Công nghệ chuyên chở "siêu tốc" Hyperloop: Thực tiễn hay viển vông?

Chủ Nhật, 06/08/2017, 08:50

Thời gian qua, từ khóa "Hyperloop" bỗng trở nên nóng hơn bao giờ hết trên các diễn đàn công nghệ, ẩn chứa hàm ý về những dấu hiệu đầu tiên của một cuộc cách mạng hoàn toàn mới.

Hyperloop là hệ thống giao thông tốc độ cao, lần đầu được khởi xướng bởi tỷ phú Elon Musk. Bên trong đường ống áp suất thấp, các phương tiện chở người và hàng hóa có thể phóng đi nhờ đệm không khí tạo ra bởi máy nén khí giúp giảm ma sát đến mức tối đa.

Những yếu tố này giúp tàu có thể di chuyển với vận tốc gấp đôi máy bay chở khách thông thường, không bao giờ gặp tai nạn, tiết giảm đáng kể chi phí năng lượng, và hoạt động 24/24 bất chấp mọi điều kiện thời tiết.

Công nghệ Hyperloop đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà đầu tư với nhiều đơn vị khởi nghiệp mới nổi, điển hình là Hyperloop Transportation Technologies (HTT) và Hyperloop One (HO), hứa hẹn cách mạng toàn bộ lĩnh vực vận tải đương thời.

Các đơn vị này đều đang nỗ lực xây dựng hệ thống ống thử nghiệm riêng, đồng thời thông báo đặt quan hệ đối tác với nhiều công ty công nghệ hàng đầu nhằm hiện thực hóa ý tưởng Hyperloop.

Di chuyển siêu tốc

Với những ý tưởng táo bạo đi trước thời đại như đưa tên lửa tư nhân lên vũ trụ, phủ sóng Internet toàn cầu hay định cư trên sao Hỏa, tỷ phú Elon Musk (CEO của 3 công ty công nghệ Tesla Motors, SpaceX và PayPal) đã khiến truyền thông thế giới luôn ở trong trạng thái... ngỡ ngàng.

Khi Elon Musk lần đầu tiên công bố Hyperloop - dự án với công nghệ giao thông vận tải siêu tốc trên mặt đất - qua tài liệu dày gần 60 trang, đã có rất nhiều ý kiến trái chiều được đưa ra cùng với những hoài nghi về công nghệ "thần thánh" này. Những phác thảo ban đầu về bản Hyperloop thuộc dự án xây dựng tuyến đường từ khu vực Los Angeles đến vịnh San Francisco (Mỹ).

Các toa tàu Hyperloop được nâng lên nhờ lớp đệm không khí dầy khoảng 0,5-1,3mm bên dưới, đồng thời di chuyển và lèo lái bằng các luồng khí cực mạnh khác thổi ra ở hai đầu tàu.

Theo đó, Hyperloop có thể đưa hành khách vượt quãng đường 560km từ Los Angeles đến San Francisco trong vỏn vẹn 30 phút. Như vậy, hành khách sẽ được "phóng đi" với vận tốc trung bình 970km/h, trong khi tốc độ tối đa Hyperloop có thể đạt được khoảng 1.200km/h.

Ý tưởng về "đoàn tàu siêu tốc đi qua ống" thực ra đã xuất hiện cách nay hơn một thế kỷ. Elon Musk dựa trên ý tưởng này, sửa đổi một vài yếu tố kỹ thuật để dự án khả thi và chi phí thấp hơn. Hyperloop cũng là cái tên Elon Musk nghĩ ra, bởi ông giải thích phương tiện này sẽ đi theo một vòng tròn khép kín và có thể... vượt qua tốc độ âm thanh trong không khí.

Elon Musk so sánh Hyperloop là tổng hợp của phản lực siêu thanh Concorde, một súng điện từ và trò chơi khúc côn cầu trên không. Đường ống có thể đặt nổi trên mặt đất cũng như ngầm dưới lòng đất.

