Khinh khí cầu chở hàng: khả năng, tải trọng và tương lai của logistics

Ý tưởng về khinh khí cầu chở hàng lần đầu tiên được nhà khoa học Nga Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky đề xuất vào những năm 1880. Mặc dù khi đó khinh khí cầu chưa được chế tạo, các nghiên cứu phát triển vẫn tiếp tục. Đến những năm 1930, tại LIÊN XÔ, doanh nghiệp «Dirizhablestroy» đã nghiên cứu việc ứng dụng khinh khí cầu cho vận tải hàng hóa. Trong Chiến tranh Thế giới thứ Hai, khinh khí cầu được dùng để vận chuyển khí, nhiên liệu và tài sản quân sự. Theo bách khoa toàn thư Dolgoprudny, trong suốt thời chiến, khinh khí cầu đã chuyên chở 250 000 m³ hiđrô và 300 tấn hàng hóa.

Đến giữa thế kỷ XX, việc sử dụng khinh khí cầu đã giảm sút do sự phát triển của hàng không và vận tải đường bộ. Nhưng ngày nay, sự quan tâm đến khinh khí cầu chở hàng đang được khơi dậy trở lại, bởi chúng có thể giải quyết các bài toán logistics hiện đại mà các phương thức vận tải truyền thống không đáp ứng được.

Khinh khí cầu chở hàng thế hệ mới sử dụng lực nâng của các khí nhẹ như heli hoặc hiđrô, và một số dự án còn xem xét sử dụng pin mặt trời để bổ sung nguồn điện. Điều này mở ra triển vọng tạo ra các nền tảng thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng.

Cấu tạo của khinh khí cầu chở hàng bao gồm khung làm từ vật liệu composite hiện đại, vỏ bọc kín khí có kiểm soát áp suất, hệ thống động lực điện hoặc lai, cùng các hệ thống điều khiển tự hành phức tạp. Các mẫu khinh khí cầu có người lái và không người lái đang được phát triển, nhờ đó mở rộng phạm vi ứng dụng và nâng cao mức độ an toàn, giảm thiểu yếu tố con người.

Việc không phụ thuộc vào các sân bay được trang bị đầy đủ và khả năng hạ cánh linh hoạt trên nhiều loại bãi đáp — từ cánh đồng trống, mặt nước cho tới mái các tòa nhà cao tầng — khiến khinh khí cầu chở hàng trở thành một phương tiện giao nhận độc đáo ở các thành phố có đường sá quá tải và ở những khu vực có hạ tầng giao thông kém phát triển.

Máy bay vận tải cỡ nhỏ, chẳng hạn như Ан-24 hoặc Ан-26, có thể nâng tải trọng lên đến 5,5 tấn. Chúng cần đường băng cất cánh và hạ cánh, đồng thời bị hạn chế về tầm bay và độ cao bay.

Trực thăng vận tải hạng trung có thể mang 1,5—3 tấn hàng. Ми-8 vận chuyển đến 4 tấn với giới hạn 500 km, còn Ми-8МТВ được thiết kế để vận chuyển đến 2,5-3 tấn trong cùng quãng đường. Trực thăng bị hạn chế về tầm bay và độ cao bay, đồng thời cần các bãi đáp chuyên dụng để cất cánh và hạ cánh.

Xe tải hạng trung vận chuyển 2—8 tấn, nhưng gặp các hạn chế trên đường và chỉ có thể di chuyển ở những nơi có hạ tầng phù hợp.

Một xe đầu kéo tiêu chuẩn có thể chở 20—25 tấn hàng, nhưng cũng như xe tải, vẫn chịu các hạn chế về đường sá.

Khinh khí cầu chở hàng cỡ trung có thể nâng và vận chuyển trên quãng đường dài các lô hàng từ 1 tấn trở lên. Chẳng hạn, các nhà phát triển khinh khí cầu LTA công bố tải trọng của thiết bị đạt 28 tấn. Công ty «AERONOVA» dự kiến cho ra mắt một khinh khí cầu có thể vận chuyển tới 10 tấn trên quãng đường đến 5 000 km, và hoạt động không cần tiếp nhiên liệu trong 2—3 ngày.

Khác với các phương tiện vận tải truyền thống, khinh khí cầu có thể liên tục ở trên không trong vài ngày, nhờ đó rút ngắn đáng kể thời gian hành trình và nâng cao hiệu quả vận chuyển. Cất cánh thẳng đứng, hạ cánh mềm và bay êm giúp bảo toàn hàng hóa, khiến khinh khí cầu đặc biệt có giá trị đối với logistics.

Khinh khí cầu chở hàng có thể vận chuyển những loại hàng vốn khó vận chuyển bằng các phương thức truyền thống, chẳng hạn:

ô tô và thiết bị chuyên dụng,

thực phẩm tươi và thuốc men cho các khu vực xa xôi,

hàng tiêu dùng phục vụ việc cung ứng định kỳ cho siêu thị, cửa hàng và ĐIỂM NHẬN HÀNG,

nội thất và thiết bị văn phòng,

kết cấu xây dựng dạng mô-đun và vật liệu,

thiết bị y tế và phòng thí nghiệm,

thiết bị dầu khí, khai khoáng, công nghiệp và nông nghiệp,

trang bị cứu hộ, cứu nạn cho các tình huống khẩn cấp.

