Bên cạnh mẫu máy bay không người lái (UAS) lớn nhất, bay cao nhất và có thời gian bay dài nhất Global Observer thì mới đây, công ty phát triển công nghệ hàng không và năng lượng AeroVironment đã đặt thêm một bước tiến mới trong lĩnh vực hàng không với chiếc máy bay siêu nhỏ Nano Hummingbird. Khác với các UAS thường thấy, Nano Hummingbird rất giống với một chú chim ruồi thật sự bởi nó bay bằng cách vỗ cánh và sử dụng một nguồn điện độc lập thay vì dùng động cơ đẩy. Mặc dù có cách thức hoạt động đặc biệt như vậy nhưng AeroViroment cho biết họ đã thành công trong việc điều khiển máy bay một cách linh hoạt.


Nguyên mẫu hoàn tất của Nano Hummingbird được chế tạo bằng tay. Nano Hummingbird có sải cánh dài 16 cm, nặng chỉ 19 gram - nhẹ hơn trọng lượng của một viên pin AA. Mặc dù có kích thước khá bé nhưng nhóm phát triển UAS của AeroVironment đã cố gắng trang bị đầy đủ các hệ thống cần thiết cho hoạt động của máy bay như pin, mô-tơ, hệ thống giao tiếp và cả một chiếc camera quan sát.

Do có cấu tạo và cách thức hoạt động không khác một chú chim thật, Nano Hummingbird có thể bay tại chỗ, bay từ dưới lên trên hoặc lộn nhào theo phương thẳng đứng, bay sang ngang, tới và lui, theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ, bay vòng tròn 360 độ. Tất cả đều được thực hiện thông qua một bộ điều khiển từ xa.

Phần vỏ bảo vệ của Nano Hummingbird được thiết kế đặc biệt để nó trông giống một chú chim ruồi thật. Phần vỏ này có thể tháo rời và thay thế.

Bước tiến mới của AeroVironment đã hoàn tất giai đoạn 2 của chương trình thiết kế và chế tạo nguyên mẫu máy bay không người lái giống chim ruồi Nan Air Vehicle kí kết cùng cơ quan phát triển các giải pháp phòng thủ DARPA.

Để đáp ứng các yêu cầu đặt ra theo bản hợp đồng với DARPA thì AeroVironment cần phải:

• Chứng minh khả năng bay lượn chính xác của máy bay trong bán kính 2 m với thời gian là 1 phút;
• Chứng minh tính ổn định khi bay của UAS trong điều kiện gió mạnh, máy bay vẫn có thể bay tại chỗ và chịu được sức gió 2 m/s thổi từ 2 bên mà không bị lệch hướng theo chiều gió (giới hạn độ lệch dưới 1 m);
• Chứng minh khả nay bay lượn liên tục trong vòng 8 phút mà không cần đến nguồn năng lượng bên ngoài;
• Chứng minh khả năng kiểm soát, chuyển đổi giữa các trạng thái bay như bay tại chỗ sau đó tăng tốc hướng tới và bay giật lùi để trở lại trạng thái ban đầu;
• Chứng minh khả năng bay từ ngoài trời vào trong nhà và ngược lại thông qua các cánh cửa có kích thước trung bình;
• Chứng minh khả năng bay chúi mũi tầm thấp trong nhà với điều kiện phi công điều khiển phải thực hiện các thao tác từ xa, chỉ quan sát qua camera tích hợp trên Nano Hummingbird;
• Chứng minh khả năng điều khiển máy bay bay tại chỗ và tiến nhanh lên phía trước với phần thân và cánh đã được ngụy trang giống chim ruồi.

AeroVironment cho biết Nano Hummingbird không chỉ đáp ứng đầy đủ các điều kiện trên mà còn có thể thực hiện được nhiều hơn những yêu cầu đặt ra.

Khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu đang là những mối quan tâm lớn nhất của cả thế giới hiện nay về tương lai của trái đất và loài người. Sự khai thác và sử dụng quá mức nguồn nhiên liệu hóa thạch vào cuối thế kỷ 20 đã khiến trữ lượng của chúng giảm nhanh và nhiều đến mức báo động, đồng thời gây nên hiện tượng ấm lên toàn cầu. Với tính hình đó, nhiều nguồn năng lượng mới, sạch và dễ tái tạo hơn đã được nghiên cứu và phát triển như sức nước, sức gió, ánh nắng mặt trời, sóng biển.... Các công nghệ này, một số đã đi vào ứng dụng thực tế, còn lại vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, do đó dù ít hay nhiều con người vẫn đang phải phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đây tại Mỹ cho biết trong khoảng 20 - 40 năm nữa, con người có thể thay thế hoàn toàn năng lượng hóa thạch bằng các dạng năng lượng tái tạo được, từ đó xây dựng một thế giới xanh, sạch hơn.

Nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm chuyên gia đến từ 2 trường đại học lớn là California - Davis và đại học Standford, Mỹ với 2 đồng tác giả là Mark Z.Jacobson và Mark Delucci. Nghiên cứu gồm 2 phần, có mục tiêu không chỉ đánh giá các công nghệ cần thiết, mà còn xem xét đến khía cạnh chi phí và những yêu cầu về nguyên liệu để sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo được.

Kết quả của nghiên cứu đã vẽ lên một bức tranh về thế giới, trong đó điện là yếu tố then chốt cho mọi hoạt động của con người, với 90% sản lượng điện được sản sinh từ gió và ánh sáng mặt trời. 10% còn lại được đóng góp bởi nhiệt năng trái đất (geothermal), thủy điện, sóng biển và thủy triều. Đối với nhu cầu vận chuyển đi lại của người dân, ôtô, xe máy, tàu thuyền và xe lửa sẽ được vận hành bằng điện và khí hydro trong khi máy bay sẽ được bơm đầy hydro lỏng. Các quá trình sản xuất công nghiệp và thương mại cũng sẽ sử dụng 2 nguồn năng lượng này để hoạt động. Trong các gia đình, lò sưởi điện sẽ thay thế lò sưởi gas và than đá, trong khi mặt trời sẽ đun nóng nguồn nước dùng.

Theo Jacobson "Nhóm nghiên cứu muốn đánh giá những yếu tố cần thiết để thay thế toàn bộ cơ sở hạ tầng năng lượng hiện nay bằng các nguồn năng lượng sạch bền vững trong khoảng 20 - 40 năm nữa". Để đạt được mục tiêu trên, chúng ta phải bảo đảm rằng đến năm 2030, toàn bộ năng lượng của thế giới được cung cấp từ gió, nước và ánh sáng mặt trời. 20 năm sau, tức năm 2050, cơ sở hạ tầng dựa trên nhiên liệu hóa thạch sẽ được thay thế hoàn toàn. Khi thành công, dự án sẽ cứu sống sinh mạng của hàng triệu người do giảm mức độ ô nhiễm môi trường, đồng thời sẽ giảm 30% nhu cầu năng lượng của thế giới.

Ý tưởng là thế, song việc triển khai còn gặp một số vấn đề. Đầu tiên là sự khác nhau giữa các nguồn năng lượng, ví dụ như gió và ánh sáng mặt trời. Mặt trời phát nhiệt nhiều nhất vào ban ngày, trong khi cường độ gió lại mạnh hơn về đêm. Do đó, 2 nguồn năng lượng này có thể được nhập lại thành một hệ thống duy nhất, hỗ tương nhau, với thủy điện sẽ đóng vai trò phụ trợ khi chuyển giao giữa 2 thời điểm. Bên cạnh đó, tính chất khác nhau về địa lý cũng là một trở ngại không nhỏ. Tại những vùng ít gió hoặc ít nắng, chúng ta không thể triển khai các nhà máy sản xuất điện được mà phải dẫn năng lượng từ những vùng "màu mỡ" hơn. "Với hệ thống sử dụng 100% sức gió, nước và mặt trời, chúng ta không thể sử dụng các phương pháp bình thường để đáp ứng nhu cầu năng lượng. Chúng ta phải xây dựng những hệ thống "siêu mạng lưới" với phạm vi phủ sóng xa và khả năng quản lý tốt để điều chuyển năng lượng giữa các vùng", dẫn lời Delucci.

Mặc dù một số dạng năng lượng như thủy điện, gió hay ánh sáng mặt trời đã được áp dụng vào thực tế, nhưng ngoại trừ thủy điện, tỷ lệ % năng lượng cung cấp bởi các nguồn năng lượng mới này vẫn còn rất thấp. 20 - 40 năm không hẳn là dài, nhưng nó đòi hỏi một sự thay đổi trên diện rộng với sự nỗ lực của không chỉ 1, 2 quốc gia mà của toàn thế giới. Mặc dù vậy, một trái đất xanh, sạch, phát triển bền vững là mong muốn của cả nhân loại, và khi con người đồng lòng chung sức, không có gì là không thể.

Với những ai đã từng sống ở vùng khí hậu ôn và hàn đới thì không có gì khó khăn và nguy hiểm bằng việc lái xe giữa mùa đông trên con đường đóng băng trơn trợt. Trong đợt bão tuyết vừa qua ở Mỹ và Châu Âu, nhiều vụ tai nạn giao thông đã xảy ra do người lái mất quyền kiểm soát phương tiện vì đường quá trơn. Từ thực tế này, nhiều nhà nghiên cứu đã đưa ra những ý tưởng xây dựng hệ thống đường thông minh, sử dụng năng lượng mặt trời để sưởi ấm toàn bộ mặt đường, qua đó không những khắc phục tình trạng đóng băng vào mùa đông mà còn cung cấp năng lượng cho các mục đích khác.

