EPFL Hyperloop A toute allure vers la mobilité du futur Rushing headlong into the mobility of the future

EPFL HYPERLOOP

A toute allure vers la mobilité du futur

Parmi les centaines d’équipes candidates à la SpaceX Lorenzo Benedetti, responsable techHyperloop Pod Competition, 21 ont été sélectionnées nique d’EPFLoop. «Toutes et tous ont travaillé dur pour créer un bijou de techpour se rendre sur le site de test de Los Angeles. nologie comme il n’en a encore jamais été vu dans la compétition.» Des étudiants de l’EPFL, soutenus par la banque Landolt & Cie, se sont hissés sur la troisième marche UNE COMPÉTITION INTENSE Une fois le ticket pour Los Angeles décrodu podium. — Texte EPFL Mediacom et EPFLoop ché, une véritable course d’obstacles s’est partagent des valeurs fondamentales pour les futures générations en cherchant des systèmes qui vont réduire notre impact lone, le principal conseiller de l’équipe. tée d’un caisson plus petit, pressurisé engagée pour la qualification. Seules les équipes passant avec succès les quelque L e défi à relever a été lancé par le milliardaire Elon Musk en 2015. Le fondateur de Tesla et de SpaceX mise sur un cinquième type de transport, après la voiture, le train, le bateau et l’avion: des capsules propulsées dans un tube pour protéger les composants électriques qui ne résistent pas au vide du tube dans lequel se déroule la compétition. Le tout est habillé d’une fine coque en fibre de carbone conçue de A à Z par l’EPFL. Le résultat le plus remarquable par rapport au prototype réalisé en 2018 par en effet eu le privilège de tester leur capsule dans le tube de SpaceX. Une installation unique au monde semblable à un gros pipeline d’un peu moins de 2 m de diamètre, juché sur des plots en béton. Dès l’arrivée par avion de leur prototype en kit, les jeunes Vaudois n’ont eu de sous vide, pouvant atteindre une vitesse l’équipe de Lausanne est une très nette cesse de le remonter, de le tester et surde 1000 km/h. Afin d’explorer ce poten- perte de poids: 170 kg, contre plus de tout de répondre aux imprévus. Mécatiel, SpaceX organise un concours annuel 300 kg. Une prouesse qui découle de la nique, électronique, structure, batteries, de recherche et développement destiné chasse au moindre gramme excédentaire, freins, propulsion, avionique et système aux étudiants du monde entier. Le but de sans compromis sur la performance. Les de pilotage automatique: les risques de la compétition est d’atteindre la vitesse freins à air comprimé par exemple, dont défaillance étaient nombreux. Au terme la plus élevée possible avec une capsule le poids a été divisé par trois, offrent une de trois tests dans le tube, l’équipe ne autopropulsée dans un tube sous vide puissance de décélération de 7G. En cachait pas sa joie. «Bella Lui» a atteint la d’environ 1,2 km de long, et de s’arrêter d’autres termes, la capsule est capable vitesse de 158 km/h à 188 m, permettant après un freinage sans s’écraser. de freiner de 500 à 0 km/h en deux se- de valider le fonctionnement de l’engin Pour les 21 équipes sélectionnées, la condes. «Cette année, nous prévoyions avant de s’attaquer à des vitesses plus SpaceX Hyperloop Pod Competition est non seulement d’améliorer nos résultats, importantes. Le tout sous les yeux admibien plus qu’un concours. «EPFLoop, mais nous voulions aussi avoir un impact ratifs des inspecteurs de SpaceX et de c’est surtout un groupe d’étudiants qui dans le domaine du transport», assure Boring Company, entreprises d’Elon Musk. environnemental», explique Mario Pao- Belle victoire pour la formation! Outre la formidable performance technique, une autre manche a été remportée: UNE CAPSULE LÉGÈRE ET AUDACIEUSE celle de la formation. «Dans un monde où une large part de l’activité humaine sera Confiance mais aussi audace ont mar- sous-traitée à terme par des algorithmes et des robots, il est urgent que nos étudiants qué la conception de la capsule de cette acquièrent des compétences qui les rendent différents des machines, singulièrement équipe multidisciplinaire de 25 étudiants humains», rappelle Pierre Vandergheynst, vice-président pour l’éducation à l’EPFL, de l’EPFL. Son squelette est une longue qui soutient et promeut l’apprentissage par projet au sein de l’institution. Une vision poutre en U. A l’intérieur, un moteur partagée par Landolt & Cie qui, au travers de différents projets pratiques à induction linéaire; à l’extérieur, des (Hydrocontest, Solar Decathlon, EPFLoop), soutient les jeunes pousses d’ingénieurs packs de batteries. La poutre est surmon- dans le développement de leur créativité et leur volonté d’agir pour le bien commun. 140 tests qualificatifs et éliminatoires ont

