Từ tiếng hát cá voi tới con tàu lượn sóng

Chuyển động sóng lên xuống làm vây cá chuyển động khiến tàu lượn sóng tiến về phía trước

Những con “cá Ông” này như ta thấy tại dinh Vạn Thủy Tú, Phan Thiết hay Bảo tàng Hải dương học Nha Trang là những sinh vật to lớn, dài tới 12-15m và thường cứu người khi gặp nạn. Còn Joe thích thú tiếng hát của cá, nhất là khi nó gọi bạn tình, nên anh rủ Bob, người bạn hàng xóm cùng nghĩ cách ghi và truyền đi tiếng hát của cá. 

Một chiếc thuyền kayak nhỏ bé, một lọ dùng để đựng dưa chuột muối nay biến thành một cái hộp kín nước chứa chiếc micro để truyền tiếng hát..., đó là những đồ chơi tài tử của hai kỹ sư đã nhiều năm làm ăn trong Thung lũng Silicon lừng danh...

Nhiều lần cảnh sát biển khu vực báo động khi bắt gặp con thuyền không người này vật vờ trên sóng, trên thuyền có vài ba dụng cụ nên tưởng như có người đã bị đuối nước. Nhưng, những điều mà Joe và Bob thu được không phải là tiếng hát du dương mà là những tiếng rào rào như thịt rán cùng rất nhiều tạp âm.

Thì ra muốn ghi được tiếng hát cá voi phải có phương tiện đi xa bờ hơn nữa, tức phải có một cái phao thả neo giữa biển, mà chuyện đó không đơn giản, tất cả phải cần khá nhiều năng lượng. Đề tài này được nêu ra trong những ngày hội “bia bọt” cùng bạn bè.

Chả là Joe đã lập một câu lạc bộ tại nhà để đón tiếp bạn bè từ đất liền bay ra Hawaii nghỉ hè. Trong một buổi vui vẻ đó, một anh bạn tên là Derek Hine - một nhà sáng chế, kỹ sư trong công nghiệp hàng không vũ trụ - lóe lên một ý tưởng: tại sao không dùng động năng của chính sóng biển làm chuyển động và cấp năng lượng ngay cho chính cái phao này?

 Một chiếc tàu lượn sóng (Ảnh: Geo Matching.com)

Tàu lượn sóng ra đời 

Chắc các bạn đã trông thấy những chiếc tàu lượn trong phim ảnh (glider).Đó là những chiếc máy bay nhỏ không có động cơ, bay lượn trên bầu trời nhờ sức nâng động học của không khí. Mặc dù nhỏ nhắn như chiếc ván trượt sóng, chúng tôi cũng gọi đó là tàu lượn sóng (wave glider) vì nó chuyển động giống như tàu lượn nhưng trên biển cả.

Từ lâu, khi nói tới năng lượng sóng người ta thường nghĩ cách sử dụng bằng cách biến động năng của sóng thành điện rồi từ đó dùng chạy máy móc, tàu thuyền... Có lẽ không phải là người chuyên nghiên cứu sóng biển nên gia đình Hine không bị ảnh hưởng của lối mòn suy nghĩ như mọi người.

Gọi là gia đình Hine vì đây là hai bố con, ông bố Derek như ta đã biết, còn người con là Roger - một chàng trai tốt nghiệp Đại học Stanford, kỹ sư lập trình, thích thú sáng chế như ông bố và ham thích lặn biển.

Roger mua ngay một bể cá cảnh to tướng đặt trong phòng ngủ làm bể thí nghiệm phát minh nghe chừng rất đơn giản này: dùng chính động năng của sóng làm cho các cánh của tàu lượn sóng chuyển động về phía trước như hình vẽ.

Vào một ngày đẹp trời, cả năm người đàn ông không còn trẻ trung gì chụm đầu quanh bể cá cảnh để nghe Roger thuyết trình về phát minh này. Sóng được tạo trong bể cá, qua khung kính mọi người nhìn thấy cái phao nhấp nhô theo mực nước sẽ kéo cái cánh ở dưới nước, khu vực tĩnh lặng hơn, đập lên đập xuống như cánh bướm làm con tàu đi tới dù chậm rãi.

Phát minh này được thực hiện hai năm sau những cố gắng không thành công của Joe nhằm ghi lại tiếng hát cá voi. Nhận thấy phát minh này có khả năng kinh doanh cao, vào tháng 1-2007, một công ty mới ra đời lấy tên là Liquid Robotics, tức nghề robot dưới nước, với nhà sáng chế Roger làm CEO, tổng giám đốc điều hành đầu tiên với hai bộ phận, một tại Hòn Lớn Hawaii, một trong đất liền ở Thung lũng Mặt Trời bang California, Hoa Kỳ. 

Từ mô hình giản đơn trong bể cá cảnh tới chiếc tàu lượn sóng thế hệ thứ ba SV3 vào năm 2013 là cả một bước tiến dài. Nhìn vào hình vẽ các bạn sẽ thấy trên cái ván giống như ván trượt nước ngoài Mũi Né, Phan Thiết, dài chưa tới 3m, rộng chưa tới 70cm mà “nhét” đủ thứ.

Trước hết, con tàu này hoạt động 7/24/365, tức suốt ngày, suốt tuần, suốt năm không ngưng nghỉ, không thải ra gì cả vì dùng năng lượng sóng và ánh nắng mặt trời.

