Schwebende Kapseln, die durch luftleere Röhren sausen. Der Hyperloop wird von zahlreichen Start-ups als die Fortbewegungsmethode der Zukunft angepriesen. Doch so neu ist die Idee eigentlich gar nicht. Schon vor über einem Jahrhundert wurden Züge in Röhren als futuristisches Mobilitätskonzept verkauft.
Von Michael Förtsch
Optimistisch war ich schon immer, was den Hyperloop angeht. Aber spätestens seit meinen Gesprächen mit den Studenten der TU-München bin ich ziemlich überzeugt, dass er tatsächlich funktionieren könnte. Die jungen Ingenieure, Physiker und Elektroniker sind aber auch ziemlich überzeugend. Immerhin haben sie schon mehrmals an der Hyperloop Pod Competition von SpaceX teilgenommen und haushoch gewonnen. Aber fangen wir von vorne an.
Die Grundidee hinter dem Hyperloop-Konzept, das Tesla-Chef und SpaceX-Gründer Elon Musk mit einem Whitepaper bekannt gemacht - aber nicht, wie oft behauptet, erfunden – hat, ist eigentlich recht simpel: Eine Passagierkapsel fährt in einer nahezu luftleeren Röhre. Nahezu, nicht ganz luftleer! Dort beschleunigt sie mit einem elektromagnetischen Linearmotor auf eine hohe Geschwindigkeit und gleitet dann auf einem Kissen aus Luft dahin. Da fast kein Widerstand vorhanden ist, sollen Reisegeschwindigkeiten von 1.200 Kilometer pro Stunde und mehr machbar sein. Wie bei einem dahinrollenden Auto muss nur alle paar Kilometer erneut Gas geben werden, um wieder in Schwung zu kommen.
Dazu wäre der Zug in der Röhre, die den nötigen Strom durch eine Solarzellenüberdachung gleich selbst erzeugen soll, nicht anfällig für Frost, Regen, Schnee oder andere wetterbedingte Einschränkungen, die so gerne die Deutsche Bahn (und andere Bahnunternehmen) überraschen. Daher schicken sich zahlreiche junge Unternehmen an, den Hyperloop von der Vision in die Wirklichkeit zu hieven. Mit mal kleineren, mal größeren Änderungen und Verbesserungen des Musk-Konzeptes. Am prominentesten sind natürlich Start-ups wie Hyperloop Transportation Technologies, Virgin Hyperloop One und Hardt Hyperloop, die zumindest auf Papier und Bildschirm schon verschiedene Strecken durch die ganze Welt ausgelegt haben. Dazu kommen zahlreiche andere wie Transpod, Hyperloop India, Zeleros, Hyper Poland und DGWHyperloop.
Gemeinsam haben Elon Musk, die Hyperloop-Start-ups und die Teams, die an der SpaceX-Competition teilnehmen, eines: Sie alle verkaufen den Hyperloop als futuristisch, als Vision wie aus einem Science-Fiction. Aber ganz so neu ist die Idee von der Bahn in einer Röhre eigentlich nicht.
Der Urahne des Hyperloops ist über 200 Jahre alt
Bereits im Jahre 1799 hatte der Erfinder George Medhurst die Idee, Postpakete und andere Dinge mittels Druckluft und Sog auf kleinen Wägen durch Eisenrohre zu feuern. Aber auch Menschen, dachte er, könnte man vielleicht hinein legen. Er selbst kam nie dazu, seine Überlegung umzusetzen. Das taten eine halbe Dekade später Leute wie Josiah Latimer Clark – und zwar in London, Birmingham, Paris und Dublin, wo erste Rohrpostsysteme aufgebaut wurden. Die verbanden meist nur über wenige 100 Meter hinweg Börsen, Post- und Telegrafenstationen. Die kleinen Wagen, die zum Transport genutzt wurden, waren stellenweise aber durchaus groß genug, um einzelne Personen zu fassen. Wobei hier unsicher ist, ob sich tatsächlich der ein oder andere hinein gelegt hat. Wirklich durchgesetzt und als rentabel erwiesen hatte sich das Konzept aber nicht.
