Từ đôi cánh Icarus đến máy bay phản lực: Những dấu mốc ngàn năm chinh phục bầu trời

• Khám phá những công trình bí mật thời Chiến tranh Lạnh
• Kiệt tác “The Adoration” được truy tìm sau nửa thế kỷ
• Hy Lạp không chỉ có thần thoại

Có rất nhiều giai thoại không tưởng, nhưng cũng có không ít câu chuyện nhuốm màu thần bí.

Một vòng huyền tích

Tích xưa kể lại, năm 1646, Tiến sĩ Trần Quốc Khái (sau đổi tên thành Lê Công Hành) đi sứ Trung Hoa. Tại đây, triều đình phương Bắc thử tài sứ Việt đã dụ ông lên một cái lầu cao vừa dựng. Khi ông vừa lên đến nơi, quân sĩ Trung Hoa bèn rút, phá sạch cầu thang. 

Không chịu thua chí người phương Bắc, ông buộc lọng vào người, nhảy từ trên lầu cao xuống đất. Quần thần, quân sĩ Trung Hoa thấy vậy ngạc nhiên lắm, truyền tai nhau "Sứ thần phương Nam biết bay".

Lịch sử Trung Hoa, Ấn Độ và châu Âu thời kỳ Trung cổ cũng ghi chép giai thoại về những người từng thử nhảy từ lầu cao xuống đất, gắn trên mình lông vũ hoặc cánh tự chế với hy vọng có thể được bay như loài chim. Trong số đó, câu chuyện nổi tiếng nhất được kể đến trong thần thoại Hy Lạp.

Cha con Daedalus và Icarus đã chế tạo ra một đôi cánh từ sáp và lông vũ. Icarus đã thoát khỏi đảo Crete nhờ đôi cánh đó, nhưng lại quên lời cha "đừng bay quá gần mặt trời". Icarus bay ngày càng cao, khiến sáp bị nung chảy, đôi cánh rời ra. Icarus rơi xuống biển chết đuối.

Được câu chuyện về Icarus truyền cảm hứng, nhiều nhà khoa học như Abbas ibn Firnas của xứ Andalusia ở thế kỷ thứ 9, hay mục sư Eilmer vùng Malmesbury (Anh) vào thế kỷ 11 cũng thử gắn cánh và lông vũ vào chân, rồi nhảy từ trên lầu cao xuống. 

Không có ghi chép nào về kết quả thí nghiệm, nhưng những người khác thực hiện cú nhảy tương tự thường bị thương rất nặng, thậm chí tử vong.

Tại Trung Hoa cổ đại, sau khi thất bại với cánh và lông vũ, người ta chuyển sang sử dụng diều. Nguyên Hoàng Đầu, Hoàng tử nhà Bắc Ngụy (thế kỷ thứ 6 sau Công nguyên) từng làm một con diều lớn với hy vọng có thể kéo người lên nhưng không thành công.

Sau này, thú chơi diều du nhập sang Nhật Bản. Không có ghi chép nào về người Nhật thử bay bằng diều cũng như kết quả những cuộc thử nghiệm, nhưng cuốn Sách về diều của David Pelham (xuất bản năm 1976) ghi Nhật Bản từng cấm mọi thử nghiệm đưa người bay bằng diều.

Bên cạnh diều, con người từng chế tạo ra chong chóng và đèn trời, đều là những đồ vật có thể bay được. Ở thời điểm hàng trăm năm trước, hạn chế về công nghệ chưa thể khiến các nhà khoa học tạo ra một thiết bị đủ lớn và chi tiết đến mức có thể chở người bay lên không trung. Tuy nhiên, ý tưởng về chúng chính là cơ sở để chế tạo máy bay trực thăng và khinh khí cầu sau này.

Làm thế nào để con người có thể bay lên không trung? Đến thế kỷ 17, nhà khoa học Ý Francesco Lana de Terzi đưa ra một lý thuyết: Muốn bay lên, phải chế tạo được những thiết bị nhẹ hơn không khí. Lý thuyết của Terzi được hiện thực hóa sau đó 1 thế kỷ, khi anh em nhà Montgolfier trở thành những người đầu tiên chế tạo thành công khinh khí cầu.

Anh em nhà Mongolfier đốt nóng không khí để không khí bên trong khí cầu trở nên rất nhẹ, qua đó có thể nâng bổng cả khinh khí cầu lên. Sau thành công của anh em nhà Montgolfier, một cuộc đua thực hiện những chuyến bay chở người bằng khinh khí cầu đã diễn ra tại châu Âu cuối thế kỷ 18. Họ cải tiến khinh khí cầu bằng cách sử dụng những loại khí nhẹ, như hydro hoặc khí gas để dễ bay lên hơn.

Đến năm 1783, con người đã thực sự trải nghiệm cảm giác được bay trên không trung. Nhưng khinh khí cầu, rồi khí cầu lái có nhược điểm là không thể bay lâu trong không trung. 

Việc sử dụng những loại khí nhẹ như hydro hoặc khí gas cũng tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ lớn. Bay bằng khinh khí cầu giúp con người thỏa mãn trải nghiệm bay trên không trung, nhưng không khả thi để phát triển xa hơn.

