Bản in

Khoa học

Thứ Bảy, 22/6/2019 17:10

Xe bay kỳ vọng và thực tế

Xe bay sẽ không lo tới vấn đề tắc đường.Xe bay sẽ không lo tới vấn đề tắc đường.

GD&TĐ - Khi bộ phim Chitty Chitty Bang Bang ra mắt cách đây 50 năm, nhiều người thích thú trước những chiếc xe bay. Giờ đây, những phương tiện của tương lai này đang sắp trở thành thực tế. 

Theo một nghiên cứu mới trên tạp chí The Nature, xe bay có thể “xanh, sạch” hơn so với xe điện, cắt giảm được khí thải, đồng thời giảm được lưu lượng giao thông trên những con đường ngày càng đông đúc.

Tuy nhiên, lỗ hổng trong công nghệ và những bất ổn trên thực tế có thể khiến những chiếc xe bay này chưa thể xuất hiện kịp thời với vai trò là một giải pháp quy mô lớn cho cuộc khủng hoảng năng lượng và tắc nghẽn giao thông.

Làm thế nào để tạo ra một chiếc xe bay?

Thoạt nghe có vẻ điên rồ khi cho rằng một chiếc xe bay có thể hiệu quả hơn một chiếc xe đi trên đường, đặc biệt là khi những máy bay thông thường đang bị coi là thủ phạm “ngốn xăng”. Tuy nhiên, việc bay không phải lúc nào cũng gây tốn nhiên liệu. Những chú chim có thể bay giữa các đại lục mà không cần ăn. Tất nhiên, một chiếc xe nhỏ 4 chỗ không phải là một con hải âu, nhưng nó cũng không phải là chiếc máy bay Boeing 737 to lớn.

Có nhiều cách để khiến cho chiếc xe bay nhưng vấn đề khó khăn nhất là để nó rời mặt đất để bay lên. Có lẽ lựa chọn nhiều hứa hẹn nhất là dựa trên cơ sở vật lý của máy bay cất cánh và hạ cánh thẳng đứng (VTOL).

Nếu bạn đã nghe về VTOL, bạn có thể nghĩ đến thứ gì đó giống như máy bay hạ cánh/cất cánh theo chiều thẳng đứng Harier Jump Jet. Máy bay này có 2 động cơ khổng lồ điều khiển lực đẩy theo chiều đứng hoặc ngang. Tuy nhiên, những máy bay nhỏ hơn và nhẹ hơn lại hoạt động với rất nhiều quạt điện nhỏ thổi không khí từ nhiều nơi. Công nghệ đẩy điện phân tán (DEP) tạo ra khả năng cất cánh, hạ cánh và bay lượn ít tiếng ồn hơn vì nhiều nguồn gây ồn nhỏ có thể được quản lý tốt hơn.

Thiết kế cánh và cánh quạt cũng có thể được tối ưu hóa để nó được dài, mỏng và có nhiều bề mặt chuyển động. Mục tiêu của tất cả các cải tiến kỹ thuật này nhằm đạt được lực nâng tối đa với lực kéo tối thiểu – lực chống lại chuyển động của vật thể trong không khí và làm nó chậm lại. Tỷ lệ nâng - kéo càng cao thì lượng điện năng tiêu thụ càng thấp và do đó khiến lượng khí thải thấp hơn.

Những phát kiến tiết kiệm năng lượng khiến cho việc bay trở nên dễ dàng, tuy nhiên chúng không giúp được nhiều trong việc cất cánh, bay một chỗ trên không trung hay hạ cánh vốn chưa tìm được ra phương pháp hiệu quả. Do đó tuy các phương tiện bay VTOL vẫn có thể hoạt động trong các chuyến bay ngắn nội thành và giao bánh pizza, nhưng chúng không giải quyết được vấn đề khủng hoảng năng lượng.