Pour ces quelques secondes décisives accompagnées d’un silence tendu et suivies d’un concert d’applaudissements, il aura fallu près de deux heures de préparation minutieuse sous le soleil californien. Car chaque manipulation, du branchement des batteries à l’alimentation des freins, est soumise à une check-list digne d’un alunissage! Au siège de SpaceX, on s’y connaît en procédures de vol et on ne plaisante pas avec la sécurité.

LE JOUR DE LA FINALE

Dimanche 22 juillet à 9h, les quatre équipes retenues pour la finale sont au taquet, prêtes à propulser leur capsule dans le tube sous vide. EPFLoop passe en deuxième, après l’Université de Delft, à 11h30. Les batteries sont chargées à bloc et délicatement chauffées afin de leur donner plus de puissance. Suivant des procédures très strictes, la capsule est introduite dans le tube, puis la porte est scellée pour permettre la mise sous vide. Sur un écran géant, huit caméras, postées tous les 250 m dans le tunnel, révèlent le rail éclairé par une série de néons en noir et blanc. Tel le démarrage d’une fusée spatiale, un protocole précis rappelle les buts de la mission donnée à la capsule: vitesse maximale, distance, freinage. Puis les pilotes s’en remettent à la gestion autonome de son voyage par la capsule. Et c’est parti: «Ready to go! 5, 4, 3, 2, 1, launch!» Au fil des secondes, on voit «Bella Lui» traverser les écrans successifs des caméras, alors qu’une courbe corrèle la distance et la vitesse: 100 km/h, 150 km/h, 200 km/h... La tension monte. On voit la capsule filer sur le sixième écran. Chacun retient son souffle. Elle apparaît sur le septième et, soudain, elle s’arrête. Les freins à air comprimé de «Bella Lui» sont infaillibles. Verdict: 238 km/h. Et une troisième place sur le podium pour l’équipe de l’EPFL!. 

Rushing headlong into the mobility of the future

Out of the hundreds of teams entering the SpaceX Hyperloop Pod Competition, 21 were selected to go to the testing site in Los Angeles. Students from the Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL), supported by Landolt & Cie bank, made it to the third step of the podium.

The challenge was set by billionaire Elon Musk in 2015. The founder of Tesla and SpaceX is investing in a fifth type of transport, after car, train, boat and plane: capsules propelled forward in a vacuum tube, able to achieve speeds of up to 1,000 km/h. In order to explore this potential, SpaceX organises an annual research and development competition for students from all over the world. The aim of the competition is to achieve the highest possible speed with a self-propelled capsule in a vacuum tube around 1.2 km long, and to brake to a stop without crashing. For the 21 teams selected, the SpaceX Hyperloop Pod Competition is much more than just a competition. “EPFLoop is, above all, about a group of students sharing fundamental values for future generations by researching systems that will reduce our environmental impact,” explains Mario Paolone, the team’s main advisor.