Theo Elon Musk, công nghệ Hyperloop hướng đến việc tạo ra một hệ thống vận tải giá rẻ, tốc độ cao cho khoảng cách vừa phải. Các ống Hyperloop cũng được lắp đặt các tấm pin mặt trời trên nóc, cho phép hệ thống tự sạc cũng như sử dụng năng lượng sạch để hoạt động. Với những đặc điểm ưu việt như vậy, việc Hyperloop được đón nhận sẽ là điều hiển nhiên.

Để triển khai ý tưởng, Elon Musk đã thành lập Hyperloop Transportation Technologies (HTT) - công ty vận tải sẽ thiết kế và vận hành hệ thống Hyperloop đầu tiên. HTT hiện xây dựng một đường ống dài 8 km, và thiết kế ống phóng cũng như hệ thống tàu chở khách.

Dự án bắt đầu triển khai xây dựng từ đầu năm 2016, và sẽ tiến hành các hoạt động chạy thử nghiệm vào cuối năm nay. Nếu thử nghiệm thành công, các dự án trên thực tế sẽ được triển khai trước năm 2020. Hyperloop có lợi thế so với máy bay ở những chặng ngắn bởi thời gian bay chỉ chiếm một phần khá nhỏ trong tổng thời gian đi lại vì những thủ tục phức tạp tại sân bay.

Hyperloop cũng sẽ cạnh tranh gay gắt với hệ thống đường bộ cao tốc nhờ tốc độ gấp nhiều lần. Hành khách có thể sống ở ngoại thành cách trung tâm hàng trăm km và chỉ mất vài phút để tới chỗ làm thay vì vài tiếng lái xe trên cao tốc.

Trong tài liệu thiết kế sơ bộ của Hyperloop được Musk công bố, ông đã tìm cách giải quyết rào cản lớn nhất của giao thông tốc độ cao là kiểm soát ma sát và lực cản không khí theo nguyên lý "khúc côn cầu trên không" - trò chơi sử dụng mặt bàn có độ ma sát thấp với hai người chơi ghi điểm bằng cách dùng tay cầm đẩy đĩa nhựa di chuyển trên bàn.

Để tăng tốc độ của đĩa nhựa, bàn của trò chơi này thường làm bằng vật liệu trơn hoặc có đệm không khí (nhờ quạt thổi khí qua các lỗ nhỏ trên mặt bàn).

Từ đây, các toa tàu Hyperloop với đường kính khoảng 2,23m cũng được gắn bên dưới một lớp "ván trượt" kim loại, có các lỗ nhỏ để thổi không khí qua. Khi đó, tàu được nâng lên nhờ lớp đệm không khí dầy khoảng 0,5-1,3mm bên dưới, đồng thời di chuyển và lèo lái bằng các luồng khí cực mạnh khác thổi ra ở hai đầu tàu.

Ngoài ra, máy nén khí cũng khiến áp suất phía trước mũi tàu giảm đáng kể, tạo thành môi trường gần chân không giúp loại bỏ phần lớn lực cản không khí. Hyperloop cũng có các nam châm điện.

Nhờ lực cảm ứng điện từ, con tàu sẽ được đẩy về phía trước với vận tốc của viên đạn. Lực nam châm cũng được điều chỉnh để tăng tốc trên đường thẳng và giảm tốc khi tới nhà ga, giống như một "ván trượt". Do tàu không tiếp xúc trực tiếp với đường ray, nên ma sát còn lại là giữa tàu và môi trường xung quanh.

Vì vậy, Elon Musk thiết kế tàu chạy trong các đường ống có áp suất chỉ bằng 1/6 áp suất khí quyển trên sao Hỏa để giảm ma sát đáng kể, cho phép nâng tốc độ lý thuyết của đoàn tàu lên hàng ngàn km một giờ và giảm mức tiêu thụ năng lượng.

Hyperloop - dự án với công nghệ giao thông vận tải siêu tốc trên mặt đất - lần đầu được khởi xướng bởi tỷ phú Elon Musk.

Một cuộc cách mạng mới?

