Nhắc đến Nhật Bản, người ta thường nghĩ tới những đoàn tàu cao tốc Shinkansen trứ danh vốn đã hình thành từ hơn nửa thế kỷ trước, là sức bật cho nền kinh tế của đất nước. Gần 60 năm sau tuyến đầu tiên đó, người Nhật đang muốn rút ngắn thời gian di chuyển hơn nữa giữa hai đại đô thị Tokyo và Osaka bằng những đoàn tàu với vận tốc lên tới 600km/h.
Tuyến tàu cao tốc đầu tiên nối Tokyo với Osaka có tên Tokaido Shinkansen, được xây dựng năm 1959 và hoàn thành vào 1964, biến Nhật trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới có tàu cao tốc. Khi đó, người ta tỏ ra hoài nghi với tham vọng của Nhật về đường sắt tốc độ cao, những người nghĩ rằng đường cao tốc hay máy bay mới là phương tiện di chuyển lý tưởng.
Lễ khánh thành con tàu cao tốc Shinkansen đầu tiên tại Tokyo, 1964.
Sự thành công sau đó của Shinkansen đã chứng minh người Nhật tư duy đúng, nó giúp rút ngắn thời gian di chuyển giữa hai thành phố lớn này từ 7 tiếng xuống dưới 4 tiếng, và phục vụ hơn 100 triệu hành khách trong chưa đầy 3 năm hoạt động. Ngày nay, tuyến Tokaido Shinkansen đó đã được hiện đại hóa với tốc độ cao hơn, từ 210km/h ban đầu thì nó được nâng lên 320km/h, thời gian di chuyển chỉ còn 2 tiếng rưỡi và chuyên chở gần nửa triệu người mỗi ngày.
Tuyến tàu cao tốc đầu tiên nối Tokyo với Osaka có tên Tokaido Shinkansen, được xây dựng năm 1959 và hoàn thành vào 1964, biến Nhật trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới có tàu cao tốc. Khi đó, người ta tỏ ra hoài nghi với tham vọng của Nhật về đường sắt tốc độ cao, những người nghĩ rằng đường cao tốc hay máy bay mới là phương tiện di chuyển lý tưởng.
Lễ khánh thành con tàu cao tốc Shinkansen đầu tiên tại Tokyo, 1964.
Sự thành công sau đó của Shinkansen đã chứng minh người Nhật tư duy đúng, nó giúp rút ngắn thời gian di chuyển giữa hai thành phố lớn này từ 7 tiếng xuống dưới 4 tiếng, và phục vụ hơn 100 triệu hành khách trong chưa đầy 3 năm hoạt động. Ngày nay, tuyến Tokaido Shinkansen đó đã được hiện đại hóa với tốc độ cao hơn, từ 210km/h ban đầu thì nó được nâng lên 320km/h, thời gian di chuyển chỉ còn 2 tiếng rưỡi và chuyên chở gần nửa triệu người mỗi ngày.
Tuy nhiên sau hơn nửa thế kỷ thì tuyến đường sắt cao tốc này đã đạt đến giới hạn, cả về khả năng phục vụ và cơ sở hạ tầng. Chưa kể đường đi của tuyến Tokaido Shinkansen đi qua khu vực bờ biển, là nơi dễ xảy ra động đất. Người Nhật nghĩ tới việc xây dựng một tuyến tàu cao tốc mới nối Tokyo với Osaka, công nghệ lần này được sử dụng không phải đường sắt thông thường mà là tàu đệm từ (maglev) với chỉ một mục đích duy nhất: tăng tốc độ của tàu lên tới 600km/h.
Tương quan thời gian di chuyển với hai loại tàu cao tốc.
Tầm nhìn của người Nhật là họ muốn nối ba đô thị gồm Tokyo, Nagoya và Osaka thành một đại đô thị duy nhất với tổng dân số tới hơn 18 triệu người và thời gian di chuyển ở hai điểm xa nhất chỉ 67 phút (cho quãng đường 285 cây số). Sau khi tuyến Shinkansen đầu tiên hoạt động, Nhật Bản từ một nền kinh tế chỉ bằng 10% của Mỹ thì đã vươn lên đứng vị trí thứ 2 trên thế giới.