Tuy chạy chậm, 2 hải lý/giờ khi chỉ dựa vào sóng và thêm chân vịt dùng pin mặt trời thì thêm được một chút, 2-3 hải lý/giờ nhưng việc đo đạc thí nghiệm đâu cần chạy nhanh mà đôi khi cần tĩnh tại một chỗ. Nó tự chạy theo chương trình đã cài đặt trước hay điều khiển liên tục thông qua Internet bằng máy tính hay điện thoại di động.

Điều quan trọng của tàu lượn sóng là tải trọng có ích, tức những thiết bị nó mang theo để thực hiện các chức trách khác nhau: do thám tàu ngầm địch, đo tình trạng biến đổi khí hậu, thực hiện các cuộc thăm dò dầu khí bằng địa vật lý...

Các tải trọng đó được sắp xếp thành module hợp lý và là nguồn tiêu khá tốn năng lượng. Khối pin Lithi-Ion 980Wh đủ cung cấp cho khối tải trọng tiêu thụ công suất tối đa tới 400W và nặng tới 45kg. Khối tải trọng chia làm hai nhóm, đặt trong hốc phía mũi và hốc phía đuôi của ván phao.

Món đồ chơi to kềnh mới toanh! 

Đó là nhận xét chung có tính hài hước của mọi giới trước những chiếc tàu lượn sóng xuất xưởng mà con số tính được cho tới nay gần 300 chiếc.

Nhờ những tiến bộ không ngừng của công nghệ vi mạch, như cái chip nhỏ bé mà Intel sản xuất tại TP.HCM và sẽ cung cấp cho 80% nhu cầu toàn thế giới, cái ván lượn sóng trông như món đồ chơi vài trăm nghìn đôla nhưng đã là một trung tâm máy tính, một trạm đo đạc đại dương, một vũ khí đáng sợ trên biển cả. 

Chả thế mà trong hội đồng của Công ty Liquid Robotics có mặt những nhân vật như nguyên tư lệnh Hạm đội 7 Thái Bình Dương - đô đốc Archie Clemins nhằm phát triển theo hướng quân sự, còn nhà du hành vũ trụ Mỹ gốc Trung Quốc Edward Lu phụ trách tìm kiếm các ứng dụng mới và hãng dịch vụ dầu khí hàng đầu thế giới Schlumber đã liên doanh với Liquid Robotics nhằm ứng dụng trong nghề khai thác dầu và bảo vệ môi trường biển.

Nhưng khách hàng ngay từ những ngày đầu tiên của Liquid Robotics ngoài hải quân Mỹ là Cục Hải dương và khí tượng NOAA với một trạm tại vùng Seattle. Ngay sau liên doanh, ngành dầu khí đã mau chóng áp dụng tàu lượn sóng trong các dự án mà ta có thể kể ra sau đây:

- Hãng Royal Dutch Shell dùng tàu lượn sóng gắn các sensor thủy âm để thực hiện các đo đạc thăm dò thay vì phải dùng tàu kéo theo các cáp quang đo địa chấn với khá nhiều nhân công.

- Hãng Chevron dùng tàu lượn sóng ngoài khơi Úc để thu thập dữ liệu về nước biển trước khi đào bới để đặt đường ống dưới đáy biển.

- Hãng Total đang dùng những thiết bị này để đo cường độ dòng chảy ngoài khơi Uruguay trước khi đo địa chấn để vẽ bản đồ các mỏ dầu.

Như vậy có thể cho rằng tàu lượn sóng góp phần thúc đẩy việc khai thác các nhiên liệu hóa thạch làm tăng các hiện tượng biến đổi khí hậu, nhưng mặt khác đó là công cụ tuyệt vời để đo đạc hải dương, hàm lượng CO2, lượng pH của nước, tình trạng sinh học biển... một công cụ mạnh mẽ góp phần bảo vệ môi trường.

Những chi phí cho các dịch vụ này không đáng kể nếu tính toán chi li. Thuê một con tàu khảo sát phải mất 10.000-100.000 đôla/ngày. Dùng một trạm đo đạc thả phao ở vùng nước sâu giá rẻ hơn nhưng một năm cũng phải tốn 200.000-1 triệu đôla.

Trong khi đó, khách hàng có thể mua đứt một chiếc tàu lượn sóng giá khoảng 200.000 đôla hoặc thuê một ngày 1.000-3.000 đôla. 

Ngày 20-11-2012, tàu lượn sóng lập kỷ lục về quãng đường mà một chiếc tàu không người lái đã thực hiện được. Trong gần một năm trời, xuất phát từ Sunnyvale bang California, tàu mang tên “Papa Mau” - tên một thổ dân Hawaii - đã tới Úc sau khi đã vượt 9.000 hải lý, tức 17.000km!

Còn Joe Rizzi, người mê tiếng hát cá voi, đã thỏa lòng mong ước vì anh đã có hẳn một công ty chuyên nghiên cứu về vấn đề này, đồng thời vẫn nằm trong hội đồng quản trị Liquid Robotics.

Công ty đã thu hút nhiều người tài: từ vị trí chủ tịch Công ty Sun Microsystems lừng danh tại Thung lũng Silicon, Bill Vass trở về làm chủ tịch và tổng giám đốc điều hành (CEO) của Liquid Robotics, một công ty với tham vọng làm cuộc cách mạng trong việc đo đạc thông tin trên đại dương dựa trên nền tàu lượn sóng Wave Glider.

Một số công ty đầu tư mạo hiểm đang đổ tiền vào sự nghiệp này.