Dennoch versuchte sich wenig später die London Pneumatic Despatch Company darin, die Idee ganz groß aufzuziehen. Ganz London wollte sie mit Eisenrohren untertunneln. Auch hier waren die Wagen groß genug für Menschen. Denn transportieren sollten sie nicht nur Briefe, sondern auch große Pakete und Truhen. Und hier erlaubten sich tatsächlich einige Mitarbeiter des Unternehmens und der Duke of Buckingham den Spaß, mit bis zu 50 Kilometern pro Stunde in den Wägelchen durch die Rohre zu sausen. Doch trotz erfolgreichen Betriebs mehrerer Teilstrecken zwischen dem Bahnhof Euston, einem Briefsortierbüro in der Eversholt Street und dem General Post Office nahe St Paul’s fand das Londoner Unternehmen nicht genug Unterstützer. Daher waren die Rohre nur knapp zehn Jahre in Betrieb.
Damit war das Konzept aber nicht tot. Nein, ganz und gar nicht. Rohrpostsysteme wurden über die kommenden Jahrzehnte noch zu einem großen Erfolg. Nur eben mit deutlich kleineren Rohren, die einzelne Briefe und kleine Päckchen in Gebäudekomplexen oder innerhalb von Städten hin und her senden konnten. Viele europäische Städte betrieben im 20. Jahrhundert eigene Rohrpostnetze. Darunter Paris, München, Berlin, Prag, Chicago, New York City oder Buenos Aires. Einige davon wurden bis ins 21. Jahrhundert genutzt.
Aber auch die Idee, Menschen mittels Röhren zu transportieren, wurde weiter vorangebracht.
Die Luxusröhre von Manhattan
Im August 1864 wurde im Crystal Palace Park in London die erste dediziert für den Transport von Menschen gedachte Rohrbahn gezeigt: die vonThomas Webster Rammell erdachte Pneumatische Eisenbahn. Die bestand aus einem 550 Meter kurzen Tunnel und einem Waggon, der die Röhre mit einem Borstenkragen mehr oder minder luftdicht verschloss. Durch einen 6,7-Meter-Ventilator wurde auf der Endstelle die Luft aus dem Tunnel gepumpt und der Wagen somit in die eine Richtung hindurch gesaugt und für die Rückfahrt hindurch gepustet. Nur zwei Monate war die Bahn in Betrieb, die als Testlauf für ein ganzes Luftdruckbahnnetz dienen sollte. Die großen Pläne wurden nicht umgesetzt, obwohl der Bau sogar schon begonnen wurde. Warum, das ist nicht so ganz klar. Eine der Strecken hätte zwischen der heutigen Waterloo Station und Whitehall verlaufen und dabei die Themse unterlaufen sollen. Teile der einstigen Trasse existieren noch – nämlich in Form eines Weinkellers im National Liberal Club. Ebenso sollen sich vorgefertigte Tunnelteile irgendwo in der der Themse befinden.
Ein ähnliches Experiment wurde fünf Jahre später in New York City von Alfred Ely Beach durchgeführt. Inspiriert vom britischen Projekt ließ er einen 95 Meter langen Tunnel unter dem Broadway bauen– mit einer Station im Keller von Devlin’s Clothing Store, die schick mit Statuen, Fresken, einem Fischbecken und Liegestühlen ausgestattet war. Durch ein Propeller- und Schachtsystem konnte ein Wagen mit 22 Menschen in den Tunnel hinein gepustet und am Ende wieder herausgesaugt werden. Das machte die Strecke bald zur Touristenattraktion. Der Erfinder kassierte 25 Cent pro Fahrt. Über 400.000 Fahrten soll die Beach Pneumatic Transit seit ihrer Eröffnung im Februar 1870 absolviert haben. Beach kämpfte mit den Behörden um eine Genehmigung, die Strecke verlängern zu dürfen. Aber sowohl die Trägheit der Bahn als auch eine Finanzkrise machten ihm einen Strich durch die Rechnung.
