Hyperloop : Toulouse se lance dans la course au train supersonique... 

Voyager à une vitesse quasi-supersonique en toute sécurité et pour un prix modique ? C'est la promesse de l'Hyperloop, le train du futur dont les capsules, qui circuleront à 1200 km/heure dans un tube à basse pression, permettront de relier Toulouse à Paris en... 40 minutes. 

Le 24 janvier dernier, Toulouse a associé son nom au transport terrestre intelligent en annonçant la création d'un centre de recherche et développement européen et d'une piste d'essai d'1 km de long à Francazal, de la la société californienne Hyperloop Transportation Technologies (HTT), l'une des trois entreprises dans le monde qui développent ce concept de train magnétique ultrarapide. Une convention a été signée entre les deux dirigeants de la société californienne, Dirk Ahlborn et Bibop Gresta, le préfet de région Pascal Mailhos pour l'Etat, la présidente de la région Occitanie Carole Delga et le président de Toulouse Métropole, Jean-Luc Moudenc. 

Toulouse est désormais la capitale européenne, voire mondiale (n'ayons pas peur des mots) des transports, avec Airbus pour l'avionique et l'espace, Siemens pour le métro (son centre mondialpour le métro automatique est à Toulouse), Easymile pour la voiture autonome (aussi à Francazal) et désormais HTT pour son train magnétique à très grande vitesse.

Toulouse-Francazal devient ainsi le troisième pilier des recherches sur le déplacement à très grande vitesse, avec la Californie et l'Ontario canadien. Trois sociétés se disputent ce marché d'avenir pour le transport hyperrapide de marchandises ou de voyageurs à mi-chemin entre le train et l'avion : Hyperloop TT, société californienne qui a désormais un pied en Occitanie ; Hyperloop One, autre société américaine, présidée par le magnat américain Elon Musk, qui a réalisé un essai grandeur nature dans le Nevada et levé 80 millions de dollars auprès d'investisseurs, dont la SNCF ; et enfin Transpod, société de droit canadien créée par un Français, Sébastien Gendron, ex de Bombardier (avions et trains), dont le design est confié au cabinet blagnacais Rec Architecture et qui a notamment pour partenaires Ikos, une société d'ingénierie française mondialement connue.

                                    Un long format de la rédaction de 

Textes : Philippe Emery, Claire Raynaud & Sébastien Dubos 

Réalisation : Claire Raynaud

Entre les projets fous de l'Hyperloop et son train qui circule à 1000km/h et la conquête des grands espaces chinois, la nouvelle bataille du «rail» a commencé. Avec la même saveur des formidables défis techniques qui s'étaient déjà imposés aux hommes lors de la première bataille. Les pionniers nous ont laissé d'incroyables ponts, des tunnels un peu partout autour de la planète… Autant d'ouvrages d'art qui sont encore visibles de par le monde et qui racontent cette formidable histoire. Comme le viaduc du Viaur construit dans le Tarn en 1902, 116 m de haut, 460 m de long. Ou la rampe de Capvern (Hautes-Pyrénées), imaginée par les ingénieurs pour absorber les 33 % de pente en dix kilomètres. Ou encore l'extraordinaire tunnel hélicoïdal qui permet d'absorber la pente avant le tunnel du Somport, et qui fait pratiquement une boucle sur lui-même. Une prouesse technique réalisée en 1913.

En matière de transport à très grande vitesse, il y a eu d'abord l'aérotrain, dont les vestiges sont encore visibles du côté d'Orléans. Le projet développé par l'ingénieur visionnaire Jean Bertin est le premier à miser sur la vitesse. L'aérotrain, monorail guidé, décrochera en 1974 le record mondial avec une vitesse de 430 km/h. Trop coûteux, le projet ne «décollera» jamais, mais a donné des idées à d'autres.

Il y a eu aussi le turbotrain, un train propulsé par des turbines à gaz, qui va beaucoup plus vite que ses congénères, mais que le premier choc pétrolier mènera directement sur une voie de garage.

Le TGV 001 a pris son élan. Nous sommes en 1972. Il bat le record du monde de vitesse et c'est lui qui a montré la voie d'une formidable accélération possible pour le transport en chemin de fer.

Ses petits frères seront électriques dès 1974. Le TGV, fleuron de l'industrie française collectionne les records et avec le contrat américain, il franchit donc une nouvelle étape. Mais la concurrence est rude, à la hauteur des enjeux d'un marché en plein développement dans ce monde qui veut toujours aller plus vite.

