Cuộc tìm kiếm du lịch hàng không siêu thanh và chạy bằng nhiên liệu hydro

Cuộc tìm kiếm du lịch hàng không siêu thanh và chạy bằng nhiên liệu hydro

    Cuộc tìm kiếm du lịch hàng không siêu thanh và chạy bằng nhiên liệu hydro

    Sau khi loại máy bay Concorde ngừng hoạt động vào năm 2003, ngành công nghiệp hàng không đang nhen nhóm tham vọng về chuyến bay siêu thanh. Ảnh: agsaz, Shutterstock.com

    The quest for hypersonic and hydrogen-fueled air travel
     

    Mặc dù máy bay là nguyên nhân chính gây ra khủng hoảng khí hậu, nhưng đằng sau hậu trường, các nhà khoa học đang thiết kế những chiếc máy bay sạch hơn và nhanh hơn.

    Các máy bay chở khách ngày nay dựa trên các thiết kế về cơ bản giống nhau trong nhiều thập kỷ. Điều này có nghĩa là thời gian bay cũng thay đổi rất ít.

    Nhưng nếu mọi người có thể đi từ Paris đến New York trong vòng chưa đầy một giờ thì sao?

    Tham vọng cao ngất trời
    Đó là những gì mà dự án STRATOFLY đã đề xuất: một chiếc máy bay chở khách có tốc độ Mach 8—một chiếc máy bay siêu thanh có thể bay với tốc độ ít nhất 9.500 km/h, hoặc khoảng tám lần tốc độ âm thanh.

    "Đó sẽ là một thách thức thực sự," Nicole Viola, người điều phối STRATOFLY và là giáo sư tại Đại học Bách khoa Turin ở Ý cho biết. "Có thể chúng ta chưa sẵn sàng cho tốc độ Mach 8 ngay bây giờ. Nhưng tôi chắc chắn rằng tôi sẽ thấy một chiếc máy bay siêu thanh trong đời mình."

    Là một sáng kiến kéo dài ba năm bắt đầu từ năm 2018, STRATOFLY đã thiết kế một nguyên mẫu cho máy bay siêu thanh chạy bằng hydro có thể chở 300 hành khách.

    Những ý tưởng đầy tham vọng như thế này lại một lần nữa bước vào thế giới hàng không dân dụng. Các thiết kế, công nghệ và nhiên liệu mới đang được khám phá để làm cho máy bay bay nhanh hơn, bay cao hơn và ít ảnh hưởng đến môi trường hơn.

    Theo các nhà khoa học, mặc dù các công nghệ này có thể mất nhiều thập kỷ để đi vào hoạt động, nhưng điều quan trọng là phải mơ ước lớn ngay bây giờ.

    Không quá nhanh
    Thiết kế STRATOFLY đi kèm với nhiều thách thức về công nghệ. Nhưng một trong những điểm vướng mắc lớn nhất không phải là tạo ra một chiếc máy bay có thể bay nhanh mà là thiết kế một chiếc máy bay cũng có thể bay chậm.

    Viola nói: “Thách thức không nằm ở giai đoạn siêu thanh.

    Máy bay siêu thanh mà Viola và các đồng nghiệp của cô mơ ước không chỉ cần bay ở tốc độ cao mà còn phải cất cánh và hạ cánh ở vận tốc thấp hơn nhiều.

    Điều này tạo ra những thách thức thiết kế. Ví dụ, một động cơ có khả năng đạt tốc độ siêu âm không phải là lựa chọn tốt nhất cho tốc độ thấp hơn. Một động cơ siêu thanh cũng cần một cửa hút gió khổng lồ để "hít" không khí, vốn được trộn lẫn với hydro.

    Viola cho biết: “Khi tốc độ tăng lên, đầu vào cũng phát triển theo.

    Nhưng ở tốc độ thấp hơn, cần ít không khí hơn để hút vào động cơ. Điều này đòi hỏi các nhà khoa học phải thỏa hiệp trong thiết kế.

    Máy bay dài 94 mét có một cửa hút gió lớn ở mũi, có cửa trượt để điều chỉnh lượng khí nạp.

    Từ khi cất cánh đến tốc độ khoảng 5.000 km/h, sáu động cơ nhỏ hơn sẽ đảm nhiệm tất cả công việc. Trên vận tốc đó, một động cơ lớn kéo dài dọc theo đuôi sẽ đẩy máy bay về phía trước.

    Quay lại tương lai
    Đề xuất STRATOFLY chỉ là một khái niệm được thiết kế để chứng minh một chiếc máy bay siêu thanh có thể trông như thế nào. Nó cho phép các nhà nghiên cứu thử nghiệm và suy nghĩ về các công nghệ mới mà có thể mất nhiều thập kỷ để xây dựng thành công.

