Varför maglev?

Om nu maglev och HSR har en snarlik kostnad bunden till sig varför då satsa på ett "osäkert" (maglev) kort framför ett "säkert" (HSR).

1: Säkerhet
2: Acceleration
3: Toppfart
4: Regionförstoring
5: Trafikökning

Säkerhet
Säkerhet handlar inte bara om att inte skadas eller drabbas av andra faror, utan även av ekonomisk säkerhet och driftsäkerhet.

Ekonomi - Säkerhet
Ett vanligt argument emot maglev är att de är en oprövad teknik, och därför ekonomiskt osäkert. Inget skulle kunna vara längre från sanningen. Maglev spåret tillverkas färdigt i en fabrik med 100% kontroll över processen.

Tekniken har även fler år på nacken än HSR. Maglev banan i Tyskland har körts kontinuerligt i ca 30 år. Förvisso har TGV funnits i snart 40år, men de är inte samma tåg. Banan i Tyskland använder fortfarande samma motor idag som för 30 år sedan eftersom motorn sitter i rälsen.

Drift - Säkerhet
Denna kategori är något mer osäker. Förvisso har man kört maglev i 30 år, men inte enligt tidtabell. Shanghai flygplats skyttel har dock kört i snart 7 år i 15minuters intervaller. Driftsäkerheten har varit över 99% med mindre än 1 sekunds försening över den här perioden. Det finns inget annat transportsystem som idag kan matcha det. Jämförelsen är förvisso inte helt rättvis då de bara finns en kommersiell transrapid bana, men de ger en fingervisning. Kan även notera att HSR tåg har klarat sig med mycket bättre på grund av att de i de flesta fall går på egna spår.

Person - Säkerhet
Säkerhet för personer finns på flera nivåer. Det mest uppenbara är för passagerarna, men även för personer i samhället runt omkring är säkerheten viktig.

Övergångställen, vägkorsningar och även folk som genar över rälsen är faror som tåg frambringar. För maglev elimineras dessa faror i princip fullständigt då rälsen praktiskt sett inte går att bygga direkt på marken.

För passagerarna finns de både aktiv och passiv säkerhet. Den aktiva säkerheten består av ett integrerat kontrollsystem som håller koll på var och man på de viset kan ha multipla datorer som undviker olyckor. Vid olyckan i Tyskland var detta system ännu ej fullt integrerat på grund av att de är en prototypanläggning vilken vid tillfället inte borde ha burit människor.

Vid flygolyckor är de faktiskt inte höjden som orsakar majoriteten av dödsfallen, utan dels bränslet och dels hastigheten. Bränslet är inget problem för maglev då den inte bär något. Hastighet har maglev dock gott om. Magnettåg saknar skyddande lok, men de har visat sig om och om igen att loket inte skyddar så mycket som man kanske tror. Olyckan Eschede är ett tydligt exempel. Ett hjul gick sönder (maglev har inga hjul) spåra ut (maglev kan inte det) skada en skyddsräls (maglev har ej) vilket drog upp en räl (finns ej på maglev) vilket gjorde att tåget gick in i en pelare till en bro för en planfri korsning (vilket maglev inte behöver) och vagnarna rada upp sig på varandra (vilket ej går på maglev).

En typ av olycka som däremot är möjlig för maglev är vad som inträffa för Sunset Limited over night express 1993 där en bro blev något skev efter att en pråm kolliderade med en pelare. Bron rasade inte, vilket var ett problem, eftersom bron inte rasade signalerades inte problemet så att tåget inte stoppades. Geometriska kontrollen för magnettåg är dock betydligt högre, vilket rimligen skulle göra att en sådan olycka inte skulle inträffa lika lätt.

Acceleration
Varför är acceleration så viktigt? Här är en av de absolut viktigaste argumenten för maglev. För ett transrapid att nå 400km/h och åter bromsa ner till 0km/h tar de mindre än 3 minuter. För att sätta detta i perspektiv så är de jämförbart med vad en Bugatti veyron klarar av.

Varför är de så viktigt då? Medan en HST så som en TGV eller en AGV färdas från Stockholm till Linköping kan en transrapid klara av att färdas samma sträcka och samtidigt stanna i Södertälje, Nyköping och Norrköping och fortfarande vara ifrån Linköping innan HST tåget ens är inne i kommunen. Varför detta är så viktigt kommer jag till senare.

Den högre accelerationen gör även att fler tåg kan samsas tätare på rälsen. Medan en HST med tät turtäthet bara kan ha två prioriteringshöjder (tåg som stannar olika ofta) kan en maglev ha tre eller t.o.m fyra, alternativt ha två men fortfarande köra på enkelspår. Nyttan av enkelspår torde vara ganska uppenbar, de blir helt enkelt betydligt billigare att bygga infrastrukturen.

Toppfart
Varför toppfart är viktigt är ganska självklart. Ju fortare man kör, ju fortare kommer man fram. Toppfarten för transrapid ligger i dagsläget på 550km/h, men kan enkelt ökas med rätt bangeometri, något som idag helt enkelt inte existerar.

Högsta toppfart för HSR är knappt 400km/h. En sak är intressant, toppfarten för HSR kommer aldrig att bli snabbare än runt 400km/h, orsaken till detta är acceleration. Motor och transformator åker nämligen med tåget. Man har nu kommit till en punkt där motorn väger så mycket så att man helt enkelt inte kan öka accelerationen genom att sätta på en större motor, den blir helt enkelt tyngre, vilket reducerar ökningen. Att åka över 400km/h med den idag tillgängliga accelerationen, säg 450km/h är helt enkelt meningslöst, man skulle helt enkelt inte hinna accelerera upp till full hastighet på någon rimlig sträckning i Europa, den höga toppfarten blir helt enkelt meningslös.

För maglev är detta inget problem, motorn sitter i rälsen. Dubbelt så mycket motor = dubbelt så mycket acceleration. Att motorn väger mer spelar ingen roll, den sitter ändå fast.

Idag accederar transrapid hela 6 gånger snabbare än ICE vilket i praktiken betyder att man effektivt kan köra ungefär 2,4 gånger snabbare på samma sträcka vilket betyder att man på de snabbaste sträckorna i Sverige skulle kunna köra närma 1000km/h som mest.

Eftersom magnettåg saknar vingar finns de inget praktiskt hinder mot att köra i överljuds fart, men Sverige är helt enkelt för litet för att de ska finnas någon poäng.

Regionförstoring
Regionförstoring är knepigt, för att få en effektiv förstoringseffekt så behöver man täta stopp närma centralorten med höga hastigheter långt ifrån, samtidigt. Därför använder man ofta spårvagnar i centrum, tunnelbana i central kommunerna, pendeltåg i kranskommunerna och regionaltåg till angränsande län.

I Sverige har vi idag 5 regioner i södra Sverige, Stockholm, Skåne, Göteborg, Jönköping och Östergötland.

Alla regionerna har sina särdrag, men tre av dem är lite mer klassikt utformade med ett centrum, förorter, sovorter och veckopendling. I Stockholm kan man se detta tydligt där centralkommunerna alla idag erbjuder fullständig möjlighet till pendling, kranskommunerna med begränsad pendling och orterna lite längre bort så som Eskilstuna och Västerås som erbjuder viss möjlighet till pendling, klassiskt, men ointressant.

I vårt exempel är Skåne och till viss del Östergötland mer intressant som exempel. Skåne är de enda stället i Sverige idag som erbjuder normal pendling mellan många stora orter. Malmö, Lund, Helsingborg och Kristianstad alla runt eller över 100k och även Ystad, Trelleborg, Landskrona, Ängelholm och Höganäs strax under 50k. Även om exempelvis Kristianstad, Malmö och Ängelholm inte är inom normalt pendlingsavstånd så är de idag integrerade med varandra genom att de finns en stor rad orter emellan där exempelvis om manen i familjen jobbar i Kristianstad och kvinnan jobbar i Malmö eller Ängelholm så kan de bosätta sig i någon av de andra centralorterna emellan för att reducera bådas pendeltid strax under gränsen.

Dagens integration med rött och motsvarande tillägg för maglev med föreslagen dragning i blått. Notera att regionerna Jönköping och Östergötland inte bara blir integrerade med varandra utan även med alla de tre övriga centralorterna. Även Göteborg får även en hög men ej fullständig integration med både Stockholm och Skåne. Skåne och Stockholm får en partiell integration med varandra.

Även med HST blir de viss grad av integration men där skulle Östergötland bara ansluta till Stockholm och Jönköping men inte Göteborg och Skåne. Än värre, för HST måste man välja mellan att köra fort eller stanna ofta. Detta betyder att förvisso kan HST stanna i centralorterna, men de kan inte stanna i någon av de mindre orterna emellan, och de är dessa orter man vill åt.

Orter som Tranås, Ljungby, Ulricehamn och Markaryd har stora möjligheter att mycket billigt bosätta sig väldigt närma centrum av orten där stationen ofta finns. Med Maglev betyder de i praktiken att man bara med några minuters åktid kan åka till en större centralort där arbetsplatserna ofta finns närma centrum. Detta betyder att en normal familj kan bo inom cykelavstånd till stationen i en mycket fin villa i exempelvis Tranås medan den ena parten i paret kan jobba i Göteborg och den andra i Stockholm.

