazione dei primi esemplari.

Chūō Shinkansen

Probabilmente i treni a levitazione magnetica sono entrati nell’immaginario collettivo come esclusiva giapponese. Tra le tratte più famose troviamo infatti la Chūō Shinkansen (ovvero Shinkansen Centrale) con partenza presso la stazione di Shinagawa (Tokyo) e destinazione Nagoya.

Con ben 285.6 km di lunghezza la linea ferroviaria promette di fornire un collegamento tra le due città in soli 40 min raggiungendo i 500 km/h. Il progetto prevede inoltre un’ulteriore estensione di circa 152 km, giungendo così ad Osaka in 67 min.

La tratta è ancora in via di costruzione e si ipotizzano il 2027 e il 2037 come date d’inaugurazione del collegamento principale e dell’estensione rispettivamente.

Dal 2013 sono però in corso costanti test, per ora limitati alla Yamanashi Maglev Test Line, un tratto di linea lungo complessivamente 42.8 km sul quale si è raggiunto il record di 603 km/h.

Raggiungimento del record di 603 km/h con tecnologia Maglev.

Come fanno a volare i Maglev: EMS vs EDS

Come fanno a muoversi dei treni del peso di circa 50 tonnellate a una distanza dal suolo compresa tra i 10 mm e i 15 cm?

Le principali tecnologie sfruttate sono due: EMS e EDS.

  • EMS: Sospensione Elettromagnetica – in questo caso il treno può levitare grazie alla presenza di elettromagneti piazzati sotto al treno stesso, che interagiscono con un binario d’acciaio. Il treno ha una forma a “C” nella sua estremità inferiore in modo tale da avvolgere il binario (fig.1). Il campo magnetico che si genera tra magnete ed acciaio porta alla creazione di una forza repulsiva molto forte che permette al treno di librarsi in aria. Il problema principale è che persino una minima variazione della distanza treno-binario può portare a una grandissima variazione delle forze di repulsione. Questo comporta il rischio di far ricadere il treno sulla rotaia, per cui le velocità massime raggiungibili sono limitate in modo da evitare perturbazioni che allontanino il sistema dal delicato punto d’equilibrio. Il pregio principale però è che si tratta di un sistema funzionante a tutte le velocità (non serve una velocità minima affinché inizi la levitazione).
  • EDS: Sospensione Elettrodinamica – In questo caso il campo magnetico è generato da magneti presenti sia sotto al treno che sul binario stesso. Quest’ultimo si estende in verticale (non solo sotto, ma anche sui lati del treno) e sotto ai vagoni è possibile trovare magneti superconduttivi (fig.2). Per permettere al sistema di levitare viene sfruttata un’alternanza di forze repulsive ed attrattive. Questa tecnica è molto più stabile rispetto alla precedente, permettendo così di raggiungere velocità molto più elevate. Tuttavia, alle basse velocità il campo magnetico non è abbastanza intenso da poter permettere al treno di galleggiare sull’aria. Per questo motivo sono necessarie delle ruote che permettano il raggiungimento di una velocità minima (circa 30 km/h).
differenze tra EMS ed EDS
Tecnologie EMS ed EDS a confronto. Autore: Natalia Boscolo

Sembra quindi che molti passi avanti siano ancora necessari per proiettarci in un mondo in cui la forza di gravità non rappresenti un vincolo negli spostamenti quotidiani. Nel frattempo però, possiamo riguardare Ritorno al Futuro immaginando (come fece lo stesso Bob Gale) che tra 25 anni sarà normale girare su volopattini per andare a scuola o a fare la spesa.

Immagine di copertina: Photo by Charles Forerunner on Unsplash

avatar

Ciò che sappiamo è solo una goccia, ciò che ignoriamo è un oceano. - Isaac Newton

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.