Điều kiện khí hậu và địa lý của Nga tạo ra những thách thức cho logistics truyền thống.

Những vấn đề mà khinh khí cầu chở hàng thế hệ mới sẽ giúp giải quyết:

Giảm phụ thuộc vào các hạn chế theo mùa của vận tải đường bộ và đường sắt;

Bảo đảm giao thực phẩm và thiết bị đến các khu dân cư có hạ tầng khó khăn;

Giảm tải mạng lưới giao thông đô thị, giao hàng quá khổ đến tận nơi nhận;

Hỗ trợ các hoạt động đặc nhiệm và cứu hộ trong những điều kiện khắc nghiệt.

Trí tuệ nhân tạo sẽ cho phép tối ưu hóa logistics và giảm thiểu rủi ro. Việc triển khai khinh khí cầu không người lái sẽ giúp Nga có lợi thế chiến lược ở Bắc Cực và đơn giản hóa việc giao hàng tới các vùng xa xôi như Yakutia.

Khinh khí cầu chở hàng không người lái, được trang bị hệ thống trí tuệ nhân tạo và điều khiển từ xa, có thể được ưa chuộng cho các nhiệm vụ có mức độ rủi ro cao. Không loại trừ rằng về sau, loại phương tiện này sẽ hỗ trợ việc thăm dò và khai thác các mỏ mới.

Khinh khí cầu sẽ giải quyết bài toán vận chuyển hàng quá khổ mà không cần đường sá hay sân bay. Khả năng treo lơ lửng tại một điểm và hạ tải kết cấu đúng vị trí cần thiết cho phép vận chuyển nguyên khối hàng cồng kềnh, không phải tháo rời.

Chi phí vận chuyển hàng quá khổ bằng đường hàng không có thể lên tới 1 500–3 000 rúp mỗi km, trong khi khinh khí cầu, theo các tính toán về hiệu quả năng lượng và giá thành, выгод hơn gấp 5–10 lần — từ 150 đến 400 rúp mỗi km.

Việc không cần chi phí hạ tầng và hiệu quả năng lượng bù đắp cho tốc độ di chuyển của khinh khí cầu, vốn hiện vẫn chậm hơn máy bay và trực thăng.

«Khinh khí cầu có thể vận chuyển những lô hàng rất lớn, trên những quãng đường rất dài và với mức phát thải bằng không», — Barry Prentice, giám đốc Viện Giao thông thuộc Đại học Manitoba và giáo sư quản trị chuỗi cung ứng, đã nhận xét. «Tất cả các thành phần để sản xuất các khinh khí cầu hiện đại, đáng tin cậy, chất lượng cao đều đã có. Đây không phải là sự thổi phồng».

Theo dữ liệu của công ty nghiên cứu HTF Market Intelligence, thị trường khinh khí cầu chở hàng toàn cầu sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm 5,8% trong giai đoạn dự báo 2024—2030.

Những tiến bộ trong lĩnh vực khí động học, dẫn đường dựa trên trí tuệ nhân tạo và lực đẩy lai đang nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của khinh khí cầu chở hàng.

Việc phát triển vật liệu nhẹ và tự động hóa làm tăng tải trọng và tính linh hoạt trong vận hành.

Khinh khí cầu chở hàng đáp ứng nhu cầu logistics bền vững, tiếp cận các khu vực xa xôi và tận dụng lợi thế từ các công nghệ lai.

Nhu cầu gia tăng của thương mại điện tử và công tác khắc phục hậu quả thiên tai thúc đẩy đầu tư vào các lựa chọn vận tải xanh trên toàn thế giới.

Các phát triển của ATG, Worldwide Aeros và các đơn vị khác cho thấy các nỗ lực hướng tới việc tạo ra những khinh khí cầu có tải trọng lớn.

Công ty Anh HAV đã phát triển khinh khí cầu lai Airlander 10, có thể được điều chỉnh để vận chuyển hàng hóa nếu dự án được triển khai.

Tại Nga, công ty «AERONOVA» đang phát triển các mẫu khinh khí cầu chở hàng có người lái và không người lái với nhiều mức tải trọng khác nhau, và dự kiến khởi động sản xuất hàng loạt ngay trong 3—5 năm tới.

Thị trường khinh khí cầu chở hàng đang tăng tốc mạnh mẽ. Tham gia vào các dự án chế tạo khinh khí cầu ngay từ giai đoạn khởi đầu đồng nghĩa với việc giành lợi thế và là những người đầu tiên bước vào ngành trong những điều kiện thuận lợi nhất.

Công ty «AERONOVA» tại Nga tham gia phát triển khinh khí cầu chở hàng trong khuôn khổ dự án «Khinh khí cầu thế hệ mới». Một đội ngũ hùng hậu gồm các nhà khoa học, nhà thiết kế, kỹ sư và đối tác sản xuất đang tiến hành thử nghiệm chiếc khinh khí cầu đầu tiên NOVA-01 và chuẩn bị cho các bài thử nghiệm đối với chiếc khinh khí cầu thứ hai NOVA-02. Tham gia dự án, ủng hộ sự phát triển của đổi mới và trở thành đồng chủ sở hữu của một doanh nghiệp đang tạo ra cuộc cách mạng trong lĩnh vực vận tải và logistics.