Ken Shoulders: Nhà phát minh tự học và giấc mơ xe bay

Ken Shoulders dành phần lớn đời mình cho một câu hỏi rất cụ thể: liệu máy móc có thể giúp con người thoát khỏi những con đường đông đúc để bay thẳng đến nơi làm việc? Câu trả lời của ông là Gyrodyne Convertiplane, phương tiện lai giữa ô tô, máy bay và trực thăng. Nó không trở thành xe bay phổ biến, nhưng hành trình tạo ra nó cho thấy cách một người gần như không đi qua đại học chính quy vẫn có thể bước vào các phòng thí nghiệm lớn và tự xây dựng những nguyên mẫu khác thường. [1]

Sau khi Shoulders qua đời năm 2013, con trai ông còn phải tìm cách bảo quản máy bay thử nghiệm, thiết bị phòng thí nghiệm và các giấy tờ nghiên cứu. Nhìn từ những vật thể ấy, cuộc đời ông hiện lên không chỉ như câu chuyện về một giấc mơ chưa hoàn thành, mà còn là bài học về khoảng cách giữa một nguyên mẫu có thể vận hành, một ý tưởng có tiềm năng và một công nghệ đủ an toàn để được sử dụng rộng rãi. [1]

Năng lực bắt đầu từ việc tháo máy

Ken Shoulders sinh tại Texas năm 1927 và chỉ học hết trung học. Ông không mặn mà với những bài tập thấy tẻ nhạt, nhưng lại đặc biệt chú ý đến khí động học. Khả năng tháo một thiết bị, tìm hiểu từng bộ phận rồi lắp lại để xem nó hoạt động ra sao trở thành phương pháp học quan trọng nhất của ông. [1]

Sau trung học, Shoulders làm nhiều công việc điện tử tại Magnavox, Texas Instruments và một đài phát thanh ở Florida Keys. Những vị trí này không tạo cho ông một hồ sơ học thuật thông thường, nhưng giúp ông tích lũy kinh nghiệm trực tiếp với mạch điện, thiết bị và cách sửa chữa. Năm 1955, ông vào Phòng thí nghiệm Linh kiện và Hệ thống Máy tính của MIT. Ba năm sau, kiến thức tự học đưa ông đến Stanford Research Institute, nơi ông thành lập chương trình vi điện tử và chỉ đạo việc chế tạo máy quang phổ khối, thiết bị chân không siêu cao cùng dụng cụ dùng chùm electron. [1]

Vì sao ông nghĩ đến xe bay?

Tại Stanford Research Institute, Shoulders nhìn thấy một vấn đề giao thông đang lớn dần: nhiều người sống xa nơi làm việc, trong khi đường bộ ngày càng chịu áp lực từ số lượng ô tô tăng lên. Ông đề xuất Gyrodyne Convertiplane như một cách đi vòng qua cảnh tắc nghẽn. Phương tiện có cánh cố định và cánh quạt phía sau để bay xa, nhanh hơn một trực thăng nhỏ; một rôto trên nóc được dự tính hỗ trợ cất và hạ cánh trên đoạn đường ngắn. [1]

Đây là một ý tưởng kỹ thuật, nhưng không chỉ có kỹ thuật quyết định khả năng tồn tại của nó. Năm 1963, Shoulders trình bày trước Ủy ban Giao thông Thượng viện California và tìm cách xin phép sử dụng phương tiện trên đường công cộng. Đầu năm 1964, cơ quan giao thông đường cao tốc của bang cho phép Convertiplane chạy trên đường. Tuy vậy, một giấy phép không giải quyết được các vấn đề còn lại: nhiều địa phương hạn chế phương tiện bay qua không phận của họ, trong khi bảo hiểm và quy định hàng không vẫn là trở ngại lớn. [1]

Phòng thí nghiệm trong sân sau

Cuối năm 1968, Shoulders rời Stanford Research Institute vì cho rằng các hội đồng và quy trình đã hạn chế quyền tự chọn hướng nghiên cứu. Ông bỏ qua một gói nghỉ hưu đáng kể để lập phòng thí nghiệm và xưởng chế tạo tại sân sau. Công ty Vertitek của ông tập trung vào máy bay điều khiển từ xa, với những ứng dụng được hình dung từ đồ chơi đến phun thuốc cho cây trồng. [1]