Den här typen av integration generar enorma mängder skattepengar, folk kan leva sina liv effektivare vilket gör att hela samhället kan drivas billigare. För familjen i exemplet skulle det generera ungefär 10000kr extra mervärde per månad relativt till om de jobbar i Tranås närhet alternativt bor i Stockholm eller Göteborg. Kapacitet på 3 tåg per riktning per timme under 2 pendlings timmar med 500 platser var och 2 riktningar generar ungefär 12000 möjligheter bara tåget med lägst prioritet.

Alla kommer inte att åka så långt, men för de som åker kortare generar de motsvarande lägre mängd omsättning samtidigt som de överlåter platsen åt någon annan resten av resan. I detta exemplet generas runt 120 miljoner kr per månad för trafiken med lägst prioritet endast under rustningstid. När man pratar om hur mycket pengar infrastruktur kostar, får man även tänka på hur mycket pengar de generar. För HSR genereras mindre än hälften så mycket pengar

Trafikökning
De här är den absolut viktigaste poängen. Många säger att Sverige idag inte har underlag för att investera 125miljarder i södra Sverige för rälsbunden infrastruktur och att vi heller inte har något underlag för det. Personer som säger det har absolut RÄTT. Sverige har idag inte råd med 125miljarder kr för detta projektet, vi har heller inget behov av kapaciteten idag.

Idag har vi behov av ca 20-35% kapacitetsökning i Södra Sverige, främst runt storstadsregionerna, i de mest skriande områdena är behovet något högre än så. Ett maglev spår skulle erbjuda en kapacitetsökning på runt 200% beroende på lite hur man konfigurera rälsen. Även med enkelspår blir kapacitetsökningen över 100% på grund av dynamiska effekter jämte mot den befintliga järnvägen (mindre problem med blandning av långsamgående och snabbgående tåg)

Maglev erbjuder något mer kapacitet än vad HSR gör, så i praktiken, om man betalar ungefär snarlik mängd pengar, får man mer kapacitet för samma pris på en maglev bana.

Nyckelordet idag
Nyckelordet är idag. Rälsen kommer inte att vara färdig idag, utan absolut tidigast om 5 år (mer realistiskt betydligt senare än så). Om 5 år kommer förvisso inte behovet att vara speciellt mycket större än idag då de växer tämligen linjärt. Men om vi inte har något behov, kan vi skapa oss.

Från flyg
Detta är en internationellt verifierad graf för överflyttning av trafik från flyg till rälsbunden trafik. Man har vid flera projekt verifierat att denna grafen har ett konfirmandensintervall på mindre än +-10(%). Det betyder att mellan Stockholm och Malmö åker faktiskt de flesta flyg, mycket riktigt går de runt 15 flyg/dag på sträckan. Överhuvudtaget går det i genomsnitt 84 tur och retur turer per dag med flyg på området som täcks av utbyggnaden. Om restiden blir lägre än 2 timmar kommer flyget fullständigt att sluta existera. Detta betyder att betalningsunderlaget ökar kraftigt.

För HSR och Maglev är denna skillnaden för sträckor i Sverige, det är egentligen främst till Köpenhamn de blir skillnad. Om man läser av grafen rakt av kommer maglev att absorbera 100% av allt flyg, medan HSR skulle absorbera runt 65% av allt flyg, en liten men märkbar skillnad.

Från väg
För vägtrafik är de hela inte lika självklart. Betydligt fler faktorer tycks spela roll, då eftersom transportlängden påverkar valet i större grad blir sambandet betydligt mer komplicerat än mellan tåg och flyg, dessutom tycks folk ha förkärlek till bil till en mycket högre grad än flyg. Bara att de går snabbare med tåg är inte motivering tillräckligt.

Det finns ett par exempel, speciellt i fallet med Öresundsbron som visar att tåg kan ta mycket stora andelar från vägtrafiken till och från stora städer. I regionen finns de gott om stora städer.

Finns inte mycket slutsats att dra än att ju fortare man åker en lägre sträcka, ju mer bilister och bussresenärer kan tänkas ta tåget. I fallet spekulerar jag i 1/3 i fallet med maglev och 1/4 i fallet med HSR.

Nyskapad trafik
Nyskapad trafik är trafik som tidigare av en eller annan anledning inte kunde existera. Exempelvis pendling på längre avstånd. Typiskt veckopendling som ersätts av dagpendling, detta skapar en större mängd ökad trafik, här är medelhastighet och antalet stopp av hög betydelse. Jag antar därför att maglev gör upp till 50% mer nyskapande av trafik än HSR då de är mer än så snabbare.

Forcerad tillväxt
Forcerad tillväxt i transport handlar helt enkelt om ett befolkningen tenderar att utnyttja transportnätet i en högre utsträckning över tid om de känner sig trygga att möjligheten finns kvar. Exempelvis att folk bosätter sig längre från sina arbetsplatser vilket generar fler person*km vid den dagliga pendlingen. Även att de söker jobb längre från sina bostäder. Då folk sällan flyttar, och ännu mer sällan byter jobb så ger denna effekt mest tillväxt på 5-10års sikt. För maglev ger detta en betydande ökning i effekt jämfört med HSR då pendling över ett större avstånd ökas med faktor 2, helt enkelt då man kan bosätta sig dubbelt så långt bort med motsvarade restid och främst, att snabba tåg (typiskt 431km/h) kan stanna i mindre orter, vilket är omöjligt för HSR. Forcerad tillväxt har en ränta på ränta effekt vilket gör det slutgiltiga resultatet mer betydande.
Naturlig tillväxt
Detta är den delen av tillväxt som existerar oavsett om man bygger ut banan eller inte. Den naturliga tillväxten påverkas dock av de övriga faktorerna eftersom den naturliga tillväxten även är en tillväxt på nyskapad trafik.

Jämförelse i tillväxt, maglev till höger, HSR till vänster.

Tillväxten syns tydligt i båda, och de är svårt att se vad skillnaden beror på.


Analys varifrån passagerarna överförs.

Man ser nu inte bara var passagerarna kommer ifrån, men även hur stor skillnaden blir. Att folk får svårt att pendla när tågen inte stannar borde vara uppenbart, om de inte var de förr , borde de vara det nu.

Kritik
Mycket av kritiken mot HSR är giltig och korrekt. HSR är för dyrt, vi har inte behov av HSR idag, HSR ger oss mycket mer kapacitet än vad vi behöver. HSR ger oss inte lika mycket flexibilitet som konventionell järnväg. HSR gör stora ingrepp i landskapet. HSR är inte fullt kompatibelt med befintliga banor.

Skillnaden på kostnaderna blir dock ganska stor när man är 33miljoner passagrar*km per dag i stället för 20.

Om nu någon påstår att skillnaden blir mindre får de nog vara med någon typ av motivering. Jag har här tagit alla siffror till HSR fördel, och maglevs nackdel på de sättet som är korrekt när man ska säkerställa att de ena alterantivet med säkerhet är bättre än de andra. Med mer rättvisa siffror blir skillnaden nära nog faktor 2.

Maglev billigt? Varför?

Hur kan de kosta ungefär lika mycket att bygga maglev bana på broar som att bygga HSR (high speed rail) bana på marken?

Sanningen är att HSR behöver ganska stora mängder broar med, och även tunnlar. Normalt sett när man bygger järnväg försöker man bygga den billigaste vägen. Helt enkelt välja en väg som är billig att bygga, ofta över fält och lätta skogspartier, ofta zikzak fram förbi svåra partier och även med ganska skarpa vertikalkurvor för att ta sig över andra svåra partier så som kullar, sjöar och byar. Kursradien från konventionell järnväg (typ X2000) ökar från några 1000m till nära nog en halv mil. Samtidigt vill man bygga järnvägen i en mer specifik riktning vilket gör att man bara kan undvika de allra värsta hindarna, vilket i praktiken bara är sjöar och bebyggelse, resten av hindren får man helt enkelt forcera.

Forcera hinder betyder i praktiken utgrävningar (riskfyllt), broar (dyrt) och tunnlar (ännu dyrare)

(Kicka för större bild)

Stadsbyggnad: Hela poängen med järnväg är att resenärerna kan åka direkt från stadens centrum. Att riva flera kvarter för att bygga en järnväg är idag fullständigt orimligt. Bygga en järnvägsbro genom stan är möjligt men skulle troligen genera både en del opinion och andra negativa konsekvenser. Att göra en tunnel är i detta fallet nästan de enda rimliga alternativet, de är å andra sidan ohyggligt dyrt. Faktum är att tunnlar är en av de dyraste delarna i HSR projekt, man måste helt enkelt dra nya spår genom staden för att öka kapaciteten, ny kapacitet är nödvändigt annars finns de ingen poäng med HSR, vilket i praktiken betyder tunnlar, vilket i sin följd betyder att de blir dyrt.
För maglev är situationen annorlunda, ett maglevspår är hälften så högt och brett som en vagga för ett HSR spår och lämnar därför ett mindre avtryck i stadsmiljön. Maglev i hastigheter runt 200km/h är tystare än bakgrundljudnivån i stadsmiljö, även på natten. Att bygga maglevspår över mark är därför möjligt, även då de i vissa fall kommer att krävas tunnlar, i fallet med blir priset för banan förvisso högre för maglev, men skillnaden blir tämligen liten.