    Tuy nhiên, ngày nay ngành hàng không có thể đang quay trở lại với những chiếc máy bay chở khách siêu âm như chiếc Concorde nổi tiếng, đã phục vụ hơn 30 năm trước khi ngừng hoạt động vào năm 2003. Được sử dụng bởi Air France và British Airways, chiếc Concorde được biết đến nhiều nhất với Paris– Các tuyến New York và London–New York có thời gian di chuyển một chiều từ ba đến ba tiếng rưỡi.

    Boom Aerospace, một công ty của Mỹ, đã ký hợp đồng thiết kế siêu âm với United Airlines và American Airlines.

    Và chuyến bay siêu thanh đang thu hút sự chú ý ngoài hàng không dân dụng. Ngành công nghiệp vũ trụ đang chú ý đến công nghệ chế tạo tàu có thể cất cánh như máy bay, một sự phát triển có thể làm giảm nhu cầu phóng tên lửa đắt tiền.

    Viola nói: “Siêu thanh nằm ở đâu đó giữa hàng không và vũ trụ. "Vì vậy, cuối cùng, chúng ta sẽ thấy một trong những lĩnh vực đó sử dụng công nghệ."

    làm sạch không khí
    Nếu việc bay với tốc độ cao như vậy cuối cùng trở nên khả thi, thì một mục tiêu liên quan là hạn chế tác động đến môi trường. Ngày nay, ngành hàng không chiếm khoảng 2,5% lượng khí thải CO2 toàn cầu, một tỷ lệ phần trăm có nguy cơ tăng lên khi các chuyến bay nhanh hơn.

    Theo Giáo sư Bobby Sethi của Đại học Cranfield ở Anh, hydro có thể là giải pháp ở đây.

    Sethi cho biết: “Chúng tôi đã nghiên cứu hydro cho ngành hàng không trong một thời gian dài. "Tuy nhiên, chi phí đã làm giảm nhiệt tình từ lâu. Nhưng việc giới thiệu nó là một câu hỏi khi nào chứ không phải nếu."

    Anh ấy đã điều phối dự án ENABLEH2, dự án đã kiểm tra tiềm năng của hydro trong lĩnh vực hàng không trong hơn 4 năm tính đến tháng 11 năm ngoái.

    Theo Sethi, có rất nhiều điều thú vị về hydro.

    Nó là một trong những nguyên tố phong phú nhất trên Trái đất và nếu được tạo ra bằng năng lượng tái tạo thì sẽ không thải ra CO2. Ngoài ra, nghiên cứu ENABLEH2 cho thấy các hệ thống đốt hydro sẽ tạo ra lượng khí thải NOx, một loại khí nhà kính khác, thấp hơn so với dầu hỏa.

    Hơn nữa, máy bay chạy bằng hydro có thể bay quãng đường dài hơn so với máy bay chạy bằng điện, loại máy bay này có khả năng chỉ được sử dụng cho các chuyến bay tầm ngắn đến tầm trung.

    tuyến đường chuyển tiếp
    Nhưng sau đó là chi phí. Theo Sethi, hydro hoạt động khác với nhiên liệu hàng không thông thường, vì vậy các máy bay và một số sân bay sẽ cần được thiết kế lại hoàn toàn - quá trình chuyển đổi có thể mất khoảng 20 đến 30 năm.

    Ông nói: “Về mặt kỹ thuật, chúng tôi có thể thiết kế lại một chiếc máy bay hiện có, như chiếc Airbus A380, để sử dụng hydro. "Nhưng bạn sẽ cần phải lắp đặt các thùng chứa hydro trong máy bay. Chúng tôi không thể chỉ lưu trữ nhiên liệu trong cánh như hiện nay, điều này khiến mẫu máy bay không thể cạnh tranh với nhiên liệu thông thường hoặc nhiên liệu hàng không bền vững."

    Đó là lý do tại sao hầu hết các dự đoán đều thấy trước một giai đoạn trung gian khi ngành sử dụng nhiên liệu hàng không bền vững thay thế (SAF), thường được tạo ra từ các nguồn như sinh khối hoặc chất thải và tạo ra ít CO2 trong vòng đời hơn so với nhiên liệu máy bay thông thường.

    Tuy nhiên, theo Sethi, đó có thể không phải là con đường đúng đắn. Ông nói rằng SAF có thể trì hoãn đầu tư vào hydro.

    Theo ông, sẽ tốt hơn nếu tập trung vào việc thu hồi carbon từ khí thải hàng không trong giai đoạn trung gian và "đầu tư mạnh vào hydro để giảm thời gian chuyển đổi."

    Bất kể con đường đã chọn, chìa khóa cho Sethi là một tương lai lâu dài và bền vững cho ngành.

    Ông nói: “Hàng không có những lợi ích kinh tế và xã hội to lớn. "Nó đã làm giảm đáng kể thời gian vận chuyển trên toàn cầu và là động lực thúc đẩy tăng trưởng kinh tế, chẳng hạn như du lịch. Chúng ta không thể để điều đó bị hủy hoại."

    Zalo
    Hotline