Bay vòng quanh thế giới bằng ánh mặt trời

Bạn có thể đi xa tới đâu nếu không có nhiên liệu trong tay? Với nhà phiêu lưu và là chuyên gia hàng không Bertrand Piccard, câu trả lời là: Đi khắp thế giới.


Mơ bay xa không cần nhiên liệu
Piccard, 52 tuổi, đã đặt tham vọng bay vòng quanh thế giới không dùng nhiên liệu khi đang nghiên cứu Breitling Orbiter, một chiếc khí cầu lai mà ông và phi công phụ Brian Jones đã sử dụng để đi vòng thế giới vào năm 1999.
"Tất cả các phóng viên đều nói khi đó rằng chiếc khí cầu của tôi có thể là cuộc phiêu lưu cuối cùng vào bầu khí quyển." - Piccard nói - "Tôi thì nghĩ rằng: Chà, phải có điều gì khác chứ. Tôi không phải là dạng người dễ chấp nhận việc không còn cuộc phiêu lưu nào nữa".

Chiếc Solar Impulse trên cầu Cánh cổng vàng ở San Francisco

Dù Orbiter không có động cơ đẩy, nó vẫn cần sử dụng một lượng lớn propane để tạo lực nâng vào đêm. Piccard đã băn khoăn không biết liệu ông có thể thực hiện một chuyến đi mà không đốt chút nhiên liệu nào? Ông tưởng tượng việc một chiếc máy bay có thể cất cánh và bay lên chỉ dùng năng lượng mà Mặt trời đưa xuống và có thể bay vĩnh viễn.
Ban đêm, chiếc máy bay sẽ vẫn hoạt động sử dụng bộ pin, vốn được sạc đầy vào ban ngày.
Năm 1981, nhà phát minh Paul MacCready đã lái chiếc Solar Challenger sử dụng quang năng bay dọc theo eo biển Manche. Năm 2001, phương tiện bay sử dụng quang năng, không người lái mang tên Helios của NASA cũng đạt độ cao tới gần 30km.
Nhưng bay lượn hết đêm là điều chưa chiếc máy bay sử dụng quang năng nào làm được trước đó. Chiếc máy bay chắc chắn sẽ phải thu nhiều quang năng nhất có thể, chứa năng lượng lại trongcác bộ pin dung lượng cao, trọng lượng nhẹ và có thể chuyển hóa năng lượng tích trữ thành năng lượng phục vụ hoạt động máy bay một cách hiệu quả nhất.
Ông đã hình dung ra chiếc máy bay phải thật nhẹ để không tạo ra lực cản khí động học. Thậm chí quần áo của phi công cũng phải làm từ vật liệu siêu nhẹ. Khi Piccard thai nghén ý tưởng này, các công nghệ liên quan chưa tồn tại.


Sản phẩm đỉnh cao công nghệ
Piccard, xuất thân từ một gia đình thám hiểm nổi tiếng, đã yêu thích bay lượn từ năm lên 16 tuổi. Đó là khi ông tập bay dù lượn ở quê nhà Thụy Sĩ. Năm 1985, ông cũng từng nắm kỷ lục về dù lượn. Năm 1992, ông được mời tham gia cuộc đua khí cầu xuyên Đại Tây Dương đầu tiên. Piccard và phi công phụ của ông đã chiến thắng, qua đó đặt nền móng cho dự án khí cầu Breitling Orbiter.