Här är maglev en överlägsen vinnare med så stora marginaler som 1 mot 10 i värsta miljöerna.

Kuperad miljö: En HSR järnväg kommer ofta att tvingas att byggas genom kuperad miljö för att undvika bebyggd miljö. Bebyggelse brukar ligga närma slättmarken, om man undviker bebyggelse undviker man därför indirekt slättmark. Små kuperad mark betyder i praktiken att man ofta får plöja 10-15 meter ner i marken på sina ställen och på andra ställen bygga upp lika mycket. Gräva betyder risk, bygga upp betyder kostnad. I partier med sank mark är de oerhört kostsamt att bygga upp, ett göra halvflytande lösningar som för motorvägar är oftast inte möjligt med järnvägar

För maglev är den kuperade miljön inget problem. De bärande elementen kan utan problem byggas till 25 meter och med en spänvid på upp till 30+m kan man utan problem gränsla mindre vägar, vattendrag och t.o.m så vattenkroppar. Kurvradierna kan dessutom göras mycket mindre vilket gör att man kan undvika de absolut värsta områdena effektivare. Sanka områden är fortfarande besvärliga, men i stället för att grundlägga varje enskild meter behöver man bara grundlägga var 30:e meter, att borra ner till berggrund är då fullt möjligt även i de värsta förhållandena.

I dessa miljöer finns de ingen klar segare, i lite lättare skog klarar sig HSR bra, men i tyngre mer kuperade miljöer med berg, sankmark och större höjdskillnader är situationen något bättre för maglev, totalt sett kan nog kostnaden betraktas som 1:1 vid normala förhållanden.

Slättmark: Här går de fort och billigt att bygga HSR, ofta med goda markförhållande behövs ingen ytterligare grundläggning och rälsen kan läggas i höghastighet utan större kostnader. Men för HSR krävs en bred på 14 meter, ett par meter bredare än för konventionell järnväg på grund av större marginalavstånd. Denna bred gör att de går åt 14ha högproduktiv mark för varje mil järnväg som byggs. Dessutom delar järnvägen upp landskapet i en okrossbar barriär som gör jordbruket ineffektivt

Ett modernt jordbruk omsätter ungefär (gissning, bättre siffra efterfrågas) ca 50 000kr per ha. För 1mil järnväg blir det då en samhällsekonomisk förlust på jordbruket 0.7Mkr, detta motsvarar en investeringskostnad på runt ca 20miljoner/mil.

För maglev är de svårt att konkurrera vid de här förhållandena, med strax över dubbla kostnaden per mil har maglev helt enkelt ingen chans att konkurrera. Förvisso blir den genomsnittliga markförbrukningen endast 2ha/mil, men detta gör fortfarande att maglev blir rejält mycket dyrare.

HSR vinner här över maglev med nära nog 2,5:1 och är en klar vinnare i denna kategori. Västkustbanan och Västra stambanan består av en majoritet av den här typen av teräng, men för europakorridoren är endast 5-10% (beroende på hur man bygger), den här typen av terräng. Faktum är att mängden tätbebyggt område är nästa lika stort på sträckan förutsatt att man drar järnvägen rakt igenom de orter man tänkt ha stationer i.

Höjdförändringar: Plötsliga höjdförändringar är mycket kostsamt i järnvägssammanhang. De kan tyckas vara en smal sak att komma upp för en liten höjdförändring. Dessa förändringar är ganska vanliga mellan slättbygd och kuperad skog. Det finns tre sätt att hantera dessa. Den vanligaste metoden för konventionell järnväg är att helt sonika köra på diagonalen upp, denna metod används av nästan alla befintliga sträckningar i Sverige. Denna metod är dock omöjlig med HSR eftersom de inte klarar de kraftiga svängarna som krävs. De andra metoderna, göra en tunnel eller bygga en bro är de lösningar som då finns att välja på, man kan även välja en kombination av de båda.

Båda metoderna används flitigt, i hallandsåsen bygger man idag en tunnel igenom till en enorm kostnad. Att bygga en tunnel betyder alltid en risk, att bygga en tunnel i de här förhållandena är en enorm risk. Hallansåstunnlen kommer ca 10 gånger mer än vad de var tänkt när den är färdig.

Att bygga en ramp är en betydligt säkrare metod, men det är relativt dyrt. HSR kan ha en största stigning på mellan 1,5 och 4%, för en ganska normal stigning på 40m, vilket de finns ett stort antal på sträckan, behöver man en 1km till 2,6km lång ramp.

För maglev är den här typen av terräng inget problem, eftersom man redan i grundutförande kan bygga upp till 25m och lutningen som max kan vara 10% vilket gör att de i praktiken bara behövs ca 150m med specialutförande. I praktiken behöver rampen göras betydligt längre än så på grund av vertikalkurvbegränsning. För kostnaden spelar det dock inte speciellt stor roll. Förvisso behöver man speciella pelare, men kostnaden för dessa är bara något högre än för de vanliga.

Maglev vinner den här ronden med ca 1:5. En vanlig fråga som uppkommer är "Om de är så billigt att bygga broar för maglev, varför är de inte det för HSR". Svaret på denna frågan kommer jag att visa senare.

Övriga hinder: Även fast varje enskilt hinder inte är något större problem för HSR så ligger problemet i att de finns så otroligt många.

Andra järnvägar är ett hinder som de finns förvånansvärd många av. Med elledningar och support måste man bygga ca 10-12meter högt för att komma över andra järnvägar, detta betyder att man normalt sett behöver ca 2km. På denna längd finns de en överhängande risk för att man stöter på ett annat hinder.

Motorvägar är även de ett svårt hinder, man behöver förvisso inte bygga fullt så högt som över en järnväg, men då motorvägar är mycket breda, detta betyder att man inte kan korsa dem i flack vinkel utan att brokonstruktionen blir extremt kostsam.

Mindre vägar är sällan ett problem då man helt enkelt kan bygga om dem runt järnvägen i stället för tvärt om, men även de kostar en del pengar.

Kanaler är ett av de absolut störta hindarna. Med en fri höjd på över 20 meter behöver broarna över kanalerna vara enorma. Ofta så stora höga att de helt enkelt är lönsamt att bygga järnvägen på ett sådant sätt att man kan använda naturen till hjälp, detta betyder å andra sidan att man måste bygga genom tuffare terräng vilket med kostar pengar. Att göra en öppningsbar HSR bro är inget alternativ.

För Maglev är små hinder överhuvudtaget inget problem, och vad de beträffar kanaler så spelar den tuffare terrängen ingen större roll. Att bygga broar med flack vinkel är även de ett mindre problem eftersom spännvidden för broar, av skäl jag senare ska förklara.

Åter igen ger de en fördel för maglev på nära nog 1:3, något lägre än tidigare då en del av hindren helt enkelt kan flyttas till en lägre kostnad än vad de kostar att undvika dem.

Broar
Som förklarats ett antal gånger tidigare är de betydligt billigare att bygga broar avsedda för maglev än för konventionell järnväg. Orsaken till detta är flera.

Ett av problemen med konventionell järnväg är att vikten hamnar på ett fåtal ställen. Även för passagerar tåg kan upp till 4 hjulaxlar hamna närma mitten av varje spann. Normalt sett dimensionerat järnvägsbroar för max axeltryck (här 20ton, vilket är tämligen vanligt), kortast boggie längd (här 2meter, vilket är vanligt) samt högsta totala genomsnittsvikt per meter.
Bilden ovan visar en standard järnvägsbro lastad med två standard 13 meter långa tunga godsvagnar. Det generar en maximal tvärkraft på runt 130ton och maximalt moment på 10MNm
En bro som denna kan spänna över en motorväg och t.o.m ett mindre vattendrag, men den väger många hundra ton och de finns inget fordon i Sverige idag som kan flytta en bro av denna typen på väg. För att kunna transportera en järnvägsbro av denna typen på väg behöver den vara mycket kort, kort till den graden att den inte längre är praktisk som bro. Att bygga en bro på plats är mycket kostsamt.
Att minska max axellast är inget alternativ, tvärt om gör den högre hastigheten från HSR att den dynamiska lasten blir högre. Att minska antalet max antal tillåtna axlar generar inte speciellt stor skillnad då det alltid kommer ett tillfälle då minst 4 axlar ligger nära mitten av bron.