A BOLD IDEA FOR A LIGHTWEIGHT CAPSULE

Boldness as well as confidence shaped the capsule design by this multidisciplinary team of 25 students from EPFL. Its frame is a long U-shaped beam. Inside, a linear induction motor; outside, battery packs. There is a smaller, pressurised chamber on top of the beam to protect the electric components from the vacuum in the tube where the competition takes place. The whole thing is clad in a thin carbon fibre shell designed from A to Z by EPFL. The most remarkable result compared with the prototype created in 2018 by the Lausanne team is a very significant loss of weight: 170 kg compared to over 300 kg. This feat is due to their quest to cut out every last excess gram, without compromising on performance. The compressed air brakes for example, now three times lighter, offer a deceleration power of 7G. In other words, the capsule is able to brake from 500 to 0 km/h in two seconds. “This year, we intended not only to improve our results, but also to have an impact on the field of transport,” Lorenzo Benedetti, Technical Manager of EPFLoop, assures us. “Everyone worked hard to create a technological gem like nothing that has ever been seen before in the competition.”

INTENSE COMPETITION

Once they had secured their ticket to Los Angles, the team faced a difficult qualifying process. Only the teams that successfully passed the 140 or so qualifying tests and elimination rounds had the privilege of trying out their capsule in the SpaceX tube. This facility is unique in the world and resembles a large pipeline of just under 2 m in diameter, resting on concrete pillars. As soon as their prototype arrived in kit form by plane, the young students from Vaud worked around the clock to reassemble it, test it and, above all, deal with any unforeseen circumstances. Mechanics, electronics, structure, batteries, brakes, propulsion, avionics and automatic steering system: something could go wrong in any of these areas. After the three tests in the tube, the team could not conceal their joy. “Bella Lui” achieved a speed of 158 km/h at 188 m, confirming that the device worked before aiming for higher speeds. All before the admiring eyes of the inspectors from SpaceX and Boring Company, companies owned by Elon Musk. These few decisive seconds, accompanied by a tense silence and followed by a round of applause, required nearly two hours of painstaking preparations under the Californian sun. For each operation, from connecting the batteries to powering the brakes, involved a checklist worthy of a moon landing! At SpaceX head office, they know all about flight procedures and safety is no joke.

FINAL DAY

At 9 a.m. on Sunday 22 July, the four teams selected for the final were on their marks, ready to propel their capsule in the vacuum tube. EPFLoop went second, after Delft University, at 11.30 a.m. The batteries were fully charged and gently heated to give them more power. Following very strict procedures, the capsule was inserted into the tube and then the door was sealed to allow evacuation. On a giant screen, eight cameras at intervals of 250 m in the tunnel revealed the rail lit by a series of black and white neon lights. Like at a space rocket launch, a specific protocol provided a reminder of the aims of the capsule’s mission: maximum speed, distance, braking. Then the pilots left the capsule to manage its journey autonomously. Time to get moving: “Ready to go! 5...4...3...2...1...launch!” As the seconds passed, they saw “Bella Lui” pass the camera screens one by one, while a curve correlated the distance and speed: 100 km/h, 150 km/h, 200 km/h... The tension mounted. They saw the capsule zip past the sixth screen. Everyone held their breath. It appeared on the seventh screen, then stopped suddenly. “Bella Lui"’s compressed air brakes are infallible. Verdict: 238 km/h. And third place on the podium for the EPFL team! 

A great victory for education!

Apart from the impressive technical performance, this was also a victory for education. “In a world where a great deal of human activity will eventually be subcontracted to algorithms and robots, it is urgent that our students gain uniquely human skills that give them the edge over machines,” points out Pierre Vandergheynst, Vice-President for Education at EPFL, which supports and promotes project-based learning at the institution. This vision is shared by Landolt & Cie, which works through various practical projects (Hydrocontest, Solar Decathlon, EPFLoop) to support budding engineers in developing their creativity and desire to take action for the common good.