Immerhin lieferte die Beach Pneumatic Transit viel Stoff für bis heute andauernde Legenden. Denn gebaut wurde sie einst vollkommen im Geheimen. Und als der Tunnel nach ihrem Aus im Jahre 1873 verschlossen wurde, machten bis ins 21. Jahrhundert zahlreiche Gerüchte die Runde, dass die Station noch durch einen Gulli oder einen Geheimgang zugänglich wäre. Auch Munkeleien über weitere Strecken gab es eine ganze Zeit, die Beach in Hoffnung auf eine Baugenehmigung schon einmal vorauseilend angelegt haben soll. Das alles brachte einer fiktiven Fassung der Bahn einen Auftritt in Ghostbusters 2 ein.
In 12 Minuten von New York City nach Boston
Nach dem Scheitern der Beach Pneumatic Transit lag das Konzept der Röhrenbahn einige Jahre brach. Zumindest gab es keine Erfinder, die damit erneut für Aufmerksamkeit und Trubel sorgten. Vergessen wurde es aber nicht. Unter anderem prognostizierte der Autor T. Baron Russell in A Hundred Years Hence: The Expectations of an Optimist , dass irgendwann jedes „zivilisierte Land ein permanentes Netzwerk von pneumatischen Röhren“ unterhalten würde. Und auch einer der großen Namen der Raumfahrt versuchte sich an dem Konzept: der Raketenbauer Robert Goddard. Der studierte 1904 Physik am Worcester Polytechnic Institute, Massachusetts, und erdachte dort eine Hochgeschwindigkeitsbahn, die in 12 Minuten von Boston nach New York City fahren könne.
Das Vacuum Tube Transportation System – kurz vac-train –, wie der da noch vollkommen unbekannte Goddard seine Idee taufte, sollte aus verschweißten Röhren bestehen, die mit Pumpen komplett von Luft befreit werden sollten. Kurze Kapseln sollten darin umherschießen. Wobei die nicht auf Schienen oder Rädern fahren sollten. Stattdessen sollten starke Elektromagneten „genutzt werden, um Beschleunigung und Entschleunigen zu erzeugen und ebenso Reibungskontakt zu vermeiden“, der sonst zwischen der Kapsel und der Röhre entstehen würde. Rund 1.600 Kilometer pro Stunde, schätzte Goddard in einer Kurzgeschichte mit dem Titel The High-Speed Bet und in dem posthum anerkannten Patent für seine Erfindung, könnten die Pods auf diese Weise erreichen.
Boris Weinberg, ein russischer Professor von der Polytechnischen Universität in Tomsk, entwickelte 1909 offenkundig unabhängig von Goddard eine vergleichbare Methode. Anders als Goddard setzte er sein Konzept sogar als Model mit 25-Zentimeter-Rohren um, durch die er nur wenig schmalere Kapseln bewegte. Dabei stellte er für sich fest, dass die Idee mit Sicherheit umsetzbar sei – aber durchaus einige Herausforderungen zu bewältigen wären. Unter anderem fragte er, wie eine Kapsel bei den 800 Kilometern pro Stunde, die er für machbar hielt, sicher um eine Kurve gelenkt werden könnte.
Seinerzeit fanden weder die Überlegungen von Weinberg noch die von Goddard, der auch für seine Leistungen in der Raketentechnik erst nach seinem Tod wirklich bekannt wurde, allzu große Beachtung.
Ein neuer Hype, aber wieder keine gebauten Strecken
Magazine wie Popular Science , Modern Mechanix und Popular Mechanics entdeckten gegen Mitte des 20. Jahrhunderts das Thema Röhrenzüge wieder neu. Sie bereiteten alte wie aktuelle Konzepte auf, berichteten mit viel Begeisterung und Optimismus. Und das auch gerne über absurde Ausformungen. So wollte ein gewisser Oscar G. Burch von der Owens-Illinois Glass Company riesige Röhrenstrecken aus Glas fertigen lassen, um mit atomar erzeugtem Luftdruck die Züge hindurch zu pumpen. Dazu webten Autoren wie Stanisław Lem und Robert Heinlein die futuristischen Röhrenbahnen in ihre Science-Fiction-Geschichten ein.