Maglev räls
Maglev rälsen består av tre delar i normala fall. 1: Den faktisk magneträlsen 2: Spann 3: Pelare och grund. Kostnaderna mellan de tre delarna är fördelade relativt lika, men varierar beroende på förhållande.
Magneträlsen är självbärande på kortare sträckor och då spann inte behövs om de placeras mycket närma marken med goda markförhållande (exempelvis i tunnlar) behövs då inte spannet, och kostnaden kan då reduceras med 1/3.
Vid medelgoda markförhållande bygger man fler pelare med medelånga spann (12-15meter) varvid man bibehåller 1/3+1/3+1/3 förhållandet. Vid sämre markförhållande kan man bygga spannet än längre vilket minskar kostnaden för grundläggning något men ökar kostanden för spannen, vilket gör att man kan bibehålla 3*1/3 förhållandet.

Som syns tydlig på bilden är att tvärkrafterna och momentet är avsevärt lägre. Detta beror faktiskt inte till så hög grad att vagnen är lättare, den väger nästa lika mycket som vagnen i första exemplet, utan i större grad på att vagnen dels är längre och dels fördelar vikten lika över hela sin längd. Detta gör att de inte längre finns något värsta scenario, utan att vagnen alltid belastar rälsen perfekt.
I praktiken innebär de att belastningen på rälsen minskas till 1/4 på både tvärkraft och moment. Detta innebär att man kan göra sektionerna dubbelt så långa till samma kostnad vilket i sin tur även betyder att man bara behöver halva mängden pelare som dessutom bara behöver vara hälften så starka. Totalt sett minskande materialbehovet på pelare, grundläggning och spann med ca 1/3.
Som ett extra trick konfigureras spannen på maglev ofta som dubbelspann. Genom att göra detta kan man minska momentet med ytterligare 1/3 möjliggörande 1/3 längre spännvidd eller 1/3 mindre material, resulterande i totalt sett 6 gångers besparing mot vanlig järnväg bara i material.

Den riktiga besparingen kommer dock vid transport. Medan en vanlig järnvägsbro ofta väger 500-1000ton kan ett maglev segment på 25+25meter väga in på under 200ton, som en extra bonus är segmenten bara dryga 3 meter breda. I praktiken kan en vanlig extra tung lastbil utan problem flytta ett segment på alla större vägar. Detta betyder att segmenten kan masstillverkas maskinellt i fabrik i en väl övervakad miljö.

I praktiken blir segmenten både starkare, lättare och otroligt mycket billigare. Om man vid drift har problem med ett segment kan man varna i förväg och vid ett kort driftstopp enkelt byta ut detta segment. Två större kranar kan lätt sätta ett segment på plats.


Järnvägsbank vs maglev vs järnvägsbro
En vanlig uppfattning är att maglev helt enkelt "måste" vara dyrare eftersom de innehåller så ofantliga mängder material. Det är sant att en maglev bana innehåller ganska stora mängder material, men de är bara en bråkdel av en vanlig järnväg.

Det är svårt att riktigt få en uppfattning om hur enormt mycket material de finns i järnvägar eftersom de ofta är urgrävda för att sedan återuppfyllas, detta gör att man lätt får illusionen av att syllar och räls ligger direkt på marken med bara lite makadam emellan.

Faktum är att på många ställen ligger de så tjockt med makadam och fyllnadsmaterial att om man skulle stå i botten på utgrävningen skulle man nätt och jämt ha ögonen i höjd med rälsöverkant. På en dubbelspårig järnväg sträcker sig detta djup över 10-12meters bredd. I praktiken pratar vi om en fåra som är nästan lika djup och bred som en olympisk swimmingpool flera 100km lång och fylld till toppen med makadam.

Bilden försöker i övrigt visa hur mycket prylar, kontrollsystem, skåp, staket, strömavtagare osv osv. Jag har trots de bara ritat in en bråkdel av prylarna som faktiskt finns där.

Vanlig maglev bana
Okej, en vanlig järnväg innehåller stora mängder material, men en maglev bana innehåller stora mängder kostsamt dyrt material som är komplicerat att bygga ihop.... eller?

En maglevbana består främst av armerad betong, koppar eller aluminium tråd samt lite intelligens. Detta är faktiskt exakt samma som en vanlig järnväg innehåller. Syllarna består av armerad betong, trådarna innehåller koppar (inte bara trådarna man ser, de finns även trådar bredvid) och ATC systemet innehåller en del intelligens.

En maglevbana innehåller helt klart större mängder armerad betong, mer koppar/aluminium men å andra sådan betydligt mycket mindre stål. För en maglevbana med medellång spännvidd (höger i bild) blir mängden höghållfast stål för den armerade betongen ungefär likvärdig som för stålet som finns i konventionell järnväg.

Konstruktionsmässigt är maglevbanan många gånger svårare att tillverka, men eftersom man tillverkar den färdig i fabrik och transporterar den till monteringsplatsen är detta inget större problem.

Naturligtvis i dessa exempel är en konventionell järnväg fortfarande billigare idag, men de är inte säkert att de kommer att vara de om 20år.

Järnväg på bro
Att bygga en järnvägsbro är bland de mest kostsamma som finns. De behöver vara otroligt rigida och grundläggningen måste vara brutal. Detta beror på att till skillnad från en motorvägsbro är tåget en så stor del av lasten att de dynamiskt påverkar stabiliteten på bron. Dessutom rullar alla hjulparen alltid i takt vilket gör att svängningarna kan vara direkt farliga. Detta är orsaken att hängbroar med järnväg på är extremt ovanlig (vet inte om de finns någon alls), vilket även är orsaken till att Öresundsbron är en snedkabelbro.

Att syllarna inte ligger direkt på bron beror på att man vill isolera bron från vibrationerna. De finns dock undantag, men detta är den konventionella sättet att bygga. Bilderna är i skala, jämför mängden material på denna bro och bron i maglev exemplet ovan. Broarna har samma spännvidd och man ser då tydligt att bygga långa sträckor med konventionell järnvägsbro helt enkelt slukar enorma mängder material. Man kan enkelt genom att jämföra arean av den gråa ytan se att mängden betong är mångdubbel, dessutom blir förtjänsten att bygga enkelspår ej märkbar, men för maglev kan man bygga två enkelspåriga broar bredvid varandra utan att direkt göra någon ekonomisk förlust.

När de gäller HSR behöver tågen 1-2 meter extra utrymme vid möte, och när vi pratar 15meter över marken på en bro, kostar de där 1-2meterna riktigt mycket pengar, om man bygger maglevspår är den skillnaden bara en frågan om var mätteknikern sätter upp pinnen som visar var grundläggaren ska lägga grunden får pelaren.

Hoppas att den här bilden med all önskad tydlighet en gång för alla förklarar varför de kostar mer att bygga järnvägsbroar än maglev broar.

fortsättning följer.

Magnettåg i sverige

Hypotetisk 3vägs station.
'

Från luften.


Räls över motorväg

Hypotetiskt tåg/transport scenario 2015

Svenska infrastrukturen, speciellt den rälsbunda, går på knäna idag. Hur mycket spår kan vi bygga ut på vilken tid, och hur mycket kommer det att kosta.

Jag räknar med att 4 nivåer av rälsbunden persontransport.
Lokal - typiskt 160km/h, snabb acceleration, korta sträckor
Regional - typiskt 250km/h, medelånga sträckor
Express - typiskt 300km/h+, längre sträckor
Prioriterad Express (Express+) - mycket snabbare än 300km/h, mycket långa sträckor.

Totalt blir de 6 olika versioner eftersom regional och Express finns i både rälsbundet och maglev alternativ.

Räls Något som många inte förstår är att de finns två typer av räls. Vanlig räls, eller konventionell räls, och höghastighetsräls. I Sverige finns det idag enbart konventionell räls. Konventionell kan inte doseras till fullo, kan inte ha skarpa lutningar och erbjuder endast medioker toppfart.
Höghastighetsräls kan å andra sidan inte trafikeras av godståg, tåg designad för höghastighetsräls kan ej köra på konventionell räls, vilket sydkoreanerna märkte.
X2000 kan i teorin köra på höghastighetsräls, men den kan ej köra snabbare då trots rälsen. Det är inte korglutningen som gör att X2000 kan köra snabbare än 160km/h på konventionell räls, utan snarare de mjuka boggierna. Detta trick klarar även X50 och X40 av. Den högsta hastighet som i praktiken går att köra med mjuka boggier är runt 250km/h. Vid tester i högre hastigheter uppstod problem. Med mekatronatiska boggier kan man köra snabbare än så, hitintills har man testat upp till 303km/h utan större problem

Nyckeln till att ICE3 och TGV kan köra snabbare än 300km/h har alltså inget med tågen att göra alls, nyckeln sitter i rälsen.

De är här magnettåg kommer in. Eftersom höghastighetsräls är både dyrare och tämligen inkompatibel med konventionell räls är de både billigare och bygga samt underhålla maglev. De som hävdar att maglev är dyrare har helt enkelt inte kollat upp fakta.

