Ứng dụng công nghệ của đĩa bay vào đời thực: Đây là cỗ máy tractor beam mạnh nhất từ trước đến nay

Nếu bạn còn nhớ phim ngắn Lifted của Pixar, kịch bản của nó cũng dùng chung ý tưởng quen thuộc của hầu như tất cả các bộ phim mà đĩa bay xuất hiện: Người ngoài hành tinh sẽ đến và bắt cóc con người bằng những cỗ máy tractor beam.

Hiểu một cách đơn giản, tractor beam là công nghệ dẫn đường vật thể, trong trường hợp này là nâng một người lên khỏi mặt đất và kéo dần anh ta lên đĩa bay. Tractor beam không sử dụng dây kéo hay bất cứ một vật gì khác động chạm vào vật thể ngoại trừ sóng, một thứ vô hình trong môi trường mà mắt người không nhìn thấy được.

Tractor beam là ý tưởng chính trong kịch bản phim Lifted của Pixar

Tractor beam không phải một trò ảo thuật đánh lừa thị giác, nó hoàn toàn là vật lý, tuân thủ theo các định luật vật lý. Và bởi vậy, không có nghĩa gì mà con người không chế tạo được những cỗ máy tractor beam cho mình. Bây giờ, bạn thậm chí có thể in 3-D một cỗ máy như vậy ngay tại nhà.

Thế nhưng giới hạn của công nghệ tractor beam hiện tại là khối lượng mà nó nâng được lên không trung để chiến thắng lực hấp dẫn của Trái Đất. Trong một nỗ lực các nhà khoa học đã có thể nâng một vật thể có đường kính 1,6 cm, với cỗ máy tractor beam được cho là mạnh nhất thế giới hiện nay.

Cỗ máy này sử dụng sóng siêu âm, mạnh hơn gấp 10 lần cỗ máy trước đó chỉ nâng được vật thể có kích thước 1,6 mm trở xuống.

Một điều chắc chắn, cỗ máy tractor beam này vẫn chưa thể được tích hợp vào tàu vũ trụ của con người, nhưng các nhà khoa học cho biết nó có thể được ứng dụng vào y tế: chẳng hạn như dẫn đường cho thuốc bằng sóng âm, loại bỏ sỏi thận mà không cần phẫu thuật và lấy những con sâu trôi nổi ra khỏi mắt bạn.

Nghiên cứu mới được đăng trên tạp chí Physical Review Letters.

Cỗ máy tractor beam mạnh nhất thế giới hiện nay đã có thể nâng một vật thể có đường kính 1,6 cm

Tractor beam sử dụng loa siêu âm để tạo ra những hologram sóng vô hình, có thể giữ, xoay và di chuyển vật thể trong không trung. Sức mạnh của nó phụ thuộc vào hai yếu tố: số lượng loa siêu âm và cơ chế “nắm giữ” vật thể.

Trong suốt nhiều năm các nhà nghiên cứu đã tìm nhiều cách để nâng được một vật thể có kích thước vượt qua một nửa chiều dài bước sóng âm. Nhưng nỗ lực của họ với 52 loa siêu âm và cơ chế nắm giữ vật thể trước đây chỉ có thể nâng được vật nhỏ hơn 1,6 mm. Tất cả các vật thể lớn hơn được đưa vào tractor beam trước đây đều quay không kiểm soát và bị hất tung ra ngoài.

Nhưng mới đây, một nhóm kỹ sư và nhà nghiên cứu đến từ Đại học Bristol, Anh đã phát triển được một hệ tractor beam mới, dùng tới 192 loa siêu âm và cơ chế mới có thể nắm giữ vật thể có kích thước gấp 10 lần.

Thông cáo báo chí, các nhà nghiên cứu gọi đó là "các xoáy âm thanh biến động nhanh", tương tự như một “cơn lốc xoáy âm thanh". Trong đó, các sóng âm lớn được giữ bao xung quanh một lõi yên lặng. Một vật thể có thể được nhấc lên trong lõi yên lặng đó.

Kỹ thuật lốc âm thanh này không khiến vật thể bị quay, do vậy giữ cho nó ổn định hơn. Bằng cơ chế này, các nhà nghiên cứu đã có thể nâng được vật thể có kích thước lớn hơn bước sóng âm, cụ thể là một hình cầu polystyrene có đường kính 16 mm. Đây là vật thể lớn nhất mà con người có thể nâng được bằng tractor beam sóng âm.

"Tôi đã rất phấn khích khi vượt qua được những gì từng được coi là giới hạn cơ bản của bẫy sóng âm", nhà khoa học máy tính Asier Marzo từ Đại học Bristol cho biết. “Trước đây, bất kể bạn sử dụng bao nhiêu năng lượng, các hạt được nâng lên không bao giờ có thể lớn hơn bước sóng âm”.

Điều này có nghĩa là gì, Marzo cho biết, nếu chúng ta sử dụng những sóng có bước sóng lớn hơn, chúng ta cũng có thể nâng được vật thể lớn hơn và ngược lại. “Đó [16mm] không phải là kích thước tuyệt đối, mà là kích thước tương đối của vật thể so với bước sóng”.

Theo lý thuyết này, tractor beam có thể được ứng dụng cho các vật thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn – chẳng hạn như dụng cụ vi phẫu. Nếu các nhà khoa học có thể giữ các hạt có kích thước lớn hơn bước sóng sử dụng, họ sẽ có thể thao tác với các hạt này trong cùng một tần số.

"Điều này sẽ cho phép các bác sĩ tích hợp việc chụp ảnh và thao tác trong cùng một cỗ máy siêu âm, chẳng hạn như định vị và di chuyển sỏi thận hoặc các protein lơ lửng trong mắt”, Marzo cho biết. Mặc dù việc tích hợp một tractor beam vào tàu vũ trụ để vận chuyển người hoặc hàng hóa còn xa vời, không có nghĩa là công nghệ này chưa có ứng dụng thiết thực vào đời sống.

Tham khảo Motherboard, Science, Telegragh