Et demain ?

Demain, il y a ce défi fou de l'Hyperloop, lancé à la base par le milliardaire américain Elon Musk, testé en mai dernier dans le désert du Nevada. Ce projet est également développé par la société américaine Hyperloop TT, qui va établir son camp de base à Toulouse, et la canadienne Transpod. 

Mais le train à grande vitesse n'a pas encore dit  son dernier mot. Chez Alstom, le fabricant du TGV, le décompte a été fait : les États-Unis, la France, l'Espagne, le Royaume-Uni, la Turquie, la Russie, l'Australie et la Chine construisent actuellement de nouvelles lignes à grande vitesse et auront besoin de nouveaux «TGV». L'Allemagne et le Japon, pays qui sont en avance sur le transport à grande vitesse, passeront un jour ou l'autre au renouvellement d'une flotte jugée aujourd'hui vieillissante par les experts du transport ferroviaire. Le marché du train à grande vitesse est donc des plus porteurs et devrait avoisiner les 6 milliards d'euros en 2017, contre 5,2 milliards en 2014, d'après une récente étude de l'Union internationale des Chemins de fer (UIC). Si aujourd'hui, 25 000 km de lignes à grande vitesse sont opérationnelles dans le monde, ce sont environ 60,000 km  supplémentaires qui devraient être construits d'ici 2030 selon l'organisation internationale. Ensuite, sans doute, l'Hyperloop et ses trajets supersoniques prendront le relais...

Sébastien Dubos 

Hyperloop, comment ça marche ? Le principe de départ est le même pour les différentes sociétés concurrentes sur ce marché en plein devenir, même si chaque entreprise y apporte ses variantes, issues de son savoir-faire et de ses recherches, partenariats et brevets. Au cœur de l'activité de HTT, Hyperloop™ est un concept de transport par tubes permettant aussi bien des déplacements urbains que des connexions intermétropolitaines. Au départ, il y a deux tubes d'acier posés sur un viaduc et dans lesquels circulent des capsules transportant les voyageurs (ou de la marchandise) au-dessus du sol à une vitesse pouvant atteindre celle d'un avion, presque la vitesse du son, grâce à la mise sous basse pression de l'air à l'avant des capsules, évitant tout frottement. La capsule se déplace sur une sorte de tapis ou de coussin d'air, comme flottant dans le tube hermétiquement fermé. 

À l'intérieur de la capsule, des fenêtres virtuelles innovantes utilisant une technologie Eye-Tracking créent une vue extérieure virtuelle réaliste pour les passagers, destinées à éviter toute claustrophobie. 

Des applications d'amortissement de mouvement, limitant l'accélération à une sensation «équivalente à une voiture de sport», et la décélération «plus douce qu'un avion, rendant l'expérience du passager confortable et agréable», assure Hyperloop TT. La propulsion est générée par une nouvelle technique dite de «lévitation magnétique passive» (MagLev) appelée Inductrack, pour laquelle HTT a conclu un accord exclusif d'utilisation avec le Lawrence Livermore National Laboratory. Cette technologie s'appuie sur Halbach Array, un système breveté d'aimants qui génèrent la propulsion, l'énergie et la lévitation nécessaire, avec un besoin en électricité très inférieur à celui des précédents MagLev, toujours utilisés. 

L'emploi de sources d'énergies renouvelables et d'un système de freinage récupérant l'énergie cinétique permettra à Hyperloop™ de produire plus d'énergie qu'il n'en consommera, selon la société. HTT, qui compte seulement 30 salariés en Californie, travaille en partenariat avec une équipe de plus de 600 professionnels qui sont rémunérés en parts de la société (stock-options). Des centres ont été créés en Espagne, en Slovaquie et dans les Emirats.

Philippe Emery

Le berceau de l'aviation militaire toulousaine va-t-il devenir la pépinière des transports du futur ? C'est en tout cas la volonté de Toulouse Métropole qui, en étroite collaboration avec l'Etat, a dédié l'ancienne zone de vie de la BA 101 à la robotique, à la mobilité et aux transports intelligents, faisant des 38 hectares de la partie sud de Francazal un des cinq territoires majeurs identifiés dans son schéma d'organisation économique. 