Lokaltåg
Vad man normalt sett kallar pendeltåg. Lokaltågens främsta uppgift är för att personer som bor i stadsdelar och byar snabbt ska kunna ta sig in till stan. Exempelvis SL nya pendel samt nya Pågatåget. Dessa tåg finns redan idag, och används redan sedan ett par år tebax. Med sista versionen (X60-X62) har accelerationen ökat ytterligare.
Beräkningsunderlag
Toppfart: 160km/h
Acceleration: 2 minuter (relativt till full hastighet)
Decelerera: 2 minuter
Stopptid: 1minut (20sek av, 20sek på, 20sek buffert)

Regionaltåg
Tåg för att binda ihop mindre orter med medelstora och stora. Regionaltåg stannar bara i centralorter. Idag är de främst tåg som Öresundståget (X31) och Regina (X50-X54) som agerar regionaltåg. Dessa tåg, trots att de bara är ett par år gamla, är redan idag omoderna.

När gröna tåg projektet är klart kommer de att komma en ny generations tåg. Moderna motorer, starkare, lättare och med stabilare boggier kommer att erbjuda ännu högre hastighet på konventionell räls.

Samtidigt som nya konventionella tåg kommer kan även maglev introduceras parallellt. För maglev för Regionaltåg kommer jag att projektera den integration som gjorts i Shanghai rakt av.

Beräkningsunderlag - Konventionellt
Toppfart: 250km/h
Acceleration: 4 minuter (relativt till full hastighet)
Decelerera: 4 minuter
Stopptid: 90sek (30sek av, 30sek på, 30sek buffert)

Beräkningsunderlag - Maglev
Toppfart: 431km/h
Acceleration: 1,5 minuter (relativt till full hastighet)
Decelerera: 1,5 minuter
Stopptid: 90sek (30sek av, 30sek på, 30sek buffert)

Expresståg
Expresståg är tåg som snabbast möjligt fraktar personer mellan medelstora och stora stadskärnor. För konventionellt tåg kommer jag att betrakta gröna tåget i ett X55 motsvarande utförande. För maglev kommer jag att betrakta ett transrapid 9 (TR09) med 6 vagnar.

Denna trafik utgörs idag i verkligheten av X2000 och till en mindre grad av X55.

Beräkningsunderlag - Konventionellt
Toppfart: 300km/h
Acceleration: 6 minuter (relativt till full hastighet)
Decelerera: 6 minuter
Stopptid: 2min (45+45+30)

Beräkningsunderlag - Maglev
Toppfart: 550km/h
Acceleration: 2 minuter (relativt till full hastighet)
Decelerera: 2 minuter
Stopptid: 2min (45+45+30)

Expresståg+
Expresståg+ är främst avsedda för att ersätta flyg. Denna typen av tåg stannar på ännu färre orter än vanliga Expresståg. I praktiken tänkte jag att följande stationer, Jönköping, Göteborg, Stockholm, Oslo, Helsingborg, samt Köpenhamn ska utgöra de ända stoppen.

Expresståg+ finns ej idag i form av tåg, utan trafikeras av flygplan. Restiden på samtliga sträckor är runt 60minuter + incheckning. Incheckning kan i accelerade fall ske på ner till 20 minuter. Dessutom tillkommer ca ytterligare 30minuter för andra krångligheter som har med flyg att göra. Målet är att Expresståg+ ska slå flyget på alla inrikesrutter i en realistisk jämförelse. Sträckorna behöver alltså klaras av på under 130minuter.

Expresståg+ kommer endast att finns i form av maglev, och alla sträckningarna kommer att byggas med detta som främsta mål. De övriga maglev linjerna kommer att bli underordnade expresståg+.

För expresståg+ kommer transrapid 10 (TR10) att betraktas. TR10 är under utveckling och finns en ännu tillgängligt. Men min gissning är att om vi lägger in en beställning i morgon så skall de nog vara tillgängliga till 2015.

Beräkningsunderlag - Maglev
Toppfart: 730km/h
Acceleration: 4 minuter (relativt till full hastighet)
Decelerera: 4 minuter
Stopptid: 2min (45+45+30)

Järnvägsnätet
I min vision kommer järnvägsnätet 2015 (om vi beställer idag) att se ut för stambanorna.

Jag kommer efter de här nätet beräkna restiderna med redan påbörjade järnvägsprojekt för respektive del av konventionell järnväg.

Detta betyder att de iaf kommer att finnas en tunnel genom Hallansåsen men ingen uppgradering av Ostlänken som ännu inte är klubbat. Jag tänker inte riva upp några spår för att bygga maglev, målet är att göra de som billigt som möjligt.

Nästan alla sträckor maglev kommer att ske med enkelspår. Enkelspåret kommer att synkroniseras på sådant sätt att en turtäthet på 20minuter kan bibehållas i båda riktningar för regional och expresståg, samt 40 minuter för expresståg+. Detta kommer även att erbjuda ett godståg var 40minut under högtrafik samt ett var 20minut under lågtrafik.

En sträcka runt Nyköping ca 5mil norr och söderut behöver anläggas med dubbelspår då expresståg+ ej hinner hela vägen till Stockholm innan nästgående tåg skall starta.

Sträckan Linköping->Norrköping kommer vara den enda sträckan som maglev och konventionellt tåg kommer att gå bredvid varandra, men i praktiken kommer de inte att gå intill varandra eftersom den nuvarande rälsen inte går direkt.

Sträckan Norrköping->Nyköping kommer även maglev att gå parallellt med de befintliga spåret, men här är de befintliga spåret inte bara undermåligt, de har även på tok för låg kapacitet och hanterar idag även gods. Rälsen kommer att sparas för att trafikera tung godstrafik.

Tid och hastighet
Så, frågan är maglev lönt, ger de verkligen valuta för pengarna? TGV har testkörs i 580km/h, men jag kan säga de redan nu. TGV kommer aldrig att köras kommersiellt i den hastigheten, orsaken är enkel. Acceleration. TGV acceleration helt enkelt inte tillräckligt snabbt, maglev gör det däremot.

Tiden det tar för ett tåg att köra från punkt A till punkt B är inte bara avståndet dividerat med toppfarten, utan även tiden för tåget att nå toppfarten samt bromsa in, denna tid dras sedan bort den sträcka som tåget färdas under accelerationen, vilket jag kallar acceleration och deacceleration straff (eller penalty) tid.

Om två tåg, ett maglev och ett TGV ska färdas från Norrköping till Linköping, en stäcka på 40km, båda tågen har en toppfart på säg 400km/h så blir den effektiva transporttiden 40/400*60=6minuter. Men både maglevtåget och TGV behöver tid på sig att accelerera, maglev har en penaltytid på 1,5+1,5minut medan TGV har en på runt 8+8minuter. Restiden för magleven blir då alltså totalt 9minuter och för TGV hela 22minuter. TGV:s tid blir orimligt hög, de beror helt enkelt på att tåget aldrig uppnår toppfarten, om tåget ej uppnår toppfarten finns de ingen poäng att öka toppfarten. Eftersom toppfarten aldrig uppnås blir den beräknade tiden på detta sättet felaktig, i praktiken blir tiden strax under 20minuter, men fortfarande mer än dubbelt så mycket som för maglev med samma toppfart.

Avstånd och tid för maglev

beräknat för 3 linjer med en split/förenings situation i Jönköping. Dvs hoppar man på tåget i exempelvis Göteborg så kommer man till skåne/danmark om man sitter i ena ändan av tåget medan man kommer till Stockholm/Östergötland om man sitter i andra ändan på tåget. På detta sätt kan järnvägen grena upp sig flera gånger utan att man behöver byta tåg vid något tillfälle, man byter helt enkelt bara sittplats.
Avstånd och tid för Gröna tåget

Detta är tiderna för ett hypotetiskt framtidsscenario (precis som de förra) med introduktion av en ny generation rällsbundna snabbtåg som är ekvivalenta med gröna tåget och en uppgraderad bana.
Detta är ett scenario som troligen kommer att falla in oavsett maglev eller ej, övriga järnvägar kommer fortfarande att användas och att använda dem effektivt är naturligt. Notera att Stockholm till Köpenhamn i grönatågs exemplet tar 204minuter och i maglev exemplet tar 129 respektive 83minuter för respektive regional och express variant.
Tågen går i två linjer, båda med ändstationer i Stockholm-Köpenhamn, den ena länken via Göteborg, den andra via Östergötland.

Restid, alla destinationer
Men hur lång tid tar de att resa från Tranås till landvetter eller från Södertälje till Trollhättan? Ja om ni undrar de, så titta bara i följande lista.

Ljusgrå tid: Snabbast resa Express+
Mellangrå tid: Snabbast resa Express maglev
Mörkgrå: Snabbast resa Regional maglev
Ljusorange: Snabbast resa Express gröna tåget
Orange: Snabbast resa Regional gröna tåget
Vit: Snabbast resa med byte

Svart text: Ostlänken maglev
Blå text: Skånelänken maglev
Röd text: Götalänken maglev
Grön text: Oslolänken maglev
Guld bakgrund: Södra stambanan
Orange bakgrund: Västkustbanan
Blå bakgrund: Västra stambanan

Tid för byte beräknar endast färdtid, ej bytestid. Andra tider beräknar faktisk restid från ombordstigning till avstigning. Om banan byggs på detta sätt är de den tiden som de faktiskt kommer att ta att åka.

