Nghiên cứu về khoa học công nghệ để phục vụ tìm kiếm cứu nạn ở Việt Nam

Thiếu ứng dụng KHCN trong tìm kiếm cứu nạn

Trong số 10 công trình tiêu biểu có công trình xây dựng thành công công nghệ điều khiển bay và thu hồi khí cầu tầng bình lưu. Đề tài VT-CN.04/17-20 thuộc Chương trình khoa học và công nghệ cấp quốc gia về công nghệ vũ trụ giai đoạn 2016 – 2020: Nghiên cứu tiếp cận công nghệ sử dụng khinh khí cầu thả ở tầng bình lưu tích hợp công nghệ trạm thu phát thông tin để giám sát, dẫn đường, tìm kiếm cứu hộ và đo đạc thông số vật lý môi trường tầng khí quyển” do PGS.TS. Phạm Hồng Quang – Trung tâm Tin học và Tính toán thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam chủ trì.

Với mục tiêu chế tạo và thử nghiệm khinh khí cầu tầng bình lưu mang hệ thống thiết bị ứng dụng trong việc đo đạc thám không; truyền tin cảm biến môi trường, cảnh báo thiên tai; giám sát, dẫn đường cho các tàu đi biển xa, người hoặc phương tiện; chỉ báo vị trí khẩn tìm kiếm cứu hộ.

Cho đến nay, chưa có các ứng dụng công nghệ khoa học, các công nghệ mới hiện đại vào công việc giám sát, báo động, tổ chức phòng chống và cứu hộ cứu nạn tìm kiếm người mất tích tạ Việt Nam. Điển hình về thiệt hại do thiếu các ứng dụng công nghệ hiện đại trong cứu hộ cứu nạn có thể kể đến sự cố ngày 14 tháng 6 năm 2016, , một máy bay tiêm kích Su-30 MK2 của Không quân Nhân dân Việt Nam xuất phát từ Sân bay Sao Vàng (Thọ Xuân, Thanh Hóa) để huấn luyện, sau đó đã mất liên lạc khi cách đất liền ở Diễn Châu (Nghệ An) khoảng 25 km. Trong quá trình tìm kiếm 2 phi công của chiếc Su-30, ngày 16 tháng 6 một máy bay CASA-C212 số hiệu 8983 cũng đã bị nạn ở vị trí hơn 200km từ điểm rơi của chiếc SU-30 MK2, trên máy bay có chín người. Vào lúc cao điểm có đến gần 200 tàu và trên 2300 người tham gia tìm kiếm SU-30 MK2, hơn 750 người và gần 50 xuồng các loại tham gia tìm kiếm CASA-C212.

Đề tài đã nghiên cứu công nghệ và sản xuất ra thiết bị điều khiển độ cao bóng thám không có giá thành rẻ, có lập trình trước khi bay cũng như trong khi bay. Hệ thống hạ tầng cao không có thể điều khiển được hướng bay bằng cách lựa chọn lớp gió trên tầng bình lưu theo hướng theo mong muốn điều khiển, đồng thời có thể điều khiển hạ xuống thu hồi bằng cách điều khiển tốc độ hạ của khí cầu thích hợp. Công nghệ này là chìa khóa đem lại tính khả dụng của toàn bộ hệ thống trong hàng loạt các ứng dụng giám sát, dẫn đường, tìm kiếm, cứu hộ cứu nạn, truyền dẫn thông tin cho mạng lưới cảm biến môi trường cảnh báo thiên tai. 

Nghiên cứu về khoa học công nghệ để phục vụ tìm kiếm cứu nạn ở Việt Nam

Sau 3 năm nghiên cứu và thử nghiệm, các sản phẩm trên đã được thiết kế, chế tạo và hoàn toàn làm chủ bởi người Việt Nam. Hệ thống đã được đăng ký bản quyền sở hữu trí tuệ dạng sáng chế.

Các sản phẩm công nghệ tiêu biểu

Thứ nhất, Ba loại hệ thống hạ tầng cao không

Thiết bị radiopilot cỡ siêu nhỏ nhẹ (dưới 50 gram, sử dụng bóng thám không 350 gram), thay thế cho các thám không vô tuyến nhập ngoại (radiosonde) hiện đang thả hàng ngày bởi mạng lưới đài cao không Việt Nam để thu thập thông tin dự báo thời tiết va khí hậu.

Thiết bị cung cấp đầy đủ các thông số đo đạc như một radiosonde tiêu chuẩn (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, điểm sương, hướng và tốc độ gió cao không), có khả năng bay lên ở tốc độ tiêu chuẩn 5m/s đến độ cao trên 30km, chịu được điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ (dưới -800C) và bức xạ mặt trời.