Après Easymile, filiale de Ligier et Promosoft spécialisée dans le développement de véhicules autonomes (sans conducteur) et Airbone Concept, concepteur et fabricant de drones (petits avions sans pilote) installé sur la partie Nord concédée à la Sefta, l'arrivée d'Hyperloop TT, officialisée fin janvier, permet au site de Francazal de s'enrichir encore dans le domaine très spécialisé des transports du futur, qu'ils soient aériens ou au sol.

Le 24 janvier à Toulouse, Dirk Ahlborn et Bibop Gresta, les deux dirigeants d'Hyperloop TT, ont signé une convention avec la présidente de la région Occitanie, Carole Delga, le président de Toulouse Métropole, Jean-Luc Moudenc et le préfet Pascal Mailhos, pour l'Etat français. Le document prévoit l'installation d'un centre recherche et développement (R&D) et d'une piste d'essai d'1 km de long à Francazal d'ici trois ou quatre ans. Ahlborn et Gresta ont promis d'y investir 30 à 40 millions de dollars.

La région soutient le projet au titre de l'innovation et de la recherche, et envisage 1 à 5 millions d'euros d'aides selon l'importance du projet immobilier. L'Etat devrait, lui, mobiliser 15 M€ sur le projet Hyperloop à Francazal au travers de crédits recherche et d'un programme d'investissement d'avenir. Il met à disposition de la Métropole l'emprise nécessaire sur la partie sud du site.

Pourquoi Toulouse ? 

Hyperloop installera donc son centre de R&D dans et autour de l'ancien mess de la base de vie de la BA 101, au sud du site de Francazal. La piste d'essai qui doit permettre à un prototype toulousain de circuler en «lévitation magnétique» longera la voie royale, route qui desservait la zone, désormais dédiée, avec Easy Miles, concepteur de véhicules autonomes, aux transports du futur.

«Ce transport du futur est l'intermédiaire entre le train et l'avion, explique Dirk Ahlborn, l'un des deux cofondateurs d'HTT. Les capsules avec passagers ou marchandises circulent à la vitesse du son dans un tuyau en acier en créant un vide dans le tube, qui efface toute résistance de l'air. La propulsion provient d'énergies renouvelables, d'où des coûts limités».

«Toulouse est un pôle technologique majeur, avec une histoire liée à l'innovation, le choix est naturel et évident», renchérit Bibop Gresta, l'autre cofondateur d'HTT. La société californienne envisage aussi d'implanter à Francazal la Hyperloop Academy, plate-forme de relation avec les universités et les labos de recherche, ainsi qu'un incubateur de start-ups travaillant sur des technologies connexes à Hyperloop et un centre de démonstration, vitrine du projet.

L'implantation d'Hyperloop générera au minimum une cinquantaine d'emplois. «La venue d'Hyperloop à Francazal contribue à la spécificité de notre région en matière de transports du futur, alors que 120 000 personnes y travaillent déjà dans les transports intelligents, se félicite Carole Delga. Nous avons la volonté que notre région soit la région de l'innovation. Nous consacrons 3,8 % de notre PIB à la recherche et au développement, ce qui fait de nous la première région de France en la matière, avec quinze pôles de compétences, soit le plus grand nombre en France, 30 000 chercheurs et deux métropoles French Tech, Toulouse et Montpellier». 

Philippe Emery

Les voitures électriques et l'énergie solaire ne lui suffisent pas : Elon Musk, l'homme rendu célèbre par ses Tesla, a maintenant pour objectif d'envoyer des touristes vers la Lune, voire au-delà. Reconnu comme l'un des innovateurs les plus en pointe aux Etats-Unis, Elon Musk, né en Afrique du Sud, n'a que 45 ans mais a déjà derrière lui les succès du système de paiement en ligne Paypal, des voitures Tesla, des panneaux solaires SolarCity ainsi que de SpaceX, qui fabrique des fusées spatiales.

Cette dernière compagnie vient d'annoncer qu'elle voulait envoyer fin 2018 deux touristes faire le tour de la Lune, sur les traces des célèbres missions Apollo de la Nasa entre 1960 et 1970. Selon SpaceX, il ne s'agira que d'une "étape" pour progresser ensuite vers Mars à l'horizon 2024.

Dans l'univers de la nouvelle économie dominée par internet, les entrepreneurs visionnaires, ou qui pensent l'être, sont nombreux. Mais Elon Musk place la barre très haut, peut-être trop pour certains.