Observera, detta finns INGET varken tekniskt eller ekonomiskt hinder att utföra detta, det enda hindret som existerar är vilja.

Fortsättning följer.... (håll inte andan dock)

10 års utveckling... typ

Vad har hänt på tio år, för ca 5 år sedan. Hur transporterar man och avlyssnar ljud för 5 respektive för 15 år sedan.

Fortfarande för 15år sedan var band de vanligaste sättet att spela in musik. Vist börja CD skivor vara vanliga, men 1995 kosta en CD brännare närmare 20 000kr. Minidisk börja bli vanliga med, men även dessa var ganska dyra, och gav egentligen inget större mervärde förutom att de var mindre än band.

Band MP3
Pris, spelare Från 150kr Från 300kr
Pris media 15kr/timme 10-20kr/timme
Kopiering 1x upp till 100x
Storlek spelare från 300cc från 30cc
Energi 0.2-0.5w 0.05-0.1w
Kopiering Dubbel band/sladd paketdata
Uppspelning 3,5mm plug BT/fastport/högtalare
Spolning upp till 20x ~oändlig
Timmar/media 1.5 mer än 20


Utvecklingen har gått framåt. Priset har inte gått ner nämnvärt, men redan 1995 var priset ganska hårt pressat.

Operation rädda Spirit

Spirits dödskamp


Spirit den lilla rovern på mars håller på att dö. Efter att ha varit på mars i ca 2000 dagar av 90, så kanske de är dags att ta hem honom (eller henne?).

2000-talets rymd fart
Jag kommer här att presentera något som jag kallar 2000-talets rymdfart. Raketer och ballast känns så 1900-tal. På 2000-talet är elektricitet och ballistiska banor vägen fram. Eller de är iaf vad jag tycker.

Nackdelen med konventionell rymdfärd är att toppfarten begränsas av hur mycket bränsle man kan ha med sig. Vid en viss mängd bränsle blir barlasten så tung att om man ökar mängden bränsle blir effekten kontraproduktiv.

När man reser genom rymden har man de dubbla problemet, man måste både accelerera och bromsa. Om man ska åka till mars behöver man följaktligen ha bränsle för att accelera dit, för att bromsa när man är där, för att accelerera på vägen hem och även bromsa på vägen hem. Moderfarkosten kan man naturligtvis lägga i omloppsbana för att spara energi, men detta påverkar hastigheten bara marginellt.

Historien är ett hypotetiskt framtidsscenario i en framtid då resa till mars blivit rutin med hjälp av tekniken som även beskrivs i artikeln.


Avstånden och storleken är inte till skala

Del 1 Jorden till rymden
Resan börjar på en vanlig större flygplats på jorden. Nya Boeing 7000 och Airbus 3000 serien har precis börjat flyga med sin rymdkapacitet. I praktiken skiljer de inte mycket från dessa plan och tidigare scramjet plan som drevs med extern energi källa förutom att dessa har utökad kapacitet att flyga i rymden.

Planet lyfter från flygplatsen, T=0. Flygplanet lyfter ungefär lika fort som dagens flygplan, vilket är betydligt långsammare än rymdfärjor. Medan de endast tar ett par minuter att nå atmosfärens kant med en rymdfärja tar de över en timme med dessa flygplan. Vid T=30 minuter stiger fortfarande flygplanet stadigt, börjar nu närma sig stratosfären. Framdriften ändras från jet till scram och både höjden och hastigheten stiger stadigt och fort. Runt T=60minuter är atmosfären så tunn att raketer behöver slås på. Eftersom motorerna får energi från en extern kraftkälla så begränsas inte den specifika impulsen av kemin, vilket är fallet för de raketer som idag använder. I praktiken betyder det att de enorma bränsletankarna som finns på vanliga rymdraketer helt enkelt inte behövs. Mängden bränsle behöver inte vara mycket större än för ett vanligt kommersiellt flygplan.

Del 2: GTO

Efter några timmar i rymden dockar rymdplanet på GTO omloppsbana. Farkosten har nu bränt motsvarande knappa 12km/s hastighet, motsvarande 42 500km/h. De första 10 000km/h nåddes med hjälp av scram-jet och de övriga ca 32 000km/h nåddes med hjälp av hög specifik impuls raket motor med extern drivning, uppskattningsvis 1500s vilket gör att behovet av bränsle blir ungefär lika med övriga massan, vilket är snarlikt för ett kommersiellt långdistans flygplan.

Här i omloppsbana är allt viktlöst. Rymdstationen är en enorm station som primärt agerar barlast för Mars slungan. Mars slungan är ett järnvägs spår som pekar mot Mars, men de går naturligvis inte hela vägen fram. Spåret är av maglev typ och kan accelerera många ton till många tiotals km/s. Varje aktion har en likvärdig och motvänd kontra reaktion. Rymdstationen behöver därför vara mycket tung för att inte rubba sin bana allt för mycket. Men den har även ett stort kluster med jonmotorer för att synkronisera upp banan om banan kommer allt för långt ut. Rymdstationen är byggd i bitar på månen där den skjuts upp med en likande anordning.

Rymdstationen har även enorma batteribanker för att försörja slungan med energi under den korta period som accelererar. På rymdstationen byter man till en interplanetär farkost.

Del 3: Power
Väl fastspänd i farkosten flyter den sakta fram på rälsen till start positionen. Inte bara måste rymdstationen vara i optimal bana, den behöver även sikta exakt för att kompensera för gravitationen för både Jorden, Solen, Månen och även Mars. När magnetacceleratern avfyras accelerar den farkosten med motsvarande 5G, eller runt 50m/s^2. För att komma till mars räcker det med futtiga 1,3km/s eller 4680km/h, men vi vill inte bara komma dit, vi vill komma dit fort.

Avståndet från Mars till Jorden relativt till solen varierar, men är i genomsnitt 75miljarder meter vid de tidpunkter då planeterna närmar sig varandra. Men vi sikta på 30km/s ut över de 1,3km/h som behövs för att komma över tröskeln och naturligtvis den hastighet som jorden redan har. Jorden och Mars snurrar i samma riktning, så den biten behöver man inte ta hänsyn till (annars skulle de bli svårt). Att nå den här hastigheten tar endast ca 10 minuter, men under de 10 minuterna färdas man 900mil, motsvarande Sverige till Thailand.

Reaktionen av boasten trycker stationen ur banan rejält, men detta är inget större problem, förutsatt att avvikelsen inte blir för stor.

Del 4: Resan
När resan väl fått fart så liknar de mer en resa med ett skepp under 1500-talet. Farkosten är principelit en passiv sådan, en ballistisk kula. Men den har även atomdrivna styrraketer för att kompensera för oförutsebara fel och även kalibrera upp banan. Motorn kan även bromsa farkosten tillräckligt för att göra en retur resa direkt till jorden om man skulle misslyckas med att möta rymdstationen på andra sidan.

Farkosten är i princip bara ett stort skal i övrigt innehållande luft och last, bland annat människor. Efterhand som basstationen på Mars blivit större och resan blivit mer rimlig än tidigare, åker allt fler personer dit. Från en resa tur och retur på 2 år till en resa på under 2 månader är förbättringen avsevärd. Komunikation med jorden finns hela tiden via internet, men glöm att fraga nån på jorden, redan efter den första timmen in på resan blir retentionstiderna för långa.

Del 5: Inbromsningen
Om du tyckte att del 3 var skräckinjagande så har du inte ännu upplevt inbromsningen. Farkosten har nu vänt 180grader och är nu med bakändan på väg in i en identisk rymdstation som den vid jorden. För att kompensera för den högre energinivån vid Mars ligger rymdstationen där på en lägre omloppsbana, men de finns ytterligare ett skäl till detta.

I 30km/s ska rymdfarkosten pricka rampen. Man har bara ett försök, om man missar så måste man sätta på raketerna på max för att inte krocka med rymdstationen. Att träffa rampen är dock inte så svårt som de låter, trots att man åker i en enormt hög hastighet. När man väl sitter fast på rampen så börjar inbromsningen. Om man inte bromsar tillräckligt hårt eller något fel skulle uppstå riskerar man att cracha med rymdstationen, som extra nödfunktion kan bromsningen avbrytas när som helst, men detta är inget bra alternativ då man riskerar att missa omloppsbanan.

Inbromsningen ger rymdstationen energi på två sätt. Dels lagrar den upp elektrisk energi för att användas vid retur resan, och dels ger den rymdstationen en extra knuff i omloppsbanan för att ge den rörelsemomentet som behövs för att göra nästa uppskjutning.

Del 6: Rymdstation nr 2
Den här stationen är mycket snarlik den första, principen är den samma, storleken är snarlik och även kraften. Solpanelerna behöver vara något större för att kompensera för den mindre solinstrålningen. Att bygga stationen var dock en annan femma. Stationen byggdes precis som den första på månen och sköts upp i bitar till GTO runt jorden till den första rymdstationen. Därifrån sköt man prick på omloppsbanan runt mars med bitarna. För att hålla behovet av inbromsning till ett minimum så sköts dessa ut betydlgit långsammare.

