Földi közlekedés: gyorsvasutak, monorailok, és föld alatti gyorsközlekedés

Meghajtások és technológiák

• Magneto-levitáció (maglev): a vasúti rendszerek között a leghatékonyabb hordozóerő és minimális gördítéses ellenállás a levitáció révén. Számos projekt fut világszerte, például Japánban és Kínában.
• Hiperszupergyors vasút (hypersonic/hyperloop koncepciók): a gyakorlati megvalósítás még fejlesztés alatt áll, de a koncepció középpontja egy vákuumban futó kapszula, amely elektromágneses vagy pneumatikus támogató rendszeren halad. A végső sebességcélok 700–1000 km/h vagy afelé lehetnek tájolva.

Jelenlegi legnagyobb sebességek

• A földfelszíni közlekedésben a kereskedelmi vasutak leggyorsabbjai 360–600 km/h közötti értékeket érhetnek el (például rendkívül hosszú belföldi korlátozás nélküli végigfutások). A maglev rendszerek kísérleti és korlátozott üzemben már átlépték a 600 km/h sebességet rövid teszt alatt, de széles körű közúti üzemeltetésük még nem általános.

Tudományos-normális felhasználás

• A cél: energiahatékonyság növelése, környezetbarát üzem, gyorsított hozzáférés scale- és regionális közlekedésben.

Repülés és űrkutatás gyorsasága

Meghajtások és technológiák

• Atmoszférikus rakétameghajtások (üzemanyag- és oxidáns kombinációkból származó hagyományos rakéták): űrszondák, távközlési műholdak és emberes űrmissziók.
• Kétfázisú rakétahajtások, kísérleti tömegforgalommal, például tervezett hiperszonikus repülőeszközök és gyorsító modúlusok.
• Elektromágneses gyorsító (railgun, coilgun) és elektróniás meghajtások: jelenlegi kutatásokban elsősorban katonai és szimulációs környezetben jelennek meg.
• Reakciós meghajtások űrben (magyarázva például ion- és plazma-alapú hajtások): hosszú távú űrutazásoknál jelentik a leghatékonyabb megoldást, alacsony hordozó tömeg mellett nagy sebességet kínálva.

Jelenlegi legnagyobb sebességek

• Atmoszférikus repülés: a leggyorsabb ember által repült járatok a hang sebessége fölötti tartományban működnek (Mach 2–3). Űrkutatásban a felszínről induló rakéták az űrbe juttatáskor rendkívül nagy abszolút sebességet érnek el a légkör felszínhez viszonyítva.

Tudományos-normális felhasználás

• Hiperszonikus repülés (például YIM- vagy távoli prototípusok): a cél gyors interkontinentális járatok és gyors űrindítási megoldások.
• Űrtávközlés és gyors űrmissziók: hosszú távú küldetésekhez alacsonyabb tömegű, nagy hatékonyságú hajtásokat keresnek.

Részecske- és anyagtudomány: sebesség a mikroszkóp és makroszkóp skálán

Meghajtások és technológiák

• Akcelerátorok (pl. részecskegyorsítók): nagyenergiájú gépek, amelyek elektromágneses mezőkkel gyorsítják a töltött részecskéket. Ezek alapvetően a kutatás és az alapvető részecskék megismerése érdekében léteznek.
• Lézeres ablation és plazma-gyorsítás: rövid, rendkívül intenzív lézerek segítségével részecskék gyorsítása, plazmában vagy közvetlenül töltött részecskéken.
• Anyagcsövességi és maghajtások (plazma- vagy mágneses hajtás): nagyfrekvenciás és pulzáló rendszerek, amelyek célja a gyors anyag- és energiaátvitel.

Jelenlegi legnagyobb sebességek

• Részecske- gyorsítóinál a részecskék közel fénysebességhez érhetnek el a vákuumban (pontos értékek a részecske típusától és energiaszinttől függenek).

Tudományos-normális felhasználás

• Galaktikus–kozmikus kutatások, anyagvizsgálatok és sugárzás-kezelés.

Mesterséges intelligencia és számítógépes megoldások sebességének növelése

Meghajtások és technológiák

• Számítógépes rendszerek és helyettesítő architektúrák gyorsítása: a klasszikus és kvantum-komputáció közötti átmenetben a kibocsátott teljesítmény és sebesség a kutatási infrastruktúra csúcsa.
• Hullám- és mágneses technológiák gyorsításai a kommunikációban és adatfeldolgozásban.

Jelenlegi legnagyobb sebességek

• Számítógépes rendszerekben a feldolgozási teljesítmények (FLOPs, teljesítmény) valamint az adatátviteli sebességek terén folyamatos növekedést mutatnak, a gyártási és hűtési korlátok ellenére is.

Tudományos-normális felhasználás

• Nagy adathalmazokkal dolgozó kutatások, valós idejű döntéstámogatás és valós idejű példányok futtatása.

Milyen tényezők korlátozzák a sebességet?

• Energiahatékonyság: minél nagyobb sebességet érünk el, annál több energia kell, ugyanakkor a hatásfok és a súlycsökkentés kulcsfontosságú.
• Tömeg és anyagköltség: a hajtásrendszerek és meghajtások gyakran nehezek, és a hordozó elemek súlya korlátozza a teljesítményt.
• Közegellenállás és környezeti feltételek: földi környezetben és légkörben az ellenállás jelentős korlátozó tényező; űrben és vákuumban viszont sokkal nagyobb lehet a sebesség, mint a földön.
• Technológiai érettség és költség: a kifejlesztés és üzemeltetés költségei gyakran meghatározzák, hogy mikor lehet széles körben bevezetni egy technológiát.

Jövőbeli kilátások

• A jelenlegi fejlesztések középpontjában a teljesítmény/energiaegyensúly javítása áll: az új anyagok, például fejlett kompozitok és hűtési megoldások révén nő a gyorsaság és a hatékonyság.
• Hiperszonikus és vákuumos közlekedés: hosszú távon a földrajzi határokon átívelő gyors interkontinentális utazások igényeire reagáló megoldások várhatóak.
• űrkutatásban a gyorsítás és hatékonyság növelése kulcskérdés: az űrszállítás költségcsökkentése és a gyorsabb űrmissziók.

Jelenleg az emberiség legnagyobb sebességre képes eszközei közé tartoznak a gyorsvasúti rendszerek maglev meghajtásával, a hiperszonikus és rakétameghajtású repülés, illetve a részecske-gyorsítók és plazma-alapú hajtások. Minden kategóriában a gyorsulás hatékonyságának növelése és a környezeti hatások minimalizálása áll a középpontban. A tudományos közösség folyamatosan feszegeti a sebesség határait, miközben az energiahatékonyság és a költségek is kulcsfontosságú tényezőkké válnak a gyakorlati alkalmazások felé való átmenetben.