Son projet «Hyperloop», portée par l'une de ses sociétés, Hyperloop One, permettant de transporter, sur terre, des passagers dans des capsules circulant dans un tube à basse pression à une vitesse pouvant atteindre 1 200 km/h, passait pour de la science-fiction lorsqu'il l'a présenté. 

Mais début mars, à l'occasion du Middle East Rail de Dubaï, la société Hyperloop One a dévoilé les photos de sa piste d’essai. Le premier site grandeur nature pour Hyperloop : un tunnel de 500 mètres de long pour 3,3 mètres de diamètre, au beau milieu du désert du Nevada, à 30 minutes de Las Vegas. En mai, la start-up américaine y a d'ailleurs fait une première démonstration publique de son projet. «Aujourd'hui, nous sommes un peu plus près de rendre Hyperloop réel, a commenté à cette occasion le directeur général d'Hyperloop One, Rob Lloyd. Nous transporterons du fret en 2019, et nous pensons que nous aurons des passagers transportés en sécurité par Hyperloop en 2021.»

La start-up a déjà annoncé une levée de fonds de 130 millions de dollars auprès de dix investisseurs, dont la SNCF. «On est devenus investisseurs minoritaires pour être au cœur du développement, pour les accompagner, leur amener notre expérience de la grande vitesse, notre connaissance du client, commente Carole Desnost, directrice de l'innovation à la SNCF. L'expertise clients, c'est important pour cette société qui démarre dans les transports». Hyperloop One a déjà signé un contrat avec Abu Dhabi afin de mesurer la faisabilité d'un projet reliant Dubaï à la capitale des Emirats. 

Claire Raynaud

Hyperloop TT est une start-up californienne basée à Los Angeles, créée il y a quatre ans par Dirk Ahlborn et Bibop Gresta. Elle ne fonctionne pas vraiment comme une start-up classique. Pour se développer, elle fait en effet appel au «crowdsourcing» : plus de 400 experts issus de 21 pays participent au projet. Alors que sa rivale Hyperloop One a opté pour une technologie basée sur des coussins d'air, HTT a licencié un système de sustentation passive pour propulser son prototype. 

D'après HTT, ce système serait plus sûr et moins cher que la sustentation magnétique classique : ce système utilise des bobines de fils de Litz, qui forment une boucle, non alimentées et réparties sur la piste. Ces bobines sont couplées à des aimants permanents placés dans le fond de la capsule à température ambiante selon une disposition bien spécifique, qui permet de dévier le flux magnétique.

Cette technologie permettrait d’assurer la sustentation du train même à une très faible vitesse. Il suffit que l’engin se déplace à une vitesse légèrement supérieure à la vitesse moyenne de marche d’une personne. En comparaison, la technologie de sustentation magnétique classique nécessite des infrastructures complexes et coûteuses puisqu’elle repose sur le déploiement de sources d’énergie tout au long de la rampe.

L'objectif est de concevoir un système d'accélération dont on peut augmenter l'échelle pour transporter des passagers et du fret, tout en faisant baisser les coûts pour permettre une utilisation de cette technologie dans le monde entier. A bord des capsules, Hyperloop TT promet qu'on ne sentira pas davantage d'accélération que dans un avion qui décolle et qu'ensuite la capsule glissera sur de longues distances, assurant un transport en douceur et une faible consommation d'énergie.

Claire Raynaud

Dans cette bataille du train supersonique du futur, la start-up canadienne Transpod fait figure d’inconnue face à Hyperloop TT et Hyperloop One. Cette société canadienne créée en 2015 a été rejointe il y a quelques mois par le groupe français Mersen, industriel expert en solutions à base de graphite. Elle est dirigée par le Français Sébastien Gendron et travaille sur la faisabilité du projet avec l'Université de Toronto et Transport Canada. Elle affirme avoir conçu un prototype à taille réelle et espère pouvoir commercialiser sa solution d’ici sept ans, et en se focalisant dans un premier temps sur le transport de fret. 

Pour réaliser le design de sa capsule, Transpod  a fait appel au cabinet Rec architecture, situé à Blagnac, comme nous l'explique David Rechatin, l'un des architectes qui collaborent sur ce projet.

«Objectif : un transport de fret à l'horizon 2025»

Qui êtes-vous et comment avez-vous été amené à travailler sur le projet Hyperloop ?

David Rechatin : Je suis architecte, j'ai fait mes études à Toulouse. Rec architecture comprend le cabinet principal à Blagnac, avec 33 personnes, et des antennes à Paris et Albi (10 personnes).