När första delen av stationen var färdig börja så hade man en tidig och kort ramp som medgav att man fångade de resterande bitarna av rampen i allt högre hastighet.

Del 7: Nedstigning till Mars yta
Att landa på Mars är något knepigare än på jorden. Atmosfären är tunnare så aerodynamiska bromsar är mer eller mindre overksamma. Ett flygplan med mycket stora vingar kan flyga på Mars, så samma lösning som på jorden är i teorin möjlig.

Men den låga gravitationen och tunna atmosfären gör en annan möjlighet möjlig. En rymdkanon. Det krävs bara 4.1km/s eller 14 800km/h för att nå omloppsbana från Mars yta. Eftersom bergen och dalarna på Mars är större än på jorden sticker de högsta berget i princip fullständigt utanför atmosfären.

Åter igen så prickar man banan från rymden på vägen in för att ladda upp rampen. Den här gången finns de en rejäl fallskärm ifall man missar rampen, men här är de inte heller ofarligt. När man väl byggt slungorna kan man helt plötsligt relativt billigt skicka stora mängder gods från Jorden eller Månen till Mars. Mars kolonin tar fart, och växer fort.

Del 8: Vägen hem
Upp på ramen, åter igen 5G acceleration, men först bara 1½ acceleration och sedan ytterligare nån timme för att synka upp med rymdstationen. På rymdstationen skjuts man åter igen mot jorden, rymdstationen återvinner nu momentet som de fått vid ankomst. Resan är i övrigt lugn, händer just inte så mycket under månaden. Ankomsten är lika brutal den här gången som förra. Nu ger man GEO rymdstation sått moment åter. Hoppa på planet och cirkla ner till jorden för en normal landning.

Fördelen
Vad är då fördelen mot en raket kan man fråga. Jo fördelen är flera. Den mest uppenbara är att man kan återvinna både energi och moment. Energi är inte så svårt att få tag på i rymden, solen lyser konstant. Moment däremot är en annan femma. En annan fördel är att man drastiskt kan öka hastigheten. Ytterligare en fördel är att man kan ha mycket högre lastkapacitet. När man tidigare behövde bränsle för acceleration, inbromsning, acceleration och åter igen inbromsning, så behöver man ni bara nödbränsle för att lägga sig i omlopsbana.

När kommer tekniken?
Praktiskt taget finns den redan, vad som saknas är att kombinera den på rätt sätt, och resurserna att göra det. Maglev har nu funnits i många år. Kärnbränsle drivna raketer har funnits sedan 60-talet. Raketer som drivs via extern energi har ännu inte testats på en riktig raket, men väl labb. Jonraketer finns på existerande rymdfarkoster. I övrigt handlar de mest om att räkna ut de ballistiska banorna väl, vilket man kunnat göra ganska länge nu. I praktiken finns de inga konstigheter, i exempel utnyttjas helt enkelt tekniken vi redan har på ett extremt sätt. Detta kan jämföras med exempelvis rymdhiss som vi idag inte har teknik för att kunna bygga.
Vad som hindrar oss att bygga rymdstationer som dessa är att vi idag helt enkelt inte kan skicka upp saker i rymden tillräckligt effektivt. Att använda material från månen skulle lösa problemet eftersom man där kan slunga upp sakerna i rymden. Att skicka upp saker från jorden med en slunga är troligen inte praktiskt genomförbart eftersom vår atmosfär är för tjock, men om man skulle kunna göra de, skulle lösningen bli rimlig ganska fort.

Resa till andra solsystem?
Om man så enkelt kan resa till mars, kan man då inte resa till andra solsystem? Nja, de praktiska problemen blir rejält mycket större. Våra närmaste kompletterande solsystem ligger ett par ljusår bort. Med den här tekniken om man bygger det större kan man komma ganska närma ljusets hastighet och då skicka en sond till exempelvis Sirus eller Alpha Centauri och faktiskt få ett svar inom livstiden för de som skickat den. Men när man färdas så fort kan man inte stanna... eller för den delen svänga speciellt mycket.

Om man ska ha någon praktisk kommunikation med någon av våra närmsta stjärnor, så får man använda någon metod som är snabbare.

Hoppas de här eggar fantasin för någon att göra något bättre, snabbare och effektivare.

TV från 1950 till 2030

Om man vill veta vad som kommer att hända i framtiden så kan man se vad trenden har varit hitintills. Har varit en del prat om 3D TV på sista tiden så, då är de kanske dags att se vart vi är på väg.

Vi börjar på 1950-talet. TV börjar just bli vanligt och man har vid denna tidpunkten bestämt sig för en speciell standard. För att illustrera utvecklingen har jag dragit ner upplösningen till 1/10 av originalet för att den lilla bilden på skärmen ska motsvara en hel TV. Bilden ser ut ungefär på sättet ovan med relativ upplösning.

När färg-TV:n kom så öka man inte mängden information, utan snarare behöll man samma mängd och fläta in färgerna i datan. Resultatet blev att bilden faktiskt blev något sämre, men för sin tid hade den Svartvita TV:n väldigt god upplösning, så de var någon man vid tidpunkten inte riktigt brydde sig om.

När VHS kom minskades mängden informationen ytterligare. Visserligen hade både Betamax och Video2000 bättre kvalité, men av olika orsaker så slog de inte igenom. Samtidigt som VHS slog igenom så blev TV apparaterna större, detta gjorde att bilden uppfattades som tilltagande dålig. Tidigare med 14 och 21" bildskärm var de inget problem, men nu börjar bilden krypa uppåt 28" i de flesta hem och då var bilden inget vidare.

Med CD-I/VCD och MPEG kom inträdet av digital teknik. Upplösningen var nu ännu lägre än innan, men färgerna kom i fullständig färgupplösning. Bilden ser annorlunda ut än VHS, men knappast bättre.

Med SVCD blev kvalitén bättre. SVCD använde asymmetriska pixlar för att bättre anpassa sig till den tidens analoga TV apparater. På detta vis vart bildkvalitén mycket närma samma kvalité som den ursprungliga svartvita bilden.

DVD och den första versionen av digital-TV är egentligen två sidor av samma mynt. Båda bygger på MPEG-2, vilket i praktiken bara är en polering av MPEG-1. MPEG-2 ger faktiskt sämre kompression än MPEG-1 men samtidigt mycket bättre bildkvalité. Bilden har nu nästan exakt samma mängd information per färg som den svartvita bilden har, men behöver bara 1/4 så mycket data.

När widescreen först börjar bli populärt så gjorde man på samma sätt som med SVCD, dvs man sträckte ut bildpunkterna. Resultatet blev åter igen en minskning i kvalité med hänsyn till varje enskild pixel. Mängden information var den samma, men man fick se lite mer av bilden, vilket jag hoppas är tydligt. De svaga svarta linjerna visar var man tidigare fick se bilden.

Om ni inte tidigare förstått poängen med HD så hoppas jag de blir tydligt nu. Föregående bild var i standard upplösning, den här är i Halv HD, dvs 720p widescreen. Bilden innehåller 2,5 gånger mer information. Samtidigt som man gick över till 720p gick man över till nytt packningsformat, MPEG-4. Det var tänkt att använda MPEG-2 först i en ny version som kallades MPEG-3, men de visade sig vara meningslöst. HD i MPEG-2 har även förekommit. 720p existerar knappt i Sverige, men i USA har de blivit populärt.

Här är samma bild i Full HD, dvs 1080p, bilden blir avsevärt skarpare, detta är de format som finns på exempelvis BD (bluray) och på vissa HD-TV kanaler. Bilden har dubbelt så mycket information som Halv HD och 5 gånger så mycket som SD. Nu introducerades även MPEG4-AVC, vilket öka graden kompression mer, men närmare om det senare.
Vid den här tidpunkten är bilden så skarp att även med 50" TV blir bilden knivskarp. Med större skärm än så, säg 70-80" blir bilden helt enkelt större än vad den ska föreställa i grunden.
Att öka mängden information är naturligt eftersom det med tanke på Mores lag kommer att fortsätta i jämn takt ett antal år framåt (minst 15år). Ett steg framåt är att göre de till bioformat.

De svarta linjerna markerar gränsen för 4:3 och 16:9, hela bilden är 21:9, vilket brukar kallas bioformat.

Ett annat sätt är 3D. Eftersom ni antagligen inte har någon 3D skärm hemma, så kan jag tyvärr inte visa hur de skulle se ut, men en schematisk bild får duga. I praktiken dubblar man bara mängden information och skickar den ena informationsmängden till de ena ögat, och de andra till det andra. Detta kan vi kalla virtuell 3D, eller V3D, eftersom man i praktiken bara har 2,5 dimensioner.

Det går att skapa lite mer äkta 3D känsla genom att ha en stor uppsättning bilder och rikta dem, detta ger dessutom fördelen att man slipper ha 3D glasögon och även att de ger en mer äkta 3D känsla när man rör huvudet i sidled. Nackdelen är att de tar 10-30gånger mer information än 3D med glasögon. En Annan nackdel är att de kommer att finnas "skarvar" i bilden, dvs om man sitter på vissa ställen riskerar man att hamna närma en skarv. Detta går iofs att minimera risken för genom att sätta stolarna på sådant sätt att de finns mittgångar där skarvarna är.