Đối với hành trình 100km, những xe điện bay có thể hiệu quả hơn 35% so với xe chạy bằng xăng, mặc dù vậy, giả sử cùng chở lượng hành khách như nhau thì nó vẫn kém hiệu quả hơn xe điện chạy trên đường. Tuy nhiên, sẽ công bằng khi cho rằng xe bay sẽ phục vụ chủ yếu như các dịch vụ taxi trong những hành lang không gian đã được xác định trước, và vì vậy chúng có thể liên tục chở được nhiều người hơn. Với một hành trình 100km, lượng khí thải của một xe bay sẽ thấp 6% so với xe điện trên đường.

Khi khoảng cách của cuộc hành trình tăng lên, hiệu suất cũng tăng lên đối với các xe chạy trên đường. Tuy nhiên, với xe bay thì không như vậy. Một nghiên cứu xem xét hành trình 200km thấy rằng xe bay có thể hoạt động tốt. Trong khi những máy bay phản lực chạy xăng có thể giảm được khoảng 70% trọng lượng trong khi bay nhưng pin dùng cho xe bay lại không nhẹ đi khi chúng bị tiêu hao năng lượng. Điều này có nghĩa là với hành trình vượt quá 200km, pin trở thành sự bất lợi cho xe bay.

Quan điểm được chấp nhận là những xe bay điện sẽ chỉ khả thi đối với các chuyến bay ngắn. Mật độ năng lượng là vấn đề cần xem xét, nó được tính theo tỷ lệ watt – giờ trên kilogram (w-h/kg). Hiện tại, pin tốt nhất cung cấp khoảng 250 w-h/kg, so với xăng là 12.000 w-h/kg.Pin có thể đạt tới mật độ năng lượng 800 W-h/kg vào giữa thế kỷ này, giúp tăng quãng đường bay lên 1.126km – một nửa các chuyến bay toàn cầu đều nằm trong khoảng cách này. Nhưng không có một sự cải tiến mạnh mẽ trong công nghệ pin thì nhiên liệu sinh học và nhiên liệu lỏng từ việc thu khí CO2 có thể phải đóng một vai trò đáng kể trong các chuyến bay dài.

Các vấn đề thực tế nảy sinh

 Mẫu xe bay của Airbus.

Có một số vấn đề thực tế cần phải xem xét trước khi dùng ô tô bay VTOL như một phương tiện giao thông bền vững cho tương lai. Ví dụ, chi phí carbon của việc sản xuất, thời gian bảo trì và xuống cấp vốn được gọi là Phân tích vòng đời (LCA). Những phương tiện bằng điện bị chỉ trích vì chi phí năng lượng và môi trường để khai thác nguyên liệu chính cho pin như lithium và cobalt. Ngoài ra, cơ sở hạ tầng cần thiết cho chuyến bay cũng là điều đáng bàn.

Cuối cùng là vấn đề thời tiết. Một cơn gió có tốc độ 56km/h thổi xuôi chiều xe bay sẽ giảm mức sử dụng nặng lượng và khí thải 15%, tuy nhiên, nếu cơn gió này thổi ngược chiều, mức sử dụng năng lượng và khí thải của xe bay sẽ tăng lên 25%. Việc phải mang theo pin dự phòng nặng nề để tránh tai nạn khi hết nhiên liệu trước khi tìm thấy nơi tiếp đất cũng bị khấu trừ vào việc tiết kiệm khí thải thoát ra. Ngược lại, những chiếc xe hơi có thể dễ dàng được kéo vào lề đường khi cần thiết mà không gây hậu quả gì.

Do đó, khi nói tới mức phát thải CO2, những chiếc xe bay DEP có thể tốt hơn nếu so sánh với các loại xe điện tương đương chạy trên đường và ở mức tồi tệ nhất, nó tốt hơn ô tô thông thường một chút. Do đó, với công nghệ và độ an toàn được cải thiện, chúng vẫn chưa thể đóng vai trò trong tương lai không dùng nhiên liệu hóa thạch của chúng ta. Câu hỏi được đặt ra là liệu những ô tô bay này đã kịp sẵn sàng để tạo ra một sự khác biệt trong cuộc khủng hoảng năng lượng đang rất cấp bách hiện nay chưa? Chúng ta có đủ kiên nhẫn chờ thêm 30 năm nữa?

Theo Vũ Anh
The Conversation

Tin tiêu điểm