Durchdachter als der Glasröhren-Zug war hingegen schon die Idee des Ingenieurs Joseph Foa, der während seiner Arbeit an verschiedenen Instituten wie dem Cornell Aeronautical Laboratory und dem Rensselaer Polytechnic Institute ein Bahnsystem namens Tubeflight entwickelt und in den 1960ern immer mal wieder vorgestellt und erweitert hatte. Er wollte fast 60 Meter lange Züge durch Röhren schießen, die in der Erde versenkt werden sollten. Ein Vakuum sollte nicht im Spiel sein. Stattdessen sollte die Luft wahlweise mit Propellern oder auch Staustrahltriebwerken von der Vorder- zur Hinterseite des Zuges gesaugt werden. Dadurch, hoffte er, würde sich ein Luftpolster bilden, auf dem der Zug schweben würde – und das mit Geschwindigkeiten von 650 bis 3200 Kilometern pro Stunde.
Kurz vor Ende der 1960er kam dann der Lockheed-Ingenieur Lawrence K. Edwards mit einer etwas bescheideneren Idee um die Ecke: Gravitrains. Er wollte U-Bahn-große Wagons für einen schnellen Personennahverkehr in Stadtregionen durch Tunnel laufen lassen. Wie ein Achterbahnwagen sollten sie nach einer Station in einen zunächst abwärts führenden Tunnel hineinfallen und durch Gravitation und Masse einen Vortrieb erzeugen. Währenddessen würde die Luft vor dem Waggon aus dem Tunnel nach hinter gepumpt, um den Waggon so bis zur nächsten Station zu saugen. Edwards versuchte mit seiner Firma Tube Transit die Stadt San Francisco von seiner Idee zu einem Bay Area Gravity-Vacuum Transit zu überzeugen. Aber das Konzept war der Regierung offenbar zu ausgefallen.
Das alles sorgte wieder für größeres Interesse in der Wissenschaft, der Bevölkerungen und der Politik. Zeitweise wurden Vakuumröhrenbahnen nach dem Vorbild von Goddard sogar für Großinfrastrukturprojekte wie den Northeast Corridor in den USA in Erwägung gezogen.
Doch trotz der Begeisterung blieb es auch diesmal nur bei Ideen. Daher forderten alsbald anerkannte Forscher wie Robert M. Salter, Pionier der Überwachungssatellitentechnik und Mitarbeiter der Denkfabrik RAND Corporation, die Technologie nun endlich umsetzen. Der Wissenschaftler hatte Ende der 1970er nach einer ausführlichen Studie über Vakuumröhrenbahnen sogar selbst ein Bahnsystem namens Planetran entwickelt, das mit druckreduzierten Röhren „einige Hundert Fuß unter der Erde in massive Gesteinsformationen“ gebaut werden sollte. Für weniger als einen US-Dollar, prognostizierte Slater, könnten Amerikaner in großen Passagierzügen mit bis zu 4.800 Kilometer pro Stunde die kompletten USA durchqueren – in einer Stunde. Das sei „der nächste logische Schritt“, um die Effizienz im Transportwesen zu steigern, argumentierte er.
Fast gleichzeitig kam in Europa eine vergleichbare Idee auf. Nämlich die Swissmetro, die der Ingenieur Rodolphe Nieth aus Lausanne angestoßen hatte. Geplant war auch hier eine Bahn, die in unterirdischen Röhren fahren sollte. Die sollten mit Pumpen auf einen Druck von nur 100 Millibar gebracht werden. Das sollte es einer vom Transrapid – an dem schon seit 1969 gearbeitet wurde – inspirierten Magnetschwebebahn mit 50 bis 100 Passagieren erlauben, mit über 500 Kilometern pro Stunde schwebend über zwei Schienensträngen dahin zu rauschen. Eine Fahrt von Genf nach Lausanne oder von Basel nach Zürich sollte nur zwölf Minuten dauern – bei einem 10-Minuten-Takt. Dadurch sollte die Schweiz gefühlt zu einer einzigen Metropole verwachsen.
