Exoskeleton - bộ giáp giúp con người nhanh, mạnh như siêu nhân

Exoskeleton là thiết bị đặc biệt được chế tạo có chức năng bổ trợ sức mạnh và khả năng cho con người nhờ bộ giáp ngoài đeo lên mình. Hiện tại các thiết bị dạng exoskeleton mới chỉ dùng để phục vụ mục đích quân sự nên mục tiêu của các dự án chế tạo Exoskeleton là tạo ra một “khung xương” giúp tăng tốc độ, tính cơ động và sức mạnh của con người, ngoài ra Exoskeleton còn có tác dụng như một bộ giáp bảo vệ binh sỹ.

Thiết bị này đã xuất hiện trên rất nhiều các sản phẩm giải trí từ phim ảnh (Elysium, Edge of Tomorrow...) cho đến game (Call of Duty Advance Warfare, seri STALKER, seri Metal Gear...) mặc dù vậy vẫn còn không ít người hiểu được công dụng của bộ giáp "thần thánh" này đối với con người. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu.

Từ những thiết bị tự làm....

Một trong những mục đích ban đầu của việc thiết kế Exoskeleton là giúp con người có thể đủ sức di chuyển những vật có khối lượng lớn (khoảng 80-100kg đổ lên). Con người sau khi mặc những bộ giáp này sẽ sở hữu sức mạnh của 2-3 thậm chí 5 lần người bình thường nhờ sử dụng các van thủy lực. Dưới đây là clip minh họa cho sức mạnh của một bộ giáp Exoskeleton tự chế:

Anh chàng trong video trên đã có thể nhấc một khối lượng cỡ 80kg một cách tương đối ngon lành nhờ bộ giáp của mình. Nếu quay ngược thời gian một chút thì bộ giáp đầu tiên giúp con người nâng được vật nặng có tên Hardiman ra đời vào những năm 60 của thế kỷ trước.

Thiết bị này sử dụng cơ chế phản lực để tăng cường sức mạnh cho người sử dụng lên 25 lần, tức là nếu bình thường bạn nhấc vật 4kg một cách rất nhẹ nhàng thì với Hardiman những vật nặng 100kg sẽ chỉ là chuyện nhỏ với bạn. Mặc dù vậy Hardiman nặng tới 680kg nên nó bị coi là một dự án thất bại.

Không chỉ tăng cường sức mạnh cho đôi tay của con người, Exoskeleton còn phá vỡ giới hạn mà những gì đôi chân của chúng ta làm được. Người bình thường sẽ chạy bộ với tốc độ bao nhiêu? 12km/h là mức trung bình và với sự xuất hiện của những "khung xương" kiểu mới thì con số này có thể đẩy lên đến 30-35 km/h.

Dưới đây là clip về một đôi chân Exoskeleton tự chế mang tên Bionic Boot, với mục đích giúp con người chạy nhanh như xe máy theo đúng nghĩa đen:

Chúng ta có thể thấy người đàn ông trong clip này sử dụng đôi chân máy này một cách cực kỳ thoải mái và tốc độ di chuyển của anh ta cũng được cải thiện một cách ấn tượng. Ngoài ra, thiết bị này còn có thể giúp con người thực hiện được những cú nhảy phi thường như đoạn video dưới đây:

...cho đến những "bộ giáp" quân sự phức tạp

Chỉ với niềm đam mê với khoa học và khả năng sáng tạo mà nhiều người đã tự chế tạo được những thiết bị Exoskeleton đơn giản mà hiệu quả. Trong khi đó, các công ty chuyên nghiên cứu thiết bị quân sự đã tiến xa với những bộ "khung xương" hoàn chỉnh dành cho những người lính điển hình như hai dự án XOS 2 và HULC mà DAFPA (Cơ quan phòng vệ cao cấp của bộ quốc phòng Mỹ) đã phê chuẩn.

XOS 2 là thế hệ tiếp thứ 2 của dự án phát triển Exoskeleton do hãng Raytheon, thiết bị này bao gồm một kết cấu kim loại với nhiều bộ dẫn động chuyển động nhỏ gọn, các cảm biến theo dõi hoạt động cơ bắp và các van thủy lực. Kết cấu bảo đảm trợ lực cho các chi trên và dưới của binh sỹ, cho phép nâng được tải trọng lớn mà không phải dụng lực nhiều.

Một máy tính làm nhiệm vụ điều phối các cử động của bộ khung xương phù hợp với các cử động của người được bố trí trên lưng người sử dụng. Hơn nữa, mọi cử động được thực hiện đồng bộ. XOS 2 nặng gần 70 kg và cho phép người sử dụng nâng hàng nặng đến 91 kg mà không phải dụng lực gì.

Ngoài XOS 2 còn một dự án khác mang tên HULC của hãng Lockheed Martin, phiên bản thử nghiệm hiện nay của thiết bị nặng gần 45 kg và được trang bị khoảng 40 cơ cấu thủy lực và rất nhiều cảm biết theo dõi hoạt động của các cơ bắp. Đôi chân cơ khí được ghép nối bằng những chiếc kẹp cứng với đôi giày và được cố định ở đầu gối và đùi bằng các dây đai đặc biệt.

Dự kiến, HULC sẽ cho phép người lính mang được tải trọng khá nặng. Trong những thử nghiệm đầu tiên, một người tình nguyện đã mang ba lô nặng gần 30 kg mà không hề thấy sức nặng nào. Ngoài ra, kết cấu HULC còn cho phép người sử dụng chạy, nhảy, đi khom hoặc thậm chí bò. Hoạt động của thiết bị trong vòng 72 giờ được bảo đảm bằng 4 pin lithium-ion. Trong tương lai, HULC sẽ được trang bị hệ thống tháo bỏ nhanh cho phép khi cần gỡ bỏ "đôi chân máy" trong vòng 30 giây.

Các chuyên gia cho rằng, theo thời gian, Exoskeleton sẽ trở thành một trang bị phổ biến cho lực lượng đặc công của quân đội các nước phát triển. Kinh nghiệm từ các cuộc chiến Afghanistan và Irrag cho thấy, thành công của các nhiệm vụ quân sự phụ thuộc rất nhiều vào thể trạng của các binh sỹ.

Các binh sỹ hoạt động trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt, mang theo mình tải trọng lớn sẽ rất nhanh mất sức, lạc nhịp và dễ mắc sai lầm. Cho nên, Exoskeleton là phương án tối ưu và duy nhất để tăng tính cơ động cho lính bộ binh bởi khả năng vật lý của con người bình thường sẽ không thể đáp ứng được yêu cầu của các cuộc chiến tranh hiện đại.

Rồi ai cũng sẽ thành "siêu nhân"?

Khi mà những thiết bị Exoskeleton phục vụ cho cả 2 mục đích dân sự và quân sự đã bắt đầu manh nha xuất hiện thì nhiều nhà khoa học đã đặt ra câu hỏi: Liệu trong tương lai Exoskeleton sẽ được phổ cập đến mức ai cũng có thể sở hữu một bộ, và liệu tất cả chúng ta sẽ trở thành siêu nhân theo đúng nghĩa đen? Câu hỏi này chỉ có thời gian mới trả lời được, còn bây giờ thì đó vẫn chỉ là điều xa vời.