Tàu cao tốc bay sát mặt đất

Các kỹ sư Nhật Bản đang phát triển một phương tiện giao thông mới, kết hợp tốc độ của tàu cao tốc với khả năng bay của máy bay, nhằm tạo ra cách di chuyển khác biệt. Mẫu phương tiện này được Đại học Tohoku công bố tại Hội thảo về Robot và Tự động hóa tổ chức ở Thượng Hải, Trung Quốc vào tuần trước. Theo thông tin do Discovery News đăng tải, đây là phiên bản thử nghiệm của một loại tàu cao tốc có thể bay nhờ sử dụng đệm không khí. Ý tưởng cốt lõi nằm ở việc đưa thân tàu lên khỏi mặt đất, giúp phương tiện di chuyển mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đường ray hoặc bề mặt bên dưới. Khi không còn tiếp xúc với mặt đất, chuyển động của phương tiện sẽ tránh được lực ma sát vốn thường cản trở các đoàn tàu cao tốc truyền thống. Nhờ giảm lực cản này, phương tiện được kỳ vọng đạt tốc độ lớn hơn trong cùng khoảng thời gian, đồng thời tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với tàu chạy trên đường ray. Về hình dáng, mẫu phương tiện mới trông giống một chiếc máy bay hơn là một đoàn tàu cao tốc thông thường, với thiết kế gồm sáu cánh và một đuôi. Các động cơ đẩy được bố trí để tạo lực giúp phương tiện tiến về phía trước, trong khi đệm không khí nâng phần thân lên khỏi mặt đất. Sự kết hợp giữa cánh, đuôi, động cơ đẩy và đệm không khí tạo nên một phương tiện lai, nằm giữa ranh giới của tàu hỏa và máy bay. Thiết kế này mở ra khả năng tạo ra phương tiện di chuyển nhanh hơn, bởi nó không chịu toàn bộ lực ma sát phát sinh khi bánh tàu tiếp xúc với đường ray. Mức tiêu thụ nhiên liệu cũng có thể giảm, vì động cơ không phải liên tục chống lại lực cản từ sự tiếp xúc trực tiếp giữa phương tiện và mặt đất. Tuy nhiên, lợi thế về tốc độ và nhiên liệu đi kèm những thách thức kỹ thuật mà các đoàn tàu thông thường không phải đối mặt ở mức tương tự. Khó khăn lớn nhất là phương tiện có thể bị liệng, bổ nhào hoặc bay trệch, những hiện tượng quen thuộc trong quá trình vận hành máy bay. Khi thân tàu không bám chắc vào đường ray, việc duy trì hướng chuyển động ổn định sẽ trở nên phức tạp hơn nhiều. Phần dưới của thân phương tiện vì thế khó giữ được tư thế song song với mặt đất, đặc biệt khi phương tiện thay đổi tốc độ hoặc gặp tác động làm mất cân bằng. Nguy cơ mất ổn định khiến mẫu tàu lai không thể đơn giản vận hành như một đoàn tàu cao tốc thông thường, dù nó vẫn được định hướng di chuyển trên một tuyến cố định. Các kỹ sư phải tìm cách kiểm soát thân phương tiện, hạn chế những chuyển động nghiêng, chúi hoặc lệch khỏi quỹ đạo dự kiến. Bài toán này đòi hỏi thiết kế vừa tận dụng được khả năng nâng của đệm không khí, vừa duy trì sự ổn định cần thiết cho giao thông tốc độ cao. Một giải pháp được đề xuất là cho phương tiện di chuyển trong hệ thống đường ray có hình chữ U, thay vì chạy trên một mặt đường ray phẳng như tàu hỏa truyền thống. Kết cấu bao quanh này có thể hỗ trợ giữ thân phương tiện trong tư thế ổn định hơn, đồng thời hạn chế nguy cơ phương tiện nghiêng hoặc bay chệch khỏi tuyến. Với đường ray hình chữ U, mẫu tàu có thể kết hợp ưu điểm giảm ma sát cùng khả năng kiểm soát hướng di chuyển trong một không gian định sẵn. Dù mới dừng ở phiên bản mẫu được giới thiệu tại hội thảo, phương tiện của Đại học Tohoku cho thấy các kỹ sư đang tìm kiếm hướng phát triển khác cho giao thông tốc độ cao. Mô hình này chưa xóa bỏ những rủi ro vốn gắn với máy bay, nhưng lại đưa chúng vào một phương tiện được thiết kế để bay sát mặt đất. Tàu cao tốc dùng đệm không khí vì vậy trở thành ý tưởng đáng chú ý, nhờ kết hợp tốc độ, hiệu quả nhiên liệu và yêu cầu ổn định trong cùng một thiết kế.