Sowohl Planetran als auch die Swissmetro wurden teils über Jahre immer wieder mit Interesse debattiert – und gewannen zahlreiche Unterstützer. Aber beide scheiterten an den sehr hoch kalkulierten Kosten und einfacher umzusetzenden Alternativen. Der Bau eines US-Plantran-Netzes mit Anbindung aller wichtigen Städte sollte, das war die Schätzung des RAND-Forschers Slater, bis zu 1 Billion US-Dollar verschlingen – heute wären das 3,5 Billionen Euro. Die Entwicklung der Swissmetro und ihre zwei Startstrecken sollten rund 25 Milliarden Franken kosten – das wären heute etwa 42 Milliarden Euro.
Auch das zu Anfang der 1990er veröffentlichte Konzept einer Arbeitsgruppe am Massachusetts Institute of Technology krankte an den prognostizierten Kosten in Milliardenhöhe – und dem mit der Umsetzung verbundenen Aufwand. Die Ingenieure hatten nämlich einen Plan für eine auf einer zentralen Mittelschiene schwebenden Hochgeschwindigkeitsbahn ausgetüftelt, die durch entlüftete Röhren fahren sollte. Die sollten wie Bojen am Meeresboden verankert werden und eine Durchfahrt durch den Atlantik möglich machen. Je nach Länge des Zuges und der erreichbaren Geschwindigkeit sollten 80 bis 800 Passagiere in ein bis drei Stunden von Paris, London und Brüssel nach New York City reisen können. Abseits der Kosten, hätte es „keine ernstzunehmenden Hindernisse“ für die Umsetzung gegeben, beteuerte im Rückblick Ernst Frankel, einer der MIT-Wissenschaftler und Mitplaner des Eurotunnel.
Elon und die neue Generation
Auch wenn die Idee eines Zugs in einer Röhre nicht mehr so neu ist: Erst in den letzten 15 Jahren wurde die Vision zu einem echten Verkehrskonzept, das nicht nur machbar erscheint, sondern auch wirklich umgesetzt werden soll. Zu verdanken ist das womöglich nicht nur Elon Musk, sondern auch einem gewissen Daryl Oster, der Ende der 1990er ein modernes Transportsystem mit Vakuumröhren entwickelte. Nämlich ET3 – kurz für Evacuated Tube Transport Technologies. Im Unterschied zu den meisten vorherigen Ideen soll dieses System nicht nur wie eine Eisenbahn mit langen Strecken und Zentralstationen funktionieren. Stattdessen soll ET3 gleichzeitig auch U- und S-Bahnen ersetzen können, in dem es sich in einzelnen Städten auch in ein Netz aus Neben- und Zwischenstationen verästelt, so dass der nächste Einstieg immer nur ein paar Gehminuten entfernt wäre.
Die Kapseln sollen nur 1,5 Meter durchmessen, vier bis sechs Personen fassen und auf einem Luftbett gleitend 600 bis 10.000 Kilometer pro Stunde erreichen. Daryl Oster behauptet, ET3 könne irgendwann den ganzen Erdball überziehen, so dass jemand beispielsweise am Marienplatz in München einsteigen und wenig später an den Pyramiden in Kairo aussteigen könne. Über ein Konsortium meldete Daryl Oster tatsächlich mehrere interessante Patente zur Funktionsweise der Technik an und verkaufte über 380 Nutzungs- und Weiterentwicklungslizenzen an interessierte Unternehmen und Forschungseinrichtung. Darunter Hyper Chariot, ein Start-up aus Santa Monica, das die Technik trotz der Hyperloop-Konkurrenz weiterhin umsetzen möchte.
