Khí cầu có thể bay được bao xa?

Ngày 28/1, Bộ Tư lệnh Phòng không Bắc Mỹ (NORAD) phát hiện khí cầu Trung Quốc bay trên bầu trời Alaska và tiến hành theo dõi khi vật thể này bay vào không phận Canada rồi trở lại Mỹ. Các quan chức Mỹ không tiết lộ công khai về sự hiện diện của khí cầu cho đến ngày 2/2.

Tổng thống Joe Biden ra lệnh bắn hạ khí cầu vào ngày 1/2, nhưng Lầu Năm Góc khuyến nghị nên đợi đến khi có thể thực hiện trên mặt nước, nhằm đảm bảo dân thường không gặp nguy hiểm vì các mảnh vỡ rơi xuống mặt đất. Ngày 4/2, tiêm kích Mỹ dùng tên lửa bắn hạ khí cầu Trung Quốc khi nó bay ngoài khơi bờ biển Nam Carolina.

Theo Bộ Ngoại giao Trung Quốc thông báo hôm 3/2: "Khí cầu dân sự đến từ Trung Quốc phục vụ nghiên cứu khí tượng và các hoạt động khoa học khác. Do ảnh hưởng của gió tây và khả năng điều khiển hạn chế, khí cầu đã đi chệch hướng dự kiến".

Hoạt động của khí cầu Trung Quốc

Khí cầu Trung Quốc có kích thước tương đương 3 chiếc xe buýt. Nó có thể hoạt động trên tầng bình lưu, ở độ cao 24.000 - 36.500 m, theo James Flaten, nhà nghiên cứu tại Đại học Minnesota, từng làm việc với NASA để hướng dẫn học viên sử dụng khí cầu tầm cao. Nó có vẻ được thiết kế cho một nhiệm vụ dài hạn.

"Rõ ràng khí cầu trang bị các tấm pin mặt trời. Nó dự kiến bay trong thời gian dài và tự cấp điện", hãng tin NPR dẫn lời Flaten hôm 3/2.

NASA sử dụng những khí cầu tương tự để đưa các bộ thí nghiệm bay lên cao. Chúng có thể phình rộng khoảng 120 m và mang hàng hóa nặng tới hàng nghìn kg.Flaten cho biết, ở độ cao như vậy, các vật thể có xu hướng di chuyển theo phương ngang Tây - Đông và bám theo một vĩ độ cố định, vì vậy có thể Trung Quốc đã thả khí cầu trong lãnh thổ của mình. "Việc khí cầu từ Trung Quốc bay qua Mỹ không phải bất khả thi", ông nói.

"Khí cầu sẽ bay theo gió, thường thì chúng không phải là những thiết bị chạy bằng năng lượng theo phương ngang", Flaten bổ sung. Trong tầng bình lưu, các khí cầu có thể hoạt động theo cách không đoán trước được.

Tuy nhiên, Mỹ quan sát được khí cầu Trung Quốc trang bị những động cơ nhỏ và cánh quạt. Do đó, các quan chức nước này tin rằng Trung Quốc có thể phần nào điều khiển lộ trình bay của nó.

Có những loại khí cầu nào?

Có thể chia khí cầu thành 3 loại chính: loại dùng lửa để đốt nóng không khí bên trong và tạo sức nâng, loại dùng khí thuần túy (thường là heli hoặc hydro nhẹ hơn không khí), loại lai dùng không khí nóng và có thêm một ngăn chứa heli hoặc hydro ở trên cùng. Khí cầu lai và khí thuần túy được sử dụng nhiều cho những quãng đường xa vì đòi hỏi ít nhiên liệu hơn để duy trì trạng thái bay trong thời gian dài.

Giới chuyên gia đã sử dụng khí cầu suốt nhiều thập kỷ để tiến hành các nghiên cứu khoa học. Qua thời gian, khả năng và độ tin cậy của khí cầu tăng lên đáng kể. Chúng cung cấp giải pháp nghiên cứu khoa học chi phí thấp với thời gian bay dài hơn.

Khí cầu khoa học tiêu chuẩn của NASA làm bằng màng polyethylene. Vật liệu này chỉ dày 0,002 cm. Khí cầu tiêu chuẩn này hở phía dưới để cân bằng áp suất bên trong với môi trường xung quanh. Hệ thống gồm khí cầu, dù và kiện hàng chứa thiết bị để tiến hành các phép đo khoa học. 

Trong khi khí cầu tiêu chuẩn truyền thống có thời gian bay từ vài ngày đến vài giờ, khí cầu thời hạn dài của NASA thường đi qua các lục địa hay vòng quanh thế giới. Chuyến bay của chúng có thể kéo dài đến 3 tuần.

Ngoài ra, NASA cũng phát triển khí cầu thời hạn siêu dài. Loại khí cầu này làm bằng các vật liệu tiên tiến và sử dụng thiết kế hình quả bí ngô để thực hiện những chuyến bay lên tới 100 ngày. Chúng hoàn toàn kín và được điều áp để duy trì độ cao không đổi cả ngày lẫn đêm. Kiện hàng của khí cầu thời hạn siêu dài gồm hệ thống năng lượng mặt trời, bộ thu và phát sóng vô tuyến, máy tính, pin và các hệ thống khác cần thiết cho thí nghiệm khoa học.

Các khí cầu được phóng lên bằng cách bơm heli (chỉ bơm đầy một phần khí cầu) và thả với kiện hàng treo lơ lửng bên dưới. Khi khí cầu bay lên cao, khí heli sẽ nở ra và lấp đầy bên trong.

Sau khi các phép đo khoa học hoàn tất, trạm điều khiển phát lệnh vô tuyến để tách kiện hàng chứa thiết bị khỏi khí cầu. Kiện hàng nhẹ nhàng đáp xuống mặt đất nhờ một chiếc dù, sau đó có thể được thu hồi và tái sử dụng. Việc tách kiện hàng tạo ra một vết rách lớn trên khí cầu, giải phóng lượng heli còn lại. Khí cầu cũng rơi xuống đất, được thu hồi và vứt bỏ.