Vì sao côn trùng, dơi và chim có thể bay lượn dễ dàng như thế? Rõ ràng chúng không hề nhẹ hơn không khí. Câu trả lời nằm ở "khả năng vỗ cánh liên tục". Chính những loài vật này đã truyền cảm hứng cho Leonardo da Vinci vẽ phác thảo thiết kế một chiếc máy bay nguyên sơ, dựa theo hình mẫu của loài dơi

Ở thời điểm đó chưa có động cơ, nên máy bay sẽ hoạt động bằng sức người: Phi công ở trong tư thế nằm úp mặt xuống đất, "lấy đà" bằng cách đạp pê-đan, sau đó đập tay như chim vỗ cánh để "cất cánh".

Mô hình chiếc máy bay này có sải cánh rộng tới 10m, và có lẽ Da Vinci cũng hiểu không một phi công nào đủ sức vận hành nó. Vậy nên, chiếc máy bay này mãi mãi nằm trên bản thiết kế.

Đến khi động cơ hơi nước, rồi động cơ đốt trong ra đời, những chiếc máy bay nguyên sơ dần đưa động cơ vào thử nghiệm để tạo sức đẩy lớn hơn. Tuy vậy, chúng mới chỉ nằm ở mức "chao liệng" trên bầu trời, chứ không thể duy trì, kiểm soát hướng bay như ý muốn. Phải đến năm 1902, anh em nhà Wright mới chế tạo thành công chiếc máy bay đầu tiên có khả năng bay lượn như ý muốn.

Nguyên lý hoạt động của chiếc máy bay đầu tiên do anh em nhà Wright lái trở thành nền tảng cơ bản phát triển máy bay phản lực hiện đại: Máy bay sẽ chạy trên đường băng lấy đà, rồi sau đó cất cánh bay lên không trung. Nhưng đó cũng là nhược điểm của máy bay phản lực: Cần có một đường băng đủ dài giúp cất cánh.

Máy bay trực thăng khắc phục được nhược điểm này. Nguyên lý hoạt động của máy bay trực thăng - bay lên theo phương thẳng đứng - lấy ý tưởng từ chiếc chong chóng đồ chơi. Chong chóng bay được là minh chứng cho thấy nếu chế tạo một thiết bị có cánh quạt đủ lớn, quay đủ mạnh, con người hoàn toàn có thể bay lên được.

Thomas Edison ở đầu thế kỷ 20 cũng tham gia chế tạo máy bay trực thăng, nhưng không thành công. Cùng thời điểm đó, người Pháp chế tạo được chiếc trực thăng đầu tiên. Tác giả công trình này là hai anh em nhà Breguet. Máy bay trực thăng họ chế tạo sử dụng 4 cánh quạt để bay, tương tự những thiết bị bay không người lái phổ biến gần đây tại Việt Nam.

Máy bay trực thăng có thể cất cánh không cần đường băng, nhưng có nhược điểm về tốc độ. Chúng không thể bay nhanh như máy bay phản lực. Những máy bay phản lực nhanh nhất hiện nay có thể bay với tốc độ lớn hơn vận tốc âm thanh vài lần.

Những bản thiết kế bị lãng quên

Người Ai Cập cổ đại đến bây giờ vẫn khiến hậu thế phải ngạc nhiên vì những công trình họ để lại. Kim tự tháp, hay tượng nhân sư đến bây giờ vẫn là một bí ẩn. Bằng cách nào người Ai Cập có thể kéo lên những phiến đá nặng cả chục tấn, rồi xếp đặt một cách chính xác như vậy chỉ bằng sức người? 

Những phát hiện từ cuối TK 19 trong lăng mộ của các Pharaoh còn cho thấy một bí ẩn khác. Đó là những mẫu vật có hình dạng giống chim, được gọi bằng tên "tàu lượn Saqqara". Chúng được chế tạo từ trước Công nguyên, vốn bị nhầm là hình điêu khắc những chú chim. Tuy nhiên, nếu quan sát "tàu lượn Saqqara", ta có thể dễ dàng nhận thấy điểm khác biệt của nó với chim. 

Cánh của "tàu lượn Saqqara" nằm ở trên lưng, thay vì mọc ra từ hai bên sườn. Đuôi của nó cũng có dạng dẹp theo chiều dọc, chứ không phải chiều ngang như những loài chim khác.

Giống như Kim tự tháp, không hề có tài liệu nào ghi lại về cách chế tạo tàu lượn Saqqara, hay sử dụng chúng. Cũng không có mẫu tàu lượn Saqqara nào được lưu lại trong những hầm mộ của Pharaoh. Vậy nên tàu lượn Saqqara, cùng câu hỏi "liệu người Ai Cập cổ đại có biết bay?" đến giờ vẫn còn là bí ẩn. 

Cách xa Ai Cập gần nửa vòng trái đất, nền văn minh Inca cổ đại cũng để lại bí ẩn về những chiếc máy bay trong rừng rậm Nam Mỹ. Không chế tạo bằng gỗ như tàu lượn Saqqara, những mẫu vật này làm từ vàng nguyên chất, vậy nên rất khó giám định chính xác chúng có từ khi nào.

Thoạt nhìn chúng có vẻ giống chim, nhưng nhìn từ bên sườn lại giống hệt máy bay, với chiếc đuôi dẹp nhô cao. Giống như nền văn minh Ai Cập cổ đại, người Inca cũng biến mất đầy bí ẩn cùng những ghi chép về "máy bay" bằng vàng.