Cuộc chạy đua khinh khí cầu không gian
David HamblingBBC
Future
·
4 tháng 8 2018
Trong tương lai gần:
du khách thích thú nhìn ra cửa khoang tàu bay xa ngoài Trái Đất, hướng đến bầu
trời đêm lấp lánh ánh sao và đường cong xanh thẳm bên dưới.
Tuy nhiên, đây không
phải là tàu vũ trụ, mà là "khinh khí cầu cận không gian". Thiết bị
này vừa được phóng ở Mông Cổ, không phải Houston. Và các du khách là người
Trung Quốc.
Những khí cầu này là
"mặt trận mới trên cao".
Vào năm 1958, người
Nga khiến cả thế giới kinh ngạc khi phóng vệ tinh Sputnik đầu tiên lên vũ trụ.
Người Mỹ vội vàng
thành lập Nasa để chạy đua vào vũ trụ và trở thành cường quốc không gian ưu
việt trên thế giới.
Vệ tinh cực kỳ quan
trọng trong thông tin liên lạc, quan trắc thời tiết, định hướng và nhiều lĩnh
vực khác. Nhưng 60 năm sau thời Sputnik, khí cầu bay cao đang thách thức vệ
tinh.
Khinh khí cầu có vị
trí thuận lợi để truyền thông hoặc quan trắc ở độ cao khoảng 30km, thấp hơn vệ
tinh rất nhiều. Chúng chỉ tốn một phần chi phí rất nhỏ, và không giống với vệ
tinh, người ta có thể dễ dàng đưa chúng đưa trở lại Trái Đất để nâng cấp hay
sửa chữa.
Nasa tiên phong với
khinh khí cầu ở tầng bình lưu trong thập niên 1950, ngày nay cơ quan này sử
dụng chúng cho nghiên cứu khí quyển, quan sát Trát Đất và khám phá các loại tia
trong vũ trụ.
Các khí cầu có kích cỡ
khổng lồ - một số lớn gấp bảy lần kích cỡ của Thánh đường St Paul của London -
làm hoàn toàn từ nhựa với độ dày cỡ chiếc bánh sandwich và được thổi đầy khí
helium.
Điểm yếu là chúng chỉ
có thể bay theo gió; trong vài năm qua, bước đột phá quan trọng là chúng ta đã
nắm được cách điều khiển hướng bay của khí cầu.
"Chúng tôi đang
học một lĩnh vực định hướng hoàn toàn mới," Jeffrey Manber, CEO của công
ty không gian từ Mỹ có tên Nanocracks, nói. "Với tôi, những gì đang diễn
ra bây giờ là quay lại những ngày tuyệt vời khi ta giong buồm theo hướng gió và
dõi theo các vì sao - đó là quay trở về tương lai."
"Con mắt mới" trên bầu trời
Vùng khí quyển trên
cao gọi là tầng bình lưu vì nó "phân tầng", nghĩa là chia thành rất
nhiều lớp khác nhau, gió thổi theo nhiều hướng khác nhau ở độ cao khác nhau.
Về lý thuyết, và cùng
với thông tin về thời tiết, khí cầu có thể bay bất cứ hướng nào theo ý muốn chỉ
bằng cách di chuyển chúng lên đúng độ cao và để chúng bay theo gió.
Dự án Loon, thuộc công
ty mẹ của Google là Alphabet, là một trong những dự án đầu tiên tận dụng những
luồng gió đối lập này với khí cầu bay cao để cung cấp thiết bị liên lạc ở những
vùng xa xôi hay khu vực bị thảm họa.
Kế hoạch ban đầu là
một loạt khí cầu bay theo luồng gió lớn, nhưng các nhà nghiên cứu phát hiện ra
khí cầu có thể đứng tại chỗ bằng cách sử dụng các luồng gió đối lập ở độ cao
khác nhau.
Các thuật toán tinh tế
nhờ vào việc máy tính tự học (machine-learning) có thể thay đổi độ cao và bắt
đúng luồng gió.
Dự án Loon đã cung cấp
internet cho 300.000 người ở Puerto Rico sau khi cơn bão Maria hủy hoại cơ sở
hạ tầng ở nơi này vào năm 2017. Điều này chứng tỏ ý tưởng này khả thi, dù nó
vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm.
Công ty World View, có
trụ sở ở Tucson, dự kiến sử dụng khí cầu của họ có tên gọi Stratollites, không
chỉ là thiết bị chuyển tiếp liên lạc mà còn là nền tảng giám sát. BBC Future đã
ghé thăm cơ sở của họ vào năm 2016.
"Ứng dụng thì vô
tận, từ việc liên tục giám sát các cánh rừng để cảnh báo cho lực lượng phản ứng
nhanh ngay khi có đám cháy, đến việc quan sát những vùng xa xôi của đại dương
để chống hải tặc trên biển, hay theo dõi sức khỏe cánh đồng theo thời gian
thực," Angelica DeLuccia Morrissey từ công ty World View nhận định.
Ba năm trước, World
View nghe như một giấc mơ, nhưng sau một loạt những chuyến bay thử nghiệm ngày
càng tham vọng, công ty đã có được hợp đồng với chính phủ và khách hàng thương
mại. Cộng đồng quân sự coi Stratollites là con mắt mới trên bầu trời.
