MIT chế tạo ra máy bay vận hành chỉ bằng điện, không hề có yếu tố cơ học

Thoạt nhìn, bạn sẽ tưởng đây là nguyên mẫu máy bay của hai anh em nhà Wright. Đây là một thiết bị bay hoàn toàn khác, tuy rằng ý nghĩa của cả hai chiếc máy bay đều mang tính lịch sử vậy. Hình bạn thấy trên đây là vật thể đầu tiên có thể bay bằng động cơ ion.

Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) thiết kế và chế tạo thiết bị này nhằm thử nghiệm độ hiệu quả của hệ thống tạo lực đẩy mới, dựa trên nguyên lý lực tạo ra từ những hạt mang điện tác động lên dung dịch. Các bạn đừng nhầm với động cơ không tưởng (mà cũng chưa chắc là không tưởng) EM Drive, công nghệ này hoàn toàn khác.

EM Drive

Nguyên lý này có tên khí điện động lực học - electroaerodynamic (EAD), đơn giản hơn nhiều EM Drive. Việc hình thành các electron và các phân tử mang điện tích – các ion đều tạo ra lực đẩy trong khí quyển của Trái Đất. Còn một hiện tượng nữa đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành EAD có tên phóng điện vầng quang – corona discharge, hiện tượng phóng điện xảy ra khi ion-hóa các dòng chất lưu (như nước, không khí) nằm quanh một chất dẫn có dòng điện chạy qua.

Trong vật lý cơ bản của Newton, những "dòng gió mang điện tích" sẽ có cùng hiệu ứng với gió thường làm cánh quạt máy bay quay hay lượng nhiệt tỏa ra từ một động cơ phản lực. Trên lý thuyết, khi các phân tử không khí bị ion hóa di chuyển sẽ tạo ra lực đẩy. Đã từ lâu, trong giới khoa học, người ta coi đây là khái niệm rất hay ... trên giấy.

Để biến chúng thành những động cơ hiệu quả, lực đẩy phải đủ lớn để mang một khối lượng lớn (ví dụ như cái máy bay) lên không được. Bằng chứng chất đầy suốt một thập kỉ nghiên cứu chỉ ra rằng khí điện động lực học chỉ là chuyện cổ tích.

Hồi năm 1960, đã có những thử nghiệm bạn đầu cố gắng đưa EAD vào đời thực nhưng không có kết quả. Mười năm trước, NASA kết luận "sử dụng phóng điện vầng quang để tạo lực đẩy cho thiết bị bay có vẻ không hiệu quả". Các nhà khoa học vẫn cứng đầu, họ thấy lực đẩy dù là rất nhỏ nên suy luận rằng họ chưa tìm ra được thiết kế hiệu quả hay thậm chí là vật liệu hiệu quả để EAD có thể trở thành sự thực.

Các nhà khoa học MIT cũng không bỏ cuộc. Họ sử dụng một kĩ thuật có tên lập trình hình học để tìm ra thiết kế tối ưu nhất, luận ra tất cả những ẩn số cần có để EAD hoạt động, tìm ra một thiết bị bay vượt trội hơn so với các thử nghiệm trước đây, nhằm giải đáp bí ẩn EAD.

Phi công điều khiển thiết bị bay là một thiết bị phát điện tạo ra ít nhất 20.000 volt điện áp, có thể đưa được máy bay lên không. Phiên bản máy bay hoàn thiện trông chẳng khác gì thiết bị bay đầu tiên trong lịch sử của hai anh em nhà Wright. Một dấu hiệu tốt đấy chứ?

Nó chỉ nặng 2,5 kg, cả 10 chuyến bay thử đều không quá được 60 mét. Nhưng không thể phủ nhận được sự thật: nó đã bay, lượn êm đềm trên không chỉ với lực tĩnh điện, cho tốc độ 4,8 mét/giây, tương đương 17,28 km/h. Tuyệt hơn nữa, độ hiệu quả của công nghệ này tỉ lệ thuận với tốc độ. Tức là nó bay càng nhanh, năng lượng tiêu tốn sẽ càng ít. Với tốc độ 300 m/s = 1080 km/h, cái máy bay sẽ tăng tỉ lệ hiệu quả lên thêm 50%.

Động cơ hiện tại của máy bay chỉ toàn là dây điện, tăng lượng dây lên cũng không làm tăng nhiều chi phí. Quy mô chiếc máy bay sẽ còn có thể tăng được hơn nữa.

Thành công này đã đánh dấu mốc động cơ sử dụng công nghệ khí điện động lực học – EAD có "thể rắn": hoạt động không cần tới nhiên liệu đốt hay bất kì bánh răng nào. Cái máy bay chạy êm ru như một động cơ điện đích thực.

Cứ mơ đi nhưng đừng vội bay xa quá, bởi ta chưa thể có được một chiếc máy bay dân dụng chạy điện đâu. Rõ ràng là công nghệ hoạt động được, đúng là có thể tăng quy mô của nó lên nhưng chưa thể khẳng định ta biến nó thành một cái máy bay có tải trọng lớn luôn được. Ta đã có bằng chứng nó hoạt động được trong tay, hãy cứ chờ xem tương lai mang lại gì cho ta. Trước mắt có thể nghĩ ngay tới một phi đội drone chạy điện êm ru.

Bạn có thể xem thêm video về nó tại đây.

Nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Nature.

Tham khảo MIT, ScientificAmerican, ScienceAlert