Tàu đệm từ (magnetic levitation) sử dụng từ tính để nâng con tàu lên khỏi đường ray trong quá trình di chuyển, nhờ đó loại bỏ ma sát và tăng tốc độ cho con tàu. Trong lần thử nghiệm năm 2015, người ta đã làm cho nó di chuyển ở vận tốc 603km/h nhưng theo kế hoạch, tuyến tàu đệm từ nối Tokyo với Osaka (Chuo Shinkansen) sẽ chạy ở tốc độ tối đa là 500km/h. Đệm từ là công nghệ đã được nghiên cứu từ những năm 1900, trên thực tế, tàu đệm từ ý tưởng đầu tiên ra đời những năm 1960 và con tàu thương mại đầu tiên (cũng là duy nhất) đang hoạt động là ở Thượng Hải từ năm 2004.
Sử dụng công nghệ nam châm siêu dẫn (superconducting magnet) để tạo ra lực từ trường rất mạnh, nó sẽ nâng con tàu lên khỏi đường ray khoảng 10cm và vận hành ổn định ở khoảng cách đó. Để làm được như vậy thì nam châm điện (electromagnet) phải được làm lạnh ở âm 269 độ C. Tuy nhiên, trước khi được lực từ tính nâng lên 10cm, con tàu sẽ vận hành bằng bánh cao su của nó và khi đạt được tốc độ 150km/h thì đệm từ sẽ kích hoạt để giúp nó di chuyển trên không. Sẽ có các cuộn từ dọc đường ray, cả để nâng con tàu và giúp đẩy nó về phía trước. Dĩ nhiên, tàu đệm từ này sẽ vận hành tự động, không cần người lái mà bản thân đường ray sẽ điều khiển con tàu, do đó giúp giảm thiểu tối đa tai nạn.
Đường kẻ đứt đoạn màu trắng là tuyến Chuo Shinkansen mới, đường màu vàng là tuyến Tokaido Shinkansen cũ.
Không giống đường ray của Tokaido Shinkansen, 90% tuyến đường Chuo Shinkansen sẽ là dưới lòng đất, xuyên qua các ngọn núi. Người ta ước tính khoảng 256 cây số trong tổng 285 cây số là đường hầm. Bên cạnh tránh khu vực thường xuyên xảy ra động đất, một lý do khác để tàu đệm từ phải đi xuyên qua lòng đất là nó hoạt động lý tưởng nhất ở trên các tuyến đường thẳng.
Quảng cáo
Kể từ khi bắt đầu xây dựng đoạn từ Tokyo đi Nagoya năm 2014 (dự kiến hoàn thành năm 2027), Chuo Shinkansen gặp nhiều phản đối từ chính quyền địa phương. Họ lo rằng việc đào núi sẽ gây ra những tác động tới môi trường của khu vực đó. Chưa kể kinh phí dự tính đã tăng từ 13,7 tỉ USD lên thành 64 tỉ USD cho toàn tuyến nối Tokyo với Osaka, dự kiến hoàn thành vào năm 2037. Việc tiêu thụ năng lượng của con tàu cũng là một vấn đề, người ta ước tính rằng để vận hành ở tốc độ 500km/h thì nó tốn năng lượng hơn gấp 4 lần tàu Shinkansen thông thường. Tàu đệm từ có thiết kế nhỏ hơn tàu cao tốc thông thường và việc chuyển đường ray diễn ra chậm hơn nên khả năng chuyên chở ít hơn và tần suất giữa các chuyến cũng lâu hơn.
Về yếu tố kinh tế, Nhật Bản muốn xuất khẩu công nghệ tàu đệm từ nhưng chưa tìm được khách hàng bởi vị khách tiềm năng nhất là Trung Quốc thì họ đã tự chủ công nghệ này. Trung Quốc hiện có mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới, ước tính chiếm tới ⅔ tổng quãng đường sắt cao tốc của thế giới. Năm 2021 vừa rồi, họ cũng đã thử nghiệm tàu đệm từ với vận tốc 600km/h, chẳng thua kém gì người Nhật.
Nguồn: TheB1M, Railway Technology, JRailpass, Mustard (YouTube)