On a participé, dès le début d'Hyperloop, à un concours de conception. On a ensuite œuvré à l'aménagement intérieur, puis on a décidé de cesser de travailler gratis pour Elon Musk. Un Français, Sébastien Gendron, ex-ingénieur de Bombardier-Safran et Airbus, a créé une start-up début 2016 à Toronto, Transpod, avec Ryan Janzen, ingénieur en chef.

15 millions d'euros ont été levés grâce à un investisseur italien, le groupe Angelo, patron de Mermec, grosse entreprise de transport, qui a estimé que le projet Transpod était celui qui avait le plus de potentiel. Les sommes nécessaires sont importantes (500 millions d'euros pour développer un projet commercialisable) mais ridicules par rapport à l'avionique (10 milliards pour l'A380).

Comment se situe Transpod par rapport à la concurrence ?

Hyperloop One utilise des capsules de type container maritime, très lourdes, nécessitant beaucoup d'énergie et un coût au km élevé (90 millions d'euros au lieu de 20 à 40 millions pour le TGV). Hyperloop TT a un modèle économique de participation collaborative (les contributeurs sont rémunérés par des parts de la société) et n'a déposé aucun brevet alors que Transpod en a déposé quatre l'an dernier.

Transpod travaille sur un tube en acier, pour avoir l'équipement plus dépouillé et baisser le coût (objectif 20 millions d'euros le km) et des capsules plus équipées. Avec de meilleures possibilités en courbe. Le transport est autonome avec des panneaux solaires et batteries de stockage. Nous, à Rec, on travaille sur le design interne des capsules et sur les infrastructures (gares, viaducs, points d'interface…)

Avec un calendrier précis ?

En mai, on devrait produire des éléments de calcul pour le tube et les gares, les sas de décompression et des éléments d'aiguillage. L'objectif est de présenter en 2018 un projet commercialisable d'ici 2020-2025. L'idée est de commencer par du fret. Un projet existe entre Toronto et Montréal pour délester l'autoroute où circulent 10 000 camions par jour. Personne ne certifiera un mode de transport comme celui-ci sans phase de test. Une piste d'essai d'au moins 4 km est nécessaire, en boucle, que Transpod est en train d'identifier avec le gouvernement d'Ontario.

Propos recueillis par Philippe Emery

+++ Moins bruyant qu'un aéroport.

+++ Moins polluant, moins dangereux et plus rapide qu'un avion.

+++ En raison de la faible consommation énergétique, le prix des billets sera moins cher que ceux de l'avion et du train.  

+++ L'Hyperloop serait à l'abri des intempéries. Pas de turbulences dues au mauvais temps ou d’arrêt sur les voies pour cause d’enneigement

+++ Les capsules seraient insérées et propulsées dans le tube à la demande. C’est-à-dire que les voyageurs pourraient partir à tout moment, sans horaire imposé comme pour le train ou l’avion.

- - - Les tubes, posés sur des piles de pont, risquent de défigurer certains paysages sauvages.

Quatre mois après l'annonce de la venue de la société californienne à Francazal pour y créer son centre de R&D, le dossier avance. «HTT a dû créer une société de droit français pour pouvoir bénéficier du soutien annoncé des pouvoirs et collectivités publics», précise Florent Galko. Le haut fonctionnaire en charge du projet Francazal pour l'Etat ajoute : «c'est chose faite depuis le 15 mai». La PME française HTT-France, au capital de 10 000 €, a été enregistrée au registre des sociétés à une adresse toulousaine (110, avenue de Lespinet) sous le régime de la société par action simplifiée à associé unique. Son président est Andres de Leon Cebreros, 47 ans, déjà responsable de la filiale barcelonaise d'HTT.

Un bail à construction en cours d'élaboration entre Etat, Métropole et HTT-France, va ensuite permettre de confier l'ancien mess des officiers à Hyperloop d'ici l'été. Les premiers coups de peinture sont attendus à l'automne et les premiers occupants du futur centre de R&D dans la foulée. Une piste d'essai provisoire de 400 m sera créée au sol mais, rapidement, la piste définitive d'1,2 km sur piliers, sera construite afin de libérer l'espace de la zone d'activité de Francazal.

HTT assurera elle-même la prospection des premiers recrutements (profil recherché : ingénieur) avec, pour l'instant, la création d'une quinzaine d'emplois sur le site de Francazal et d'une dizaine de stagiaires.

Philippe Emery