Auch mit Elon Musk traf sich mit Oster im Juli 2013 für einen Austausch – ein Jahr, nachdem er seinen Hyperloop schon angedeutet hatte. Dennoch: Mutmaßlich kaufte auch Musk für seine Röhrenzugidee eine Lizenz von Oster, um sie einige Monate später in seinem Hyperloop-Alpha-Whitepaper für alle nutzbar freizugeben. In dem nannte Musk dann ET3 genau wie Robert Goddards vac-train und „den Vorschlag der Rand Corportation“ als ähnliche Konzepte und gedankliche Vorläufer, die „anerkannt werden sollten“, aber von denen sich keines in der realen Welt bewährt habe. Letztlich waren es diese PDF-Seiten und Elon Musks Reputation als visionärer Unternehmer, die zahlreiche Ingenieure und Träumer befeuerten, die Röhrenbahn umzusetzen – oder es zumindest zu versuchen.
Weltweit entstehen Teststrecken und Prototypen
Das scheint – mit Blick auf den Anfang des Textes – auch recht gut zu funktionieren. Das von Milliardär Richard Branson finanzierte Unternehmen Virigin Hyperloop One hat seit 2017 mehrere Tests mit einer Kapsel in Lebensgröße durchgeführt und will in greifbarer Zukunft seine erste echte Strecke in Indien aufbauen. Das auf Crowdsourcing setzende Start-up Hyperloop Transportation Technologies hat im Juni 2019 damit begonnen, seinen Prototypen-Pod und eine 320-Meter-Trasse zu testen. Hardt Hyperloop hat bereits eine nur 30 Meter lange aber, wie die Hardt-Ingenieure sagen, mit allen nötigen Systemen für eine echte Trasse ausgestattete Teststrecke. Dort lassen die Entwickler aus den Niederlanden bereits einen provisorischen Pod fahren, mit dem die Schwebetechnik der zukünftigen Kapseln ausgetestet wird.
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Auch Elon Musk selbst lässt mit seiner Tunnelbaufirma The Boring Company sowohl an einem Hyperloop-System als auch an einer Nicht-Vakuum-Tunnel-Bahn namens Loop werkeln. Beide Lösungen sollen nicht nur die großen Metropolen verbinden, sondern auch die Raumflughäfen anbinden von denen SpaceX zukünftig Menschen mit Raketen rund um die Erde, zum Mond und Mars schicken will.
Daneben arbeiten Jahr für Jahr mehrere private und universitäre Teams an Mini-Hyperloop-Prototypen, die in einer Teststrecke neben dem SpaceX-Hauptquartier von Elon Musk gegeneinander antreten. Einige davon denken mittlerweile weiter und größer. Darunter die Studenten der TU München.
All diese Unternehmen, Teams und Ingenieure adaptierten die Grundprinzipien des Hyperloop-Alpha-Konzeptes. Aber sie modifizieren auch Details und Designs. Sie setzen beispielsweise auf verschiedene Magnetschwebetechnologien, verzichten auf Kompressoren und setzen stattdessen auf windschnittige Kapseln oder lassen gar die Schienen weg.
Die Herangehensweisen an den Hyperloop sind also so verschieden und so wagemutig wie diejenigen, die daran arbeiten. Selbst wenn viele Ankündigungen der Hyperloop-Visionäre überambitioniert sind, so manches Start-up binnen kürzester Zeit scheiterte und immer noch viele Regularien zur Technik und Fragen zu Sicherheit zu evaluieren und festzuschreiben sind: Irgendetwas wird bei all dem herauskommen. Selbst wenn es vielleicht nicht sofort die Mobilitätsrevolution sein wird, die viele erhoffen und erträumen. Eines ist jedoch sicher. Auf die ein oder andere Weise könnte in den kommenden Jahren mit dem Hyperloop ein über ein Jahrhundert alter Technologietraum zur Realität werden.