Ý tưởng đầu tiên là của Scott Brusaw - một kỹ sư điện 53 tuổi đến từ Idaho, muốn thay toàn bộ vật liệu bê tông dùng làm đường hiện nay bằng kính siêu cứng. Như thế, toàn bộ con đường sẽ trở thành 1 tấm thu năng lượng mặt trời khổng lồ, và nhiệt lượng tích tụ được sẽ sử dụng để vận hành các thiết bị sưởi ấm đặt bên dưới mặt đường. Theo Scott, nguồn năng lượng có được ngoài việc sưởi ấm mặt đường còn có thể được cung cấp cho hệ thống đèn giao thông, đèn báo hiệu và là nguồn sạc cho các phương tiện chạy điện. Ông tự tin cho biết, nếu ý tưởng này được chấp nhận, nó có thể trờ thành 1 giải pháp năng lượng sạch, giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và ít gây ô nhiễm môi trường.

Mặc dù nhận được sự quan tâm từ chính quyền liên bang, Scott cũng gặp phải 3 vấn đề cần phải giải quyết là: làm sao chế tạo được vật liệu kính có tính chất tương tự như bê tông, chi phí cho dự án và liệu với dòng lưu thông dày đặc như hiện nay, mặt đường có thể hấp thụ đủ lượng năng lượng mặt trời cần thiết? Hiện nay, Scott đang làm việc với các nhà nghiên cứu về kính thuộc đại học Dayton and Penn để phát triển chất liệu kính siêu cứng.


Scott Brusaw không phải là người duy nhất nghĩ đến ý tưởng "đường thông minh". Tại Viện bách khoa Worcester, Massachusetts, kỹ sư dân dụng Rajib Mallick lại có 1 ý tưởng khác để sản sinh năng lượng từ mặt đường. Với sự giúp đỡ của Tổ chức khoa học quốc gia và Trung tâm công nghệ Masachusetts, Rajib và các đồng sự đang bước vào giai đoạn phát triển và thử nghiệm các loại mặt đường hấp thụ nhiệt có độ bền cao.

Một trong những ý tưởng của nhóm nghiên cứu là đặt những ống dài đường kính 12,5 mm có chứa chất lỏng chống đông phía dưới mặt đường. Vào mùa nóng, dung dịch này sẽ hấp thụ nhiệt năng và được trữ trong những buồng kín không thoát nhiệt. Đến mùa đông, nó sẽ được bơm vào đường ống dẫn để làm tan chảy băng và tuyết trên đường. Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, 55 m đường ống có chi phí lắp đặt là 12.500 USD, phí bảo dưỡng hàng năm là 1.000 USD, và sẽ sản sinh ra 1 lượng điện năng đủ cung cấp cho 55 căn nhà trong 1 tháng. Như vậy, vốn đầu tư sẽ được thu hồi chỉ sau 6 năm và lợi ích thu được là rất đáng kể.

Nhà kính là một giải pháp hữu hiệu để bạn có thể trồng nhiều vụ mùa trong suốt cả năm. Tuy nhiên, nhiệt độ tăng cao bất thường, bức xạ mặt trời cộng với sự thiếu hụt về áp suất hơi nước có thể gây ra những vấn đề cho cây trồng trong những tháng hè. Các giải pháp thông thường như lắp màng tạo bóng râm lại tốn nhân lực và giảm chất lượng ánh sáng trong khu vực trồng trọt. Vì vậy, công ty Sunarc Canada mới đây đã phát triển một hệ thống tạo bóng mát bằng bọt lỏng mô phỏng sự che phủ của mây trên bầu trời cho nhà kính. Khi bọt lỏng lọc ánh nắng, nó sẽ giảm bớt các bức xạ mặt trời và điều khiển nhiệt độ nhưng vẫn không làm mất đi quang phổ ánh sáng cần thiết cho quá trình quang hợp của cây.


Các tấm che được làm từ 2 lớp polyethylene và ở giữa 2 lớp này, bọt sẽ được bơm vào khi cần. Càng bơm nhiều bọt thì mức độ bao phủ bóng râm càng lớn. Một hệ thống cảm biến đóng vai trò kiểm soát môi trường vi khí hậu bên trong khu vực canh tác sẽ điều chỉnh bọt và vòi phun đáp ứng với từng điều kiện khác nhau. Bên cạnh đó, phần mềm cũng được lập trình để kiểm soát và vận hành hệ thống qua một máy tính từ xa.