Elon Musk tính toán rằng dù vận tốc cao nhưng Hyperloop vẫn đảm bảo không vượt tốc độ âm thanh (khi không cần thiết) bởi áp suất thấp và nóng bên trong ống cho tốc độ truyền âm nhanh hơn bình thường. Điều này giúp hành khách không chịu sóng xung kích khi vượt bức tường âm thanh.

Ngoài ra, để giảm bớt những tác động tiêu cực của tốc độ cao lên hành khách, thiết kế của Musk còn hạn chế tối đa các lộ trình gấp khúc hay lối rẽ. Bên cạnh đó, tuyến đường dành riêng cho Hyperloop được xây dựng bằng bê tông cốt thép, cao hơn mặt đất khoảng 6-30m tùy địa hình.

Điều này giúp hệ thống không chiếm quá nhiều mặt bằng, ít ảnh hưởng đến môi trường xung quanh và hạn chế thiệt hại khi động đất.

Rất nhiều người xem ý tưởng của Elon Musk là viển vông bởi hệ thống quá khó để vận hành và kỳ công. Thế nên, giấc mơ Hyperloop sẽ còn nằm trên giấy ít nhất đến năm 2030.

Thế nhưng trái với dự đoán, phát kiến mới của Elon Musk có thể sớm trở thành hiện thực nhờ sự nỗ lực không ngừng của HTT. Vừa qua, đơn vị này đã ký thỏa thuận mang công nghệ đến Slovakia để kết nối tuyến giao thông Bratislava với Vienna và Budapest.

Ngoài HTT, công ty Hyperloop One cũng đang cạnh tranh gay gắt trong lĩnh vực Hyperloop. HO đã ký thỏa thuận với các đại lý vận tải và các tuyến đường tại Dubai sau khi khả năng ứng dụng công nghệ Hyperloop sẽ được kiểm chứng tại cảng Jebel Ali của Dubai. Hệ thống được ước tính sẽ giảm thời gian hành trình từ Dubai đến Riyadh còn 48 phút và từ Dubai đến Doha còn 23 phút.

HO cũng đã thực hiện thử nghiệm động cơ của hệ thống Hyperloop trên đoạn đường ray có chiều dài 1km tại sa mạc Nevada. Theo tiết lộ của công ty, hệ thống chuyên chở có tốc độ lên đến 483km/h.

Cuộc thử nghiệm báo hiệu cho sự khởi đầu của hệ thống chuyên chở Hyperloop. Chưa hết, HO đang xem xét ba đường ống Hyperloop đầu tiên tại châu Âu, cụ thể là các tuyến từ London đến Edinburgh, Liverpool đến Glasgow và Cardiff tới Glasgow.

Thậm chí, Hyperloop One và một nhóm cố vấn cũng đang xem xét sáu tuyến đường khác trên khắp châu Âu. Công ty cho biết sẽ có hơn 500 nhân viên làm việc trong lĩnh vực công nghệ để đưa ra giải pháp tối ưu nhất cho các chuyến hành trình vào cuối năm 2017 này.

Hyperloop được dự đoán sẽ khởi phát cuộc cách mạng mới của thế kỷ 21, nhưng phải đối mặt với không ít khó khăn. Ngoài trở ngại trong việc giải phóng mặt bằng, thu hồi đất để xây dựng, những người thiết kế Hyperloop còn phải lưu ý đến việc làm rào chắn để bảo vệ hệ thống đường ống, cũng như đảm bảo an toàn cho dân cư xung quanh.

Nhiều người còn e ngại, việc di chuyển bằng "những viên nang" hẹp và kín, nằm bên trong đường hầm thép dài hun hút có thể mang lại cảm giác không mấy dễ chịu cho hành khách, dù Elon Musk đã trấn an rằng với tốc độ của Hyperloop thì cảm giác khi đi tàu chỉ tương tự như... đi máy bay bình thường.

Cuối cùng, chủ đề gây tranh cãi nhiều nhất có lẽ là dự toán chi phí ban đầu của Hyperloop. Việc xây dựng một hệ thống vận tải công nghệ cao hoàn toàn mới liệu có thực sự khả thi chỉ với vài chục tỷ USD?

Anh Lâm