La levitazione magnetica

Nelle storie di fantascienza i campi di forza non servono unicamente a evitare gli impulsi sparati da armi a raggi, ma anche come piattaforma gravitazionale. Nel film Ritorno al futuro, Michael J. Fox si sposta su un “hoverboard”, una specie di skateboard in grado di librarsi per aria. Le leggi fisiche che conosciamo ci dicono che un dispositivo antigravitazionale del genere è impossibile.

In futuro, però, le hover-automobili e gli hoverboard magnetici potrebbero diventare realtà. Se si riusciranno a realizzare i “super-conduttori a temperatura ambiente”, forse si potranno far levitare oggetti di ogni genere utilizzando l’energia di un campo magnetico.

Se prendiamo due magneti e ne avviciniamo i poli-nord, questi si respingono. Se ruotiamo uno dei due magneti, avvicinando il polo sud al polo nord dell’altro, la forza diventa attrattiva. Questo stesso principio può essere sfruttato per sollevare pesi enormi.

Vari Paesi si sono già lanciati nella costruzione di una nuova generazione  di treni a levitazione magnetica (MAGLEV), che si muovono sospesi sui binari utilizzando magneti ordinari. La presenza di un cuscino d’aria elimina l’attrito, permettendo di raggiungere velocità da record.

Nel 1984, nel Regno Unito, entrava in funzione il primo sistema maglev automatizzato commerciale, dall’aeroporto internazionale di Birmingham alla vicina stazione ferroviaria. Da allora treni maglev sono stati costruiti anche in Germania, in Giappone e in Corea.

A Shanghai un MagLev collega la città con l’aeroporto. La linea è lunga 33 chilometri e viene percorsa dal treno in 7 minuti e 20 secondi con una velocità massima di 501,5 km/h e una velocità media di 250 km/h.

Dato che il convoglio non tocca le rotaie, l’unica forza che si oppone al suo moto è l’attrito dell’aria. Il MagLev è quindi in grado di viaggiare a velocità elevatissime (oltre i 600 km/h) con un consumo di energia limitato e un livello di rumore accettabile. Sebbene la velocità del MagLev gli consenta di fare concorrenza all’aereo anche nei lunghi percorsi, i costi per la realizzazione delle infrastrutture ne hanno limitato finora l’utilizzo a brevi tratte molto frequentate.

Tecnologia MagLev

Le tecnologie che si possono usare per realizzare un MagLev sono due:

• Sospensione elettromagnetica (EMS): utilizza elettromagneti convenzionali montati sull’estremità di una coppia di strutture poste sotto il treno che avvolgono i fianchi e la parte inferiore della guidovia. I magneti, attirati verso i binari laminati in ferro, sorreggono il treno. Questo sistema però è instabile, perché bisogna controlla costantemente la distanza tra il treno e il binario, che deve essere sempre di 1 cm.
• Sospensione elettrodinamica (EDS): il treno ottiene la levitazione sfruttando le polarità opposte dei magneti del veicolo e gli avvolgimenti siti sul binario, o viceversa. La forza repulsiva si sviluppa in conseguenza del movimento del veicolo e non è attiva a veicolo fermo.
  Un esempio di treno basato su tale tecnologia è il JR-Maglev, che utilizza materiali superconduttori raffreddati fino a 20 K circa, montando a bordo refrigeratori e criostati. Un altro esempio è il sistema Inductrack che utilizza magneti permanenti anziché avvolgimenti superconduttori, questa tecnologia rende il veicolo totalmente passivo.

Fonte Wikipedia

È allo studio (e sperimentalmente già realizzata) la tecnica di refrigerazione ad elio liquido, in grado di raggiungere una temperatura pari quasi allo zero assoluto (a soli 0,2 K dallo zero assoluto). Tale tecnica è più costosa rispetto a quella JR-Maglev.

Un’altra tecnica è quella che prevede l’indirizzamento di un flusso fortemente accelerato di protoni verso il magnete permanente (quello ancorato al carrello) tale da accrescerne in maniera esponenziale il campo magnetico. Tale tecnica presenta il vantaggio di poter impiegare magneti più piccoli e leggeri e quindi meno costosi, vi è però un aumento del consumo di energia elettrica.

Il MagLev in Italia si chiama IronLev

L’Italia a breve avrà il suo primo treno levitazione magnetica. Lo stanno testando proprio ora. E sarà low cost.

A presentare un nuovo prototipo a dicembre 2017 saranno alcuni ricercatori dell’Ales Tech, un centro legato alla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. Il progetto si basa sul fatto che i nuovi treni non avranno più bisogno della corrente elettrica per funzionare. Questi nuovi tipi di treni, chiamati IronLev, infatti, sfrutteranno semplicemente le proprietà fisiche della materia.

Come ha spiegato Luca Cesaretti, presidente di Ales Tech,  ciò sarà possibile sfruttando “il fenomeno della permeabilità magnetica” che consiste nella “tendenza di ogni materiale a generare autonomamente un campo magnetico”.

Il team di studiosi italiani sta mettendo a punto gli ultimi dettagli ed effettuando prove su modelli in scala. Se tutto andrà secondo i piani, potremmo vedere già i primi treni (ma anche tram e metropolitane) senza rotaie a partire dal 2020.

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