Một thiết kế nổi bật là Boomerang, có hình dáng gợi liên tưởng đến hạt cây phong đang xoay. Thiết bị dùng sóng âm phản hồi từ chướng ngại vật để hỗ trợ tránh va chạm, một cách tiếp cận tương tự nguyên lý định hướng bằng tiếng vang ở dơi. Tuy nhiên, nguyên mẫu cũng cho thấy khoảng cách giữa ý tưởng thông minh và sản phẩm an toàn: cánh quạt lớn có thể gây nguy hiểm cho người đứng gần nếu xảy ra sự cố. Shoulders thường làm việc với những người ít được đào tạo chính quy, trong đó có con trai Steve, vì ông tin rằng năng lực thực hành không nhất thiết phụ thuộc vào bằng cấp. [1]

Nguyên mẫu bay và giới hạn thực tế

Năm 1976, Shoulders gặp George “Bill” Church, người đồng ý tài trợ cho các thí nghiệm của ông. Sau đó, tại Jupiter Technologies ở Austin, Shoulders tiếp tục thiết kế linh kiện vi điện tử, gồm máy phát sóng milimét và một dạng màn hình kỹ thuật số được giới thiệu với Cơ quan các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến nhưng không được chấp nhận. [1]

Nguồn tiền giúp ông quay lại với máy bay có người lái. Shoulders chế tạo một nguyên mẫu gyrocopter có khung kim loại nhẹ và dự định từng bước phát triển nó thành xe bay. Ông thiết kế thêm hai tên lửa dùng hydrogen peroxide; về lý thuyết, chúng có thể hỗ trợ cất thẳng đứng từ đường phố, nhưng tên lửa chỉ dừng ở giai đoạn thử nghiệm. Ông vẫn tự bay nguyên mẫu quanh khu đất của mình, dù bị say chuyển động nghiêm trọng và phải bay thấp để giảm khó chịu. [1]

Đến cuối thập niên 1980, Church gặp khó khăn tài chính, nhân sự Jupiter Technologies bị cắt giảm và các dự án chưa tạo ra lợi nhuận. Công ty đóng cửa năm 1990. Giấc mơ xe bay vì thế không bị chặn bởi một lỗi duy nhất; nó vướng đồng thời vào chế tạo, vốn, quy định và bài toán thị trường. [1]

EVO: từ quan sát đến giả thuyết

Sau khi rời Jupiter Technologies, Shoulders dần bỏ máy bay có người lái và tập trung vào vật lý mà ông gọi là “exotic vacuum objects”, viết tắt là EVO. Theo cách ông mô tả, EVO là những cụm electron có thể truyền năng lượng và tạo ra các lỗ nhỏ trong vật liệu. Đây là cách giải thích của Shoulders về hiện tượng ông quan sát cùng con trai, không phải kết luận rằng đã có một nguồn năng lượng mới. [1]

Câu chuyện EVO cần được tách thành hai câu hỏi. Một câu hỏi là các cụm hạt mang điện như vậy có thể tồn tại trong điều kiện nhất định hay không. Câu hỏi kia là liệu chúng có thể trở thành công nghệ năng lượng thay thế hay không. Bài viết của Science History Institute cho biết Richard Feynman ban đầu bác bỏ lập luận của Shoulders, sau đó thừa nhận rằng các cụm electron được mô tả có thể tồn tại. Sự thừa nhận ấy chỉ liên quan đến khả năng của hiện tượng vật lý, không xác nhận ứng dụng năng lượng mà Shoulders kỳ vọng. [1]

Di sản của Shoulders vì vậy không thể gói trong nhãn “nhà phát minh thành công” hay “người theo đuổi ý tưởng viển vông”. Các thiết kế drone, thiết bị vi điện tử và nguyên mẫu bay cho thấy năng lực chế tạo đáng kể. Còn EVO vẫn thuộc về một chương trình nghiên cứu khác thường, chưa tạo ra sản phẩm hay sự đồng thuận mà ông mong muốn. Điều còn lại rõ nhất là phương pháp sống của ông: đưa ý tưởng ra khỏi giấy, biến nó thành vật thể có thể tháo, lắp và thử nghiệm, rồi chấp nhận rằng vật thể ấy vẫn phải vượt qua những giới hạn của an toàn, vốn và bằng chứng. [1]