Nhật Bản công bố công nghệ ô tô đệm từ trường

Một nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản thuộc phòng thí nghiệm Quantum Machine thuộc Viện khoa học công nghệ Okinawa vừa tạo ra giải pháp “xe bay” lơ lửng trên mặt đường đúng nghĩa đen, xe không cần động cơ đốt trong hay động cơ điện để vận hành.

Những chuyến tàu đệm từ siêu tốc, với công nghệ được viết tắt là maglev (magnetic levitation) đạt tốc độ lên trên 500 km/giờ, thậm chí con tàu L0 Series của Nhật còn đạt kỷ lục 603 km/giờ, đơn giản vì con tàu không có bánh, và nó cũng không chạm vào đường ray, từ đó triệt tiêu gần như hoàn toàn ma sát lăn, chỉ còn ma sát giữa thân vỏ con tàu với không khí.

Kỷ lục tàu đệm từ đang vận hành thương mại với vận tốc cao nhất là tuyến Thượng Hải (Trung Quốc) ứng dụng công nghệ Transrapid của Đức, chỉ mất 8 phút để di chuyển quãng đường 30,5 km.

“Xe bay” mới của người Nhật vận hành dựa trên quy tắc giống hệt. Chiếc xe được tạo ra từ vật liệu nghịch từ. Con đường trải nhựa phía dưới sẽ có những nam châm công suất cực lớn, tạo ra từ trường rất mạnh đẩy chiếc xe lơ lửng trong không khí. Chỉ cần một lực đẩy rất nhẹ, xe có thể chạy ở vận tốc cao, vì không có ma sát giữa bánh xe với mặt đường.

Vấn đề của tàu đệm từ là luôn cần nguồn điện để giữ từ trường nâng cả đoàn tàu khổng lồ lên khỏi bề mặt đường ray. Chỉ cần ngắt điện là tàu sẽ chạm đường ray. Để giải quyết bài toán này, các nhà khoa học đã cải tiến thiết kế tàu đệm từ, để chỉ cần nguồn điện ban đầu giúp chiếc ô tô lơ lửng khỏi mặt đường, sau đó vật liệu trên mặt đường sẽ giúp chiếc xe bay trong không khí. Nhờ vậy, xe chạy không cần động cơ điện hay động cơ xăng để tạo mô men xoắn giúp bánh xe lăn.

Các nhà khoa học Nhật Bản cũng ứng dụng một hỗn hợp tên là than chì nghiền. Thông qua quy trình xử lý hóa học, vật liệu này trộn than nghiền với sáp, rồi tạo ra những tấm khung, phía dưới là lưới nam châm để tạo ra từ trường. Những tấm vật liệu này tạo ra từ trường đủ mạnh để xe lơ lửng trong không khí. Từ trường vừa giữ xe lơ lửng để chạy ở tốc độ cao, vừa giữ xe không chệch khỏi đường.

Dĩ nhiên, công nghệ này muốn hiện thực hoá vẫn cần thêm thời gian. Kích thước xe lẫn đường đệm từ trong thử nghiệm nhỏ hơn so với kích thước ô tô hiện giờ. Ở kích thước thực tế, để tạo ra từ trường đủ mạnh giúp xe lơ lửng trong không khí, phải làm lạnh không gian để làm giảm động năng bề mặt. Nếu không giảm nhiệt độ của miền lượng tử, khó có thể tạo ra khả năng xe tự lơ lửng trong không khí.

Một vấn đề khác của ô tô lơ lửng ở kích thước thật là một hiện tượng gọi là giảm chấn xoáy, vortex damping. Một hệ thống dao động có xu hướng mất trạng thái do những yếu tố bên ngoài và theo thời gian. Ở trường hợp xe bay của người Nhật, phải tìm ra cách để than chì giữ được năng lượng khi ở trong từ trường mạnh.