Đồng thời ở độ cao 20km thiết bị có khả năng liên lạc với Trạm thu phát cao không cố định ở khoảng cách đến 400km, trạm thu phát di động ở khoảng cách đến 250km, với các thiết bị PLB và EPIRB ở khoảng cách tương ứng đến 100km, 250km, với các thiết bị IoT từ khoảng cách 100 đến150km. Thời gian hoạt động trên không (có điều khiển) của RadiosondePilot có thể đến 6 giờ (thời gian giữa các lần thả thám không tiêu chuẩn của khí tượng cao không). 

Thiết bị HAPS nhỏ với trọng lượng dưới 150 gram, sử dụng bóng nâng 600 đến 800 gram, có khả năng tích hợp năng lượng tái tái hoạt động trên tầng bình lưu đến 12 giờ. Hệ thống thông tin liên lạc của HAPS nhỏ ở độ cao 20km có khả năng liên lạc với Trạm thu phát cao không cố định ở khoảng cách đến 500km, trạm thu phát di động ở khoảng cách đến 400km, với các thiết bị PLB và EPIRB ở khoảng cách tương ứng đến 100km, 350km, với các thiết bị IoT từ khoảng cách 100 đến 250km.

Thiết bị HAPS chuyên dụng với trọng lượng 2500 gram, có thể mang đến 3kg thiết bị đo đạc khoa học lên sử dụng bóng nâng 1600 hoặc 3000 gram, có khả năng tích hợp năng lượng tái hoạt động trên tầng bình lưu trên 24 giờ. Hệ thống thông tin liên lạc ở độ cao gần 30km có khả năng liên lạc với Trạm thu phát cao không cố định ở khoảng cách đến 800km. Trong 24 giờ, với tốc độ gió trung bình ở tầng bình lưu từ 70 đến 160km/giờ, hệ thống có thể di chuyển đến hàng ngàn km. HAPS có thể được tích hợp thiết bị liên lạc vệ tinh tầng thấp để gửi thông tin về trung tâm.

Thứ hai, các trạm thu phát cố định và di động, kèm theo các thiết bị máy tính công nghiệp di động lắp trên tàu xe, máy bay tìm kiếm cứu hộ cứu nạn. Hệ thống phần mềm tính toán đường bay, hiển thị vị trí và đường đi của các thiết bị mặt đất.

Thứ ba, các thiết bị chỉ báo vị trí khẩn cấp, giám sát hành trình cá nhân (PLB), gắn trên các phương tiện/tàu thuyền (EPIRB) và thiết bị truyền tin cho các cảm biến IoT.

Với hệ thống truyền dẫn sử dụng khí cầu tầng bình lưu có điều khiển, Việt Nam có khả năng triển khai mạng lưới IoT rộng khắp với giá thành rẻ phục vụ các mục tiêu cứu hộ cứu nạn trên biển và núi rừng, giám sát hành trình tàu cá xa bờ, thu thập thông tin lũ quét, sạt lở đất, cháy rừng, dẫn đường thông tin liên lạc cho các tàu hải quân mà không cần các thiết bị truyền dẫn thông qua vệ tinh đắt tiền và đòi hỏi năng lượng lớn.

Các bóng thả HAPS lên có thể từ mạng lưới đài cao không hiện có hoặc dễ dàng với một bình khí Hydro hoặc Heli, bóng cao su dạng nhẹ nhất. Sản phẩm nghiên cứu của đề tài nếu được nhà nước phê duyệt áp dụng sẽ tạo ra một hạ tầng mạng LPWAN dùng chung cho nhiều ngành từ dân dụng đến an ninh quốc phòng, nhanh chóng đưa Việt Nam hội nhập cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 trong lĩnh vực thông tin IoT hiện đại.

Với các kinh nghiệm và kết quả từ các kết quả nghiên cứu nhiều năm thiết kế và triển khai các hệ thống cảnh báo tự động đường ngang đường sắt, giám sát điều khiển giao thông thông minh, hệ thống giám sát bầu trời phòng không tầm thấp, đề tài VT-CN.04/17-20 “Nghiên cứu tiếp cận công nghệ sử dụng khinh khí cầu thả ở tầng bình lưu tích hợp công nghệ trạm thu phát thông tin để giám sát, dẫn đường, tìm kiếm cứu hộ và đo đạc thông số vật lý môi trường tầng khí quyển”, PGS Quang đã đề xuất xây dựng hệ thống giám sát, báo động lũ và sạt lở đất cộng đồng và chỉ báo tìm kiếm cứu hộ cứu nạn giá rẻ do các nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu thiết kế và có khả năng sản xuất chế tạo trong nước.

Khánh Chi