Sét là một trong những hiện tượng tự nhiên vừa hùng vĩ vừa nguy hiểm nhất, theo đó, con người từ lâu đã chỉ biết tránh né, phòng ngừa và tìm cách bảo vệ mình hỏi thiên tượng này. Thế nhưng giờ đây, các nhà khoa học Nhật Bản đã đạt đến một cột mốc hoàn toàn mới: họ không chỉ đối mặt với sét mà còn… triệu hồi nó theo ý muốn.
Và công cụ được sử dụng để thực hiện kỳ tích này không phải là một thiết bị viễn tưởng, mà là một chiếc máy bay không người lái, hay chính xác hơn thì đó là một “cột thu lôi biết bay” được kết nối với mặt đất bằng dây dẫn kim loại, có khả năng bay sát vào mây giông và dẫn đường cho sét đánh.
Thành tựu mang tính lịch sử này không chỉ mở ra hướng mới trong bảo vệ cơ sở hạ tầng khỏi thiên tai, mà còn khơi gợi tham vọng lâu đời: thu năng lượng từ bầu trời.
Thí nghiệm vừa được công bố gần đây bởi Tập đoàn Viễn thông Nippon (NTT) tại Nhật Bản đã đánh dấu lần đầu tiên trên thế giới con người có thể sử dụng máy bay không người lái để dẫn dụ tia sét một cách có chủ đích.
Vào một ngày giông bão tháng 12 năm ngoái, các kỹ sư đã phóng một chiếc máy bay nhỏ bay lên độ cao 300 mét, nơi những đám mây đen đang cuộn xoáy. Chiếc máy bay, được nối với mặt đất bằng dây dẫn điện, lơ lửng lặng lẽ trong không khí cho đến khi sét đánh thẳng xuống, tạo ra ánh chớp xanh điện kèm theo tiếng nổ mạnh đến mức làm tan chảy lớp bảo vệ của nó.
Dù bị tổn thương, nhưng chiếc máy bay vẫn tiếp tục bay, chứng minh sự bền bỉ của hệ thống và sự chính xác trong tính toán của các kỹ sư.
Mỗi năm, sét gây thiệt hại hàng tỷ đô la trên toàn thế giới và ảnh hưởng đến hàng nghìn sinh mạng. Riêng tại Nhật Bản, ước tính sét gây tổn thất lên tới 1,4 tỷ đô la mỗi năm. Sét có thể đánh vào bất kỳ đâu, từ cánh đồng hẻo lánh đến các khu công nghiệp công nghệ cao khiến việc dự đoán và bảo vệ trở nên khó khăn.
Các hệ thống thu lôi truyền thống chỉ hoạt động hiệu quả trong phạm vi cố định và không thể triển khai đến những địa điểm có địa hình phức tạp như các trang trại gió ngoài khơi hay các sân vận động lớn.
Điều này đã thúc đẩy NTT nghiên cứu và phát triển một giải pháp táo bạo hơn: đưa thiết bị thu sét lên trời để chủ động tiếp cận nguồn nguy hiểm.
Trung tâm của hệ thống mới này là một chiếc máy bay không người lái đa cánh quạt, được bọc bên trong lồng Faraday (một cấu trúc bảo vệ khỏi điện trường) và được trang bị các ăng-ten nhọn để "mời gọi" tia sét.
Máy bay được nối với mặt đất bằng dây dẫn dài 300 mét, đóng vai trò là kênh truyền điện an toàn. Hệ thống hoạt động dựa vào cảm biến đặt trên mặt đất, phát hiện các biến động điện trường báo hiệu sét sắp xảy ra.
Khi điều kiện đủ, máy bay sẽ được điều khiển bay lên gần các đám mây tích điện. Tại thời điểm điện áp đạt ngưỡng, hệ thống sẽ nối dây dẫn với mặt đất có điện trở thấp, tạo ra một lối đi hấp dẫn cho các điện tích trong khí quyển – và sét sẽ đánh xuống đúng nơi đã định.
Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ thống có thể hoạt động một cách chính xác, tái hiện hiện tượng tự nhiên với độ an toàn cao. Đáng chú ý, chiếc máy bay không bị rơi sau cú sét đánh, dù một phần lớp vỏ của nó đã bị cháy xém.
Các kỹ sư cho biết khung máy bay đã được thiết kế để chịu được xung điện lên tới 150.000 ampe, trong khi một tia sét thông thường chỉ mang khoảng 30.000 ampe, đủ để phá hủy phần lớn thiết bị điện tử.
Việc sống sót sau cú đánh này không chỉ là thành tích về mặt kỹ thuật, mà còn củng cố tính khả thi của ý tưởng sử dụng máy bay không người lái như một giải pháp thu sét chủ động và cơ động.
Nhưng mục tiêu của dự án không dừng lại ở việc bảo vệ các cơ sở hạ tầng quan trọng như nhà máy điện, sân bay, địa điểm 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 cú 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 trong tổng số 1,4 tỷ tia sét đánh xuống Trái Đất mỗi năm, thì lượng điện đó có thể tương đương 1,5% tiêu thụ điện năng toàn cầu, một con số không thể xem nhẹ.
Tuy nhiên, giấc mơ này hiện vẫn còn xa vời. Sét là nguồn năng lượng cực kỳ khó kiểm soát. Nó truyền đi gần như tức thì, khiến việc lưu trữ trở nên gần như bất khả thi với các công nghệ pin hiện tại.
Đa số 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 tưởng bởi hệ thống sẽ bị quá tải ngay lập tức.
Dù vậy, NTT và các nhà nghiên cứu khác vẫn tin rằng đây là một hướng đi cần tiếp tục khai thác, bởi nếu có thể làm chủ được dòng năng lượng hoang dại từ trời cao, loài người sẽ có trong tay một nguồn năng lượng tái tạo gần như vô tận.
Trong hiện tại, ứng dụng thực tế và cấp bách hơn của máy bay không người lái vẫn là bảo vệ tính mạng và tài sản. Ý tưởng về một mạng lưới thiết bị bay cơ động, có thể triển khai ngay trước khi cơn bão kéo đến, mang lại một bước ngoặt trong quản lý thiên tai.
Những chiếc “thu lôi bay” sẽ có khả năng tập trung vào khu vực có nguy cơ cao nhất, ngăn chặn sét đánh vào các cấu trúc nhạy cảm trước khi hậu quả xảy ra. Khả năng này đặc biệt hữu ích trong bối cảnh biến đổi khí hậu khiến thời tiết ngày càng cực đoan, với tần suất và cường độ sét ngày càng gia tăng ở nhiều khu vực trên thế giới.
Lấy link