"Chúng tôi nghĩ
điều này có tiềm năng trở thành nhân tố bước ngoặt với chúng tôi," Đô đốc
Kurt Tidd, chỉ huy Bộ Tư lệnh Miền Nam Hoa Kỳ, cho biết sau hàng loạt chuyến
bay thử thành công khí cầu Stratollite. "Một nền tảng giám sát tuyệt vời,
bền bỉ và lâu dài."
Công nghệ tương tự
cũng có thể giúp quan trắc thời tiết theo thời gian thực, chẳng hạn như cung
cấp góc nhìn cận cảnh của một cơn bão từ trên cao.
Cơ quan Khí quyển và
Đại dương Hoa Kỳ đang tỏ ra thích thú với công nghệ này.
Khí cầu Stratollites
hiện thời chở theo khoảng 50kg thiết bị, và chúng có thể vận hành vĩnh viễn nhờ
có pin mặt trời, đủ năng lượng để vận hành radar hoặc truyền tải thông tin mạnh
mẽ.
Những khí cầu lớn hơn
có khả năng chở khối lượng hàng lớn hơn đang được sản xuất. Kế hoạch dài hạn
hơn bao gồm du lịch cận vũ trụ và vận tải hàng hoá. Khi xong nhiệm vụ, khí cầu
Stratollite sẽ bay đến điểm tập kết và bung dù để rơi xuống mặt đất.
Công nghệ tương tự
cũng được sử dụng để vận tải hàng cứu trợ hoặc hàng hóa đến nơi xa xôi ở bất cứ
đâu trên Trái Đất.
Trung Quốc trong cuộc chạy đua
Giờ đây ngày càng có
nhiều cạnh tranh, và sự cạnh tranh đó đến từ Trung Quốc.
Công ty KuangChi
Science (KC), được thành lập ở Thâm Quyến từ 2010, là hãng chuyên về phi thuyền
và công nghệ viễn thông. Công ty đang phát triển khí cầu du lịch và phiên bản
định hướng bằng gió trên tầng bình lưu của riêng mình.
"Mối tập trung
ban đầu ở Trung Quốc là viễn thông và viễn thám, với những khách hàng gồm các
đô thị tìm cách kết nối khí cầu Traveller vào hệ thống Thành phố Thông
minh," Zhou Fei, lãnh đạo phòng nghiên cứu phát triển của công ty KC Space
nói. Ông cho biết chi phí sẽ chỉ tốn từ khoảng một phần mười cho đến một phần
trăm so với hệ thống vệ tinh tương đương.
Traveller sẽ mang theo
một khoang gồm sáu hành khách lên tầng bình lưu. Tháng 10 năm ngoái, KuangChi
đã phóng một khí cầu chở theo một chú rùa đến độ cao 21km và đưa khí cầu trở về
an toàn. Điều này có thể hứa hẹn những chuyến bay có hành khách vào năm 2021,
với giá từ 96.000 đô la Mỹ một vé.
Fei cho biết khí cầu
Traveller cũng có thể là nền tảng "phóng tàu thứ cấp".
Điều này có nghĩa là
đưa một tên lửa lên cao khỏi bầu khí quyển Trái Đất, từ đó nó có thể phóng một
tên lửa nhỏ bay xa vào quỹ đạo dễ dàng hơn so với bay từ mực nước biển. Cách
làm này có thể hữu ích cho thị trường vệ tinh nhỏ CubeStats đang phát triển.
"Một trong những
chén thánh của thế giới là liệu bạn có thể giảm chi phí phóng tên lửa CubeSat
nhỏ vào quỹ đạo không," Jeffrey Manber, người sở hữu công ty Nanoracks
đang làm việc với KC trong chương trình khí cầu Traveller, nói.
Khí cầu có thể phóng
thiết bị xuống dưới. Năm 2017, một nhóm từ Học viện Khoa học Trung Quốc đã chỉ
huy đợt phóng hai thiết bị bay từ khí cầu ở tầng bình lưu xuống, biến khí cầu
này thành sân bay di động ở trên không.
Thiết kế này có thể
được sử dụng trong các nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn, với cảm biến trên khí cầu xác
định địa điểm khả thi và thả thiết bị bay để có góc nhìn cận cảnh hơn. Họ tin
rằng khí cầu có thể chở theo hàng trăm thiết bị bay drone.
Quân đội Trung Quốc
cũng đang để mắt đến vùng "cận không gian". Không ai kiểm soát khu
vực này - và - khí cầu bình lưu cung cấp một giải pháp chi phí thấp cho giám
sát quân đội và những ứng dụng khác. Điều này có thể dẫn đến hàng loạt hợp đồng
quân sự.
Sau khi tàu Sputnik
của Nga cho thế giới thấy vệ tinh có khả năng làm được những gì, người Mỹ đã
qua mặt họ trong cuộc chạy đua vào không gian.
Ngày càng nhiều khí
cầu bình lưu được sử dụng cho du lịch cận không gian, viễn thông và giám sát có
vẻ sẽ xuất hiện trong tương lai gần. Cuộc chạy đua vào vùng cận không gian đã
bắt đầu, và dù người Mỹ hiện vẫn đang dẫn đầu, thì Trung Quốc đang bắt kịp, rất
nhanh.
