Buzz
Kỳ công mang tính cách mạng này không chỉ mở ra một bước ngoặt trong việc bảo vệ cơ sở hạ tầng khỏi thiên tai, mà còn làm dấy lên một tham vọng lâu dài: thu năng lượng từ bầu trời.
Sét, hiện tượng tự nhiên vừa kỳ vĩ vừa nguy hiểm, đã từ lâu được con người chỉ biết tránh né và tìm cách bảo vệ mình khỏi những tác động của nó. Tuy nhiên, các nhà khoa học Nhật Bản đã làm nên một điều chưa từng có: không chỉ đối diện mà còn có thể triệu hồi sét theo ý muốn.
Và công cụ thực hiện kỳ tích này không phải là một thiết bị khoa học viễn tưởng, mà là một chiếc máy bay không người lái, hay chính xác hơn, là một “cột thu lôi biết bay” được nối với mặt đất qua một dây dẫn kim loại, có khả năng bay vào trong đám mây giông để dẫn dắt tia sét.
Thành tựu lịch sử này không chỉ tạo ra một phương thức bảo vệ cơ sở hạ tầng mới mẻ, mà còn tái hiện tham vọng lâu dài của nhân loại: khai thác năng lượng từ bầu trời.
Cuộc thí nghiệm vừa được công bố gần đây bởi Tập đoàn Viễn thông Nippon (NTT) đánh dấu sự kiện đầu tiên trong lịch sử, khi con người có thể chủ động điều khiển máy bay không người lái để dẫn dụ sét.
Vào một ngày giông bão tháng 12 năm ngoái, các kỹ sư đã phóng một chiếc máy bay nhỏ lên độ cao 300 mét, nơi những đám mây đen vần vũ. Chiếc máy bay, nối với mặt đất bằng dây dẫn điện, lơ lửng trong không trung cho đến khi sét đánh xuống, tạo thành một vệt chớp xanh kèm tiếng nổ mạnh đến mức làm tan chảy lớp bảo vệ của nó.
Mặc dù bị thiệt hại, chiếc máy bay vẫn kiên trì bay tiếp, chứng minh sự bền bỉ của hệ thống và độ chính xác trong tính toán của các kỹ sư.
Mỗi năm, sét gây thiệt hại lên đến hàng tỷ đô la trên toàn cầu và cướp đi hàng nghìn sinh mạng. Tại Nhật Bản, con số tổn thất từ sét ước tính lên tới 1,4 tỷ đô la mỗi năm. Sét có thể đánh bất kỳ nơi đâu, từ vùng đồng quê hẻo lánh đến các khu công nghiệp hiện đại, khiến việc dự đoán và bảo vệ trở thành một thách thức lớn.
Các hệ thống thu lôi truyền thống chỉ hoạt động hiệu quả trong phạm vi cố định và không thể triển khai ở những khu vực có địa hình phức tạp như trang trại gió ngoài khơi hay các sân vận động lớn.
Vấn đề này đã thúc đẩy NTT nghiên cứu và phát triển một giải pháp táo bạo hơn: đưa thiết bị thu sét lên trên không, trực tiếp tiếp cận nguồn nguy hiểm.
Trung tâm của hệ thống mới này là một chiếc máy bay không người lái đa cánh quạt, được bảo vệ bởi lồng Faraday (cấu trúc bảo vệ khỏi điện trường) và trang bị các ăng-ten sắc nhọn để “mời gọi” tia sét.
Máy bay được nối với mặt đất qua dây dẫn dài 300 mét, đóng vai trò là kênh dẫn điện an toàn. Hệ thống hoạt động nhờ vào các cảm biến trên mặt đất, giúp phát hiện những biến động điện trường báo hiệu sét sắp xuất hiện.
Khi điều kiện đủ, máy bay sẽ được điều khiển bay lên gần những đám mây tích điện. Khi điện áp đạt đến ngưỡng nhất định, hệ thống sẽ kết nối dây dẫn với mặt đất có điện trở thấp, tạo ra một con đường thu hút các điện tích trong khí quyển – và sét sẽ đánh xuống đúng vị trí đã được xác định.
Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ thống có thể hoạt động chính xác, tái hiện hiện tượng tự nhiên với mức độ an toàn cao. Đặc biệt, chiếc máy bay không bị rơi dù một phần lớp vỏ của nó đã bị cháy xém sau cú sét đánh.
Các kỹ sư cho biết khung máy bay được thiết kế để chịu đựng dòng điện lên đến 150.000 ampe, trong khi tia sét thông thường chỉ mang khoảng 30.000 ampe, đủ để phá hủy hầu hết các thiết bị điện tử.
Việc chiếc máy bay sống sót sau cú sét này không chỉ là một thành tích kỹ thuật mà còn khẳng định tính khả thi của ý tưởng sử dụng máy bay không người lái như một giải pháp thu sét chủ động và di động.
Tuy nhiên, mục tiêu của dự án không chỉ là bảo vệ các cơ sở hạ tầng quan trọng như nhà máy điện, sân bay, khu vực tổ chức sự kiện hay các giàn khoan ngoài khơi. NTT còn đang theo đuổi một giấc mơ lớn hơn: thu thập và lưu trữ năng lượng từ sét.
Mỗi tia sét chứa khoảng một tỷ Joule năng lượng, đủ để sạc đầy một chiếc xe điện nhiều lần. Nếu con người có thể thu hoạch một phần nhỏ từ 1,4 tỷ tia sét đánh xuống Trái Đất mỗi năm, lượng năng lượng này có thể chiếm khoảng 1,5% tổng lượng điện tiêu thụ toàn cầu, một con số không hề nhỏ.
Tuy nhiên, giấc mơ này hiện vẫn còn khá xa vời. Sét là nguồn năng lượng cực kỳ khó kiểm soát. Nó lan truyền gần như tức thời, khiến việc lưu trữ trở nên gần như bất khả thi với công nghệ pin hiện tại.
Hầu hết các loại pin hoặc tụ điện sẽ bị phát nổ nếu cố gắng hấp thụ năng lượng từ sét do dòng điện và điện áp quá cao. Việc nối thẳng sét vào lưới điện là điều không thể vì hệ thống sẽ bị quá tải ngay lập tức.
Mặc dù vậy, NTT và các nhà nghiên cứu khác vẫn tin rằng đây là một hướng đi cần tiếp tục khai thác, vì nếu có thể làm chủ được dòng năng lượng hoang dã từ trời cao, con người sẽ sở hữu một nguồn năng lượng tái tạo gần như vô hạn.
Hiện tại, ứng dụng thực tế và cấp thiết hơn của máy bay không người lái là bảo vệ tính mạng và tài sản. Ý tưởng về một mạng lưới thiết bị bay cơ động, có thể được triển khai ngay trước khi cơn bão đến, mang lại một bước ngoặt quan trọng trong công tác quản lý thiên tai.
Những chiếc “thu lôi bay” sẽ có khả năng tập trung vào những khu vực có nguy cơ cao nhất, ngăn chặn sét đánh vào các công trình nhạy cảm trước khi xảy ra thiệt hại. Khả năng này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu, khi thời tiết ngày càng cực đoan và tần suất, cường độ sét gia tăng ở nhiều nơi trên thế giới.