Ett annat sätt att förbättra bilden är att öka färgdjupet i bilden. Idag är färgdjupet 8bit/kanal, men i praktiken är det bara 5-6bitar/kanal som en vanlig LCD-TFT skärm kan visa. En TFT-LED kan visa ca 6,5-7bitar/kanal. Med så lite som 10-12bitar/kanal får man en bild som färg och ljusmässigt är nästan identisk med verkligheten. Jag har syboliserat detta på bilden genom att dra ihop färgerna, men i praktiken, de ända sättet man i dagsläget kan se detta är att gå från skärmen, gå ut och titta på färgerna och ljuset, eller åka till ett hemligt labb och titta på prototyperna de har där. Fördelen med denna metod att förbättra bilden är att de informationsmässigt nästan inte kostar något, man kan lika gärna skicka med informationen. Nackdelen är att de behövs en ny skärm/TV som ännu inte existerar att köpa.

Nästa steg i resan är IMAX format. Den stora fördelen med detta format är att de redan finns ett 50-tal långfilmer inspelade i detta format och ytterligare ett par 100-dokumentärer. IMAX finns idag bara som analogt format, någon specificerad upplösning finns därför inte. Men eftersom bilden har ett större omfång kan man anta att iaf för hembruk, så kommer bilden att ha samma relativa upplösning. I praktiken blir upplösningen något mellan 2080p till 4160p i 4:3 formfaktor. IMAX formatet kommer troligen inte introduceras fören 3D är introducerat. Nästan alla nya storfilmer som spelas in i dagsläget spelas in i IMAX 3D format. Så den dagen man kan köpa ett IMAX hemmabios system kommer de troligen att finnas närmare 1000 filmer att skaffa.

Tidslinje, klicka för bättre kvalité
För att göra en analys så ska vi kolla på trenderna. Enda sedan det blev digitalteknik har utvecklingen skett på ett exponentiellt sätt, hastigheten har varit nära nog konstant, och därför kan vi enkelt räkna ut vad som händer i framtiden.
Packningsgraden har ökat med väldigt närma 50% per 10år, storleken på bärmedian har ökat betydligt snabbare, ca 3,2gånger per 10år. Totalt resulterar det i en data ökning på 5gånger/10år. Genom att extrapolera den datan vi har idag så vet vi vilken data som kommer att vara tillgänglig om 10, 15 eller 20 år.

Så redan år 2035 kommer vi att ha tillgång till 10petabyte data för att förvara en film, och 2025 kommer vi att ha 200terabyte att ha tillgång till. De låter absurt mycket, och de är förvisso ganska mycket med, men kom ihåg att detta rör sig om brutto data. Tänk på att bara en sekund HDTV drar 0.3GB bruttodata i dagsläget, skivorna vi har tillgång idag kan som mest lagra 10TB bruttodata.
Så vad ska vi använda all datan till. För att inte drabbas av "uppgraderingströtthet" så gäller de att fasa in saker som är bakåtkompatibla i minst ett steg och möjliggöra för konsumenten att hoppa över vartannat steg om den så önskar.

Startläget är ganska uppenbart. I år, 2010 kommer 3D tv att introduceras. Detta kan ses som ett mellansteg. VHS->VCD=Stort steg, VCD->SVCD=Litet steg. DVD->Stort, 720p på DVD, Litet, BD, 1080p, stort, BD, 1080p, 3D, Litet.
Vi har tillgång till 5 gångers ökning per 10år. Eftersom vi bara byter de fysiska mediument vart 10 år så blir de naturligt att ha ett <2ggr>2,5ggr steg vart 5:e år.

Följande steg finns det att använda sig av, och de ger motsvarande effekt.
Öka antalet linjer: ~100%
Öka bitdjupet: ~50%
Öka bildbredd: ~33%
Öka antalet delbilder: >100% (3D och dyligt)

Vad ska vi då göra med den extra datan, kom ihåg att de tidigare apparaterna ska gå att använda än. TV apparaterna som kommer 2010 kommer i princip att visa två bilder om varedera 1080p 16:9 format, i praktiken ligger de respektive bilderna som två "trådar". En standard 1080p TV ser bara den ena "tråden", en (H)3D TV ser båda "trådarna", och visar båda.

Nu är de 2015 i tanken. 2015 introduceras ännu en "tråd", men vad ska tråden innehålla. Lägga till fler linjer finns de ingen poäng med vid den tidpunkten, lägga in fler delbilder finns de inte kapacitet nog att göra. Öka bitdjupet kan de finnas poäng med, men uppgraderingen är för liten, även öka bredden kan de finnas poäng med, men även där är uppgraderingen för liten.
Lösningen blir ganska enkel, öka både bredden (till 21:9, dvs bioformat) och bitdjupet. Bitdjupet kan läggas i de redan existerande trådarna. Redan dagens TV apparater är tillverkade för att kunna ignorera ökat bitdjup. Och även dagens BD spelare är gjorda för att avkoda det. Den ökade bredden kan läggas in som en extra "tråd" eller dimension.

Min gissning på 2015 blir helt enkelt att BD spelarna avkodar 4 trådar.
16:9 1080p Tråd
16:9 1080p 3D Tråd (kommer redan i år)
16:9 till 21:9 komplement Tråd
16:9 till 21:9 komplement 3D Tråd

Faktum är att de finns 21:9 apparater redan idag, dessa har inte 3D, men de kommer att kunna avkoda lösningen ovan. De finns även apparater för 1080p med ökat bitdjup, och även dessa kommer att kunna avkoda lösningen ovan. I praktiken, om du köper en svindyr TV idag, kommer den fortfarande att gå att använda med en ny BD spelare 2015.... förhoppningsvis, de är iaf det som är meningen. Mängden ökad data blir då 33%+50%=100%

Nu är året 2020, vi har nu fått ett rejält försprång på mängden data relativt till vad som används, de går nu in 10 timmar film på en skiva med formatet som specades 2015. Så va ska vi bränna det på? IMAX format är de formatet som faktiskt de redan finns filmer inspelade i idag. Att introducera de på hemma marknaden är en självklarhet.

IMAX har 4:3 (12:9) format relativt till 21:9 som vid tidpunkten är aktuellt, det betyder nära nog en halvering av mängden data om vi bibehåller antalet linjer. Att öka antalet linjer är dock en självklarhet, annars blir kvalité avsevärt mycket sämre. En IMAX är ungefär 4 gånger högre och nära nog dubbelt så bred som en 21:9 bio. Men om man skalar allt rakt av så blir de för mycket data att hantera, t.o.m för 2020års skivor och processorer, de kommer helt enkelt inte att orka med.

Läsningen på problemet blir åter igen våra vänner de osymmetriska pixlarna. Men den här gången kommer de att vara osymetriska på två olika håll. Resultatet blir att bilden rent fysiskt delas upp i 21:9 formatet från 2015 och ett komplimenterande format som innehåller höger och vänster sidan respektive sida om 21:9 formatet samt över och under. I praktiken blir de en "tråd" som innehåller 4 olika kompletterande bilder. Bilden får samma skärpa som 1080p format i centralbilden och något suddigare, ungefär som en 720p i kanten. Nu täcker TV:n hemma i vardagsrummet precis hela synfältet.

2025-2030 får vi åter tillgång en massiv mängd data. I.o.m att skärmen nu täcker hela synfälltet har 3D fått en massiv fördel. När inte halva 3D figuren ligger utanför bilden blir 3D känslan betydligt mer realistisk. Men de irriterande glasögonen... och linserna? som behövs för 3D börjar folk bli irriterade på. Nu börjar apparater komma som projicerar bilden in i respektive öga och TV:n helt enkelt vet var du är. Man slipper därför 3D glasögonen, men om man flyttar huvudet i sidled blir 3Dkännslan orealistisk.

Lösningen är att mångdubbla antalet trådar. Med en 8 dubbling i antalet 3D frames, från 2 till 16 blir känslan mycket bättre. De tidiga spelarna är monster, men vem bryr sig, de här är framtiden, år 2025. 2030 kompleteras de 16 frames med ytterligare 16 stycken för ökad realism. Racet för upplösning slutade redan 2005, racet för bildbred slutade 2015, racet för vyvinkel slutar 2020, 2025 börjar racet för 3D upplösning.

Hur kan jag vara så säker på att de blir på detta viset? Det är ganska enkelt. Vi vet idag att Moores lag kommer att hålla i minst 15 år till. Moores lag påverkar processorkraft och även lagringsmedia. Så vilken kapacitet som finns om 15 år kan man räkna ut. Att utnyttja kapaciteten är en mänsklig drift. De finns få saker vi kan vara så säkra på som att kapaciteten som kommer att vara tillgänglig kommer att utnyttjas på något sätt, kanske inte exakt på de sättet jag beskriver, men på något närbesläktat sätt.