,... và khi hạ cánh an toàn xuống mặt đất

Do bận bịu, Piccard đã phải tạm gác ý tưởng về chiếc máy bay dùng quang năng cho tới tận năm 2003. Dự án của ông về sau đã nhận được sự ủng hộ kỹ thuật và tài chính từ trường Đại học Bách khoa Thụy Sĩ, trước khi thu hút thêm nhiều nhà tài trợ quốc tế khác như tập đoàn Dassault Aviation, Cơ quan Hàng không vũ trụ Châu Âu.
Tại Hội chợ hàng không Paris 2005, Piccard đã lần đầu giới thiệu mô hình ý tưởng chiếc máy bay mang tên Solar Impulse. Ông sau đó nhận được sự hỗ trợ tài chính từ nhiều công ty tư, trong đó đáng chú ý là ngân hàng Đức, hãng sản xuất đồng hồ Omega SA và công ty Solvay. Các trung tâm lớn về hàng không như Cơ quan Hàng không Vũ trụ châu Âu (ESA) và công ty sản xuất máy bay quân sự Dassault cũng hỗ trợ tư vấn về mặt kỹ thuật chuyên môn.
Sau thời gian dài nghiên cứu, tới năm 2007, Piccard mới bắt tay vào sản xuất Solar Impulse. Về cơ bản, chiếc máy bay này có sải cánh dài 63,4 mét, gần bằng chiếc Airbus A340, nhưng trọng lượng chỉ chưa đầy 2 tấn, ngang với một chiếc xe hơi, và động cơ có sức mạnh bằng một chiếc xe máy. Máy bay được trang bị 12.000 pin quang điện đời mới gắn trên đôi cánh rất lớn của nó. Các pin này cung cấp năng lượng cho 4 động cơ, mỗi chiếc 10 mã lực, đủ sức nâng chiếc Solar Impulse lên khỏi mặt đất và sạc khối pin lithium polymer nặng 400kg dùng cho việc bay đêm.


Trong ngày, Solar Impulse sẽ lấy độ cao và đạt mức hơn 10km. Từ đây, các pin quang điện sẽ có thể hoạt động hết công suất và nạp nhiên liệu cho bộ pin dùng để bay đêm. Duy trì cuộc sống trong điều kiện nhiệt độ lạnh và không khí loãng như vậy cần nhiều năng lượng. Ngoài ra, Solar Impulse sẽ phải mang nhiều hơn tới 100kg so với những chiếc máy bay sử dụng quang năng không người lái khác như Helios. Trọng lượng dư thừa này tới từ viên phi công và các thiết bị bảo hộ ông ta mang theo.
Để giữ trọng lượng đủ nhỏ, khoang lái sẽ chỉ có chỗ chứa để một phi công ngồi hoặc hơi duỗi chân. Để giảm thiểu năng lượng cần tiêu thụ, nhóm cũng thực hiện nhiều biện pháp khách nhau, như thay vì sưởi ấm khoang lái, người ta sẽ thiết kế để nó có khả năng cách nhiệt. Để xử lý vấn đề hơi nước hình thành từ hoạt động hô hấp của phi công, nhóm hoặc sử dụng các sản phẩm silica gel, hoặc sẽ hút hơi nước ra thông qua một hệ thống tạo áp lực.


Tham vọng bay vòng quanh thế giới

Kể từ khi ra đời tới nay, Solar Impulse đã thực hiện được một số kỳ tích. Nó đã bay từ châu Âu tới châu Á và bay xuyên châu Âu, kể cả bay đêm. Tuần này, Solar Impulse đã cất cánh trên bầu trời quanh thành phố San Francisco, tiểu bang California, Mỹ.
Chuyến bay bắt đầu từ lúc Mặt trời lên khi Bertrand Piccard cất cánh rời khỏi Moffett Field và dành cả ngày ở trên không, khiến người dân ở Thung lũng Silicon có cơ hội nhìn thấy chiếc máy bay khổng lồ.
Hiện Solar Impulse mới chỉ bay được với tốc độ 64km/h và dù có thể ở trên không trong một thời gian dài, chiếc máy bay vẫn không thể bay liền một mạch vòng quanh đường bờ biển Mỹ. Nguyên nhân do sức khỏe của các phi công đều có giới hạn, nhất là một người đã ở ngưỡng ngũ thập như Piccard.
Chiếc máy bay sẽ dừng chân tại một số chặng ở Phoenix, Arizona, Dallas, Texas, St Louis, Missouri và Washington DC trước khi tới New York City. Số chặng dừng chân lớn khiến chuyến bay có vẻ dễ dàng, nhưng thực tế không phải vậy. Đáng chú ý là một số nhà tiên phong về hàng không cũng đã có các chặng dừng chân tương tự. Ví dụ như trước khi Charles Lindbergh bay từ New York tới Paris, Pháp vào năm 1927, ông đã bay vòng quanh nước Mỹ giống điều Piccard đang làm hiện nay.
Nếu thời tiết thuận lợi, chiếc máy bay sẽ bắt đầu rời khỏi Moffett Field vào ngày 1/5 để đi vòng quanh nước Mỹ. Nó sẽ chỉ bắt đầu việc bay vòng quanh thế giới từ năm 2015.
Tường Linh