Công nghệ trên mang lại nhiều cấp độ điều hòa với tỉ lệ bóng râm từ 20 đến 45%. Vào ban đêm hay trong nhưng ngày trời lạnh u ám, bọt sẽ được rút khỏi các tấm che trên mái và từ các mặt nhà kính sau đó đổ vào một bể chứa. Với nhiều cấp độ điều hòa, hệ thống cho phép cây sinh trưởng dưới tỉ lệ bóng râm 20-25% vào buổi sáng/chiều và tỉ lệ bóng râm sẽ nhiều hơn vào giữa ngày với 30-35%. Qua kiểm chứng, bọt lỏng cho thấy khả năng làm giảm nhiệt độ trong nhà kính lên đến 6% so với các giải pháp che phủ thông thường. Điều này rất quan trọng bởi nhiều loài thực vật sẽ ngừng quá trình quang hợp tại những thời điểm nóng nhất trong ngày do ứng suất nhiệt.

Hệ thống của Sunarc đã được thử nghiệm trong thời gian hơn 2 năm với các vụ mùa cà chua và tiêu ngọt bên cạnh hệ thống tạo bóng mát bằng màng che thông thường. Các nhà nghiên cứu đã thu thập dữ liệu về 2 môi trường vi khí hậu: 1. Bên trong nhà kính bao gồm các chỉ số về bức xạ mặt trời, nhiệt độ không khí và độ ẩm. 2. Nhiệt độ dưới lá, giữa thân cây và sự thông thoáng gió.

Theo kết quả thu được từ quá trình thử nghiệm, công nghệ đã cho thấy những lợi ích bằng việc tăng độ ẩm lên 12% trong nhà kính, giảm tần số hoạt động của hệ thống thông hơi trên mái và kéo dài thời gian giữ mát của thân cây sau khi ngừng tạo bóng râm. Qua đó, Sunarc cho rằng sản lượng vụ mùa sẽ tăng từ 10 đến 20% nếu sử dụng công nghệ bọt lỏng thay vì các giải pháp tạo bóng râm thông thường.

Paladi (Pd) là một kim loại xuất hiện trên rất nhiều sản phẩm khác nhau. Nó chủ yếu được sử dụng để chế tạo vật liệu nội xúc tác dành cho các bộ chuyển đổi xúc tác trên xe hơi và có mặt trên hầu hết các thiết bị điện tử. Với nhu cầu ngày càng tăng cao cộng với việc Paladi là một kim loại hiếm nên giá của nó hiện nay vào khoảng 800$/ounce tương đương 15,7 triệu đồng Việt Nam cho mỗi 28,35 gram. Vì vậy, các nhà nghiên cứu Nhật Bản mới đây đã sử dụng công nghệ nano và thuật giả kim để tạo nên một hợp kim mới với đặc tính y hệt Paladi.


Giáo sư Hiroshi Kitagawa đến từ đại học Kyoto cùng các cộng sự cho biết công nghệ nano mà họ sử dụng cho phép kết hợp giữa Rhodi (Rh) và bạc (Ag) để tạo ra hợp kim. Sau khi làm tan chảy ở nhiệt độ cao, Rhodi và bạc thường không trộn lẫn vào nhau và vẫn giữ sự tách biệt giống như dầu mỏ nổi trên nước. Để trộn lẫn, họ tạo ra một dung dịch chứa lượng Rhodi và bạc ngang bằng sau đó tiến hành "phun" từ từ vào nhau. Dưới tác động nhiệt của cồn nóng, Rhodi và bạc sẽ trộn lẫn một cách vững chắc ở cấp độ nguyên tử. Rhodi, Paladi và bạc có số electron lần lượt là 45, 46 và 47. Số lượng electron sẽ quyết định đặc tính hóa học của kim loại và theo giáo sư Hiroshi, quỹ đạo của electron trong nguyên tử Rhodi và bạc có thể kết hợp để tạo ra quỹ đạo tương tự của các electron trong nguyên tử Paladi. Suy ra, hợp kim Rhodi-bạc sẽ có đặc tính tương đương Paladi.

Đây là một phát hiện quan trọng bởi trữ lượng Paladi lớn nhất hiện nay chỉ tập trung chủ yếu tại Nga và châu Phi. Vừa qua, bộ công nghiệp Nhật Bản cũng đã lên danh sách 31 kim loại hiếm bao gồm cả Paladi và Lithi là 2 kim loại đang được sử dụng trong nhiều sản phẩm công nghiệp như thiết bị điện tử và pin. Trong 31 kim loại được liệt kê thì có 17 kim loại được xem là tài nguyên hiếm của Trái Đất. Nhật là một đất nước nghèo tài nguyên nên đa phần nguyên liệu vẫn phải nhập từ Trung Quốc và vì vậy, phát hiện mới của giáo sư Hiroshi sẽ giúp Nhật Bản bớt đi phụ thuộc vào các nước khác đối với nguồn cung cấp kim loại hiếm.