Tàu đệm từ là gì?

Tàu đệm từ, còn gọi là tàu Maglev, bắt nguồn từ thuật ngữ “Magnetic Levitation” (nâng từ trường), là phương pháp sử dụng lực nâng từ trường để di chuyển tàu chạy mà không cần chạm đường ray. Với công nghệ Maglev, tàu di chuyển dọc theo đường ray bằng cách sử dụng nam châm để tạo lực nâng và lực đẩy.

Bạn biết rằng, nam châm có hai cực là cực bắc và cực nam. Cực bắc của nam châm này gần cực nam của nam châm khác, chúng sẽ hút nhau. Cực nam của nam châm này gần cực nam của nam châm khác (hoặc cực bắc gần cực bắc), chúng sẽ đẩy nhau. Đây là nguyên lý cơ bản đằng sau cách hoạt động của tàu đệm từ.

Tàu đệm từ hoạt động với hai bộ nam châm. Bộ nam châm thứ nhất dùng để nâng tàu lên. Bộ nam châm thứ hai dùng để đẩy và kéo tàu theo một hướng nhất định, tiến hay lùi. Tàu đệm từ sử dụng nam châm điện mạnh lắp ở cả hai bên thành toa tàu lẫn các thanh đường ray.

Vì tàu đệm từ nổi lơ lửng trên đường ray khi hoạt động nên nó có lợi thế là không có ma sát, nghĩa là không có lực cản làm chậm tàu. Việc không có ma sát giúp các đoàn tàu cao tốc Maglev di chuyển cực nhanh, giảm tiếng ồn nên hành khách cảm thấy thoải mái.

Tàu đệm từ phát triển theo thời gian

● 1902. Bằng sáng chế liên quan Maglev đầu tiên. Đó là bằng sáng chế Hoa Kỳ 714.851 (ngày 2/12/1902), được cấp cho Albert C. Albertson, về sử dụng lực nâng từ trường (lực đệm từ) để giảm một phần trọng lượng của bánh xe và sử dụng lực đẩy thông thường.

● 1904. Giáo sư, nhà khoa học người Mỹ Robert Hutchings Goddard viết một bài báo trình bày ý tưởng về tàu đệm từ. Đó là ý tưởng phát triển một đoàn tàu được đẩy bằng từ trường, không có ma sát trên đường ray, di chuyển với tốc độ cao.

● 1914. Kỹ sư người Mỹ gốc Pháp Emile Bachelet trình bày ý tưởng của mình về một phương tiện đệm từ và mô hình. Tháng 6/1914, một bài viết trên tạp chí Thụy Sĩ “Schwizer Familie” cho thấy một số thông tin và bức ảnh mô hình mẫu đầu tiên của Émile Bachelet. Bằng cách sử dụng lực hút và lực đẩy từ tính, Bachelet giải thích cách sắp xếp các nam châm trên đường ray và phương tiện để tạo ra từ trường, giúp nâng phương tiện lên “lơ lửng”, có thể được đẩy đi dễ dàng, không có ma sát cơ học. Bachelet giới thiệu nguyên mẫu này trong một cuộc triển lãm ở London năm 1914. Phát minh này là tiền thân của các công nghệ tàu đệm từ hiện đại.

● 1934. Kỹ sư người Đức Hermann Kemper năm 1933 thành công trong việc đưa ra khái niệm kỹ thuật sử dụng từ trường để nâng tàu lên trên đường ray, giảm ma sát, cho phép đạt tốc độ cao. Năm 1934, ông được trao bằng sáng chế của Đức số 643316 về phát minh phương tiện không bánh di chuyển dọc đường ray bằng cách sử dụng từ trường. Phát minh này là tiền đề dẫn đến sự phát triển Transrapid của Đức.

● 1968. Hai nhà vật lý người Mỹ Gordon Danby và James Powell tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven, New York, năm 1966 xuất bản bài báo trình bày một phương thức sử dụng nam châm siêu dẫn tạo ra từ trường để nâng và di chuyển đoàn tàu. Công nghệ đệm từ mà Powell và Danby phát triển, giúp tàu di chuyển nhanh hơn so với ô tô hoặc tàu hỏa truyền thống. Năm 1968, James Powell và Gordon Danby nhận được bằng sáng chế về tàu đệm từ.

● 1984. Tàu đệm từ thương mại đầu tiên trên thế giới xuất hiện ở Anh, khai trương ngày 16/8/1984. Tàu đệm từ chạy giữa ga sân bay Birmingham và ga đường sắt quốc tế Birmingham, tốc độ 40 km/giờ (25 dặm/giờ)! Hệ thống tàu này đã đóng cửa năm 1995.

● 2003. Tàu đệm từ hoạt động thương mại tốc độ nhanh nhất được khai trương. Đó là tàu đệm từ Thượng Hải, còn gọi là Shanghai Transrapid, tốc độ cao nhất 431 km/giờ (268 dặm/giờ). Đây là tàu đệm từ nhanh nhất trên thực tế đang hoạt động, nối sân bay quốc tế Phố Đông Thượng Hải với ngoại ô trung tâm Phố Đông của Thượng Hải, dài 30,5 km. Tuy nhiên, tốc độ trung bình của tàu khi hoạt động là 250 km/giờ.

● 2015. Tàu đệm từ nhanh nhất thế giới được ghi nhận là 603 km/giờ (375 dặm/giờ), đạt được tại Nhật Bản bởi tàu Maglev dòng L0 của JR Central vào ngày 21/4/2015. Kỷ lục này đạt được trên đường thử nghiệm Yamanashi dài 42,8 km. Tuy nhiên, kỷ lục nhanh nhất của tàu Maglev chỉ thực hiện thử nghiệm, trong thực tế không có tàu Maglev nào hoạt động thương mại ở tốc độ trên 500 km/giờ (310 dặm/giờ).

● Hiện nay, trên thế giới chỉ có 6 tuyến tàu đệm từ đang hoạt động, tất cả đều tập trung ở châu Á. Trong đó, 1 tàu ở Nhật Bản, 2 tàu ở Hàn Quốc và 3 tàu ở Trung Quốc.