Khinh khí cầu Montgolfier: chuyến bay có người đầu tiên năm 1783

Khinh khí cầu Montgolfier là quả cầu bằng vải lót giấy, bay lên nhờ không khí nóng, do hai anh em Joseph-Michel và Jacques-Étienne Montgolfier ở thị trấn Annonay, miền nam nước Pháp, chế tạo năm 1783. Ngày 21/11/1783, một quả cầu của họ đưa hai người là Pilâtre de Rozier và hầu tước d'Arlandes bay tự do khoảng 25 phút trên bầu trời Paris. Đó là lần đầu tiên con người được ghi nhận bay lên và đi xa khỏi mặt đất bằng một cỗ máy.

Gia đình làm giấy ở Annonay

Nhà Montgolfier sở hữu một xưởng giấy lớn ở Annonay, vùng Ardèche. Joseph-Michel (1740–1810) là người mơ mộng, mê vật lý, hay mày mò. Jacques-Étienne (1745–1799) học kiến trúc, giỏi quản lý xưởng và giao tiếp. Chính nghề giấy cho họ nguyên liệu: giấy và vải nhẹ, bền, có thể dán thành những tấm lớn.

Câu chuyện kể rằng Joseph nảy ý khi nhìn khói và tàn lửa bốc lên từ lò sưởi, rồi thử hơ một túi vải nhỏ trên lửa và thấy túi bay lên trần nhà. Chi tiết cụ thể của giai thoại này khác nhau tuỳ nguồn, nhưng việc Joseph thử nghiệm với túi nhỏ trong nhà vào cuối năm 1782 là điều các tiểu sử đều nhắc tới.

Một điều thú vị: anh em Montgolfier không hiểu đúng vì sao quả cầu bay. Họ tin khói tạo ra một thứ khí đặc biệt có tính "nhẹ", về sau người ta gọi đùa là "khí Montgolfier". Vì thế họ đốt rơm ẩm, len, thậm chí cả những thứ bốc mùi khó chịu để có nhiều khói. Thật ra, lực đẩy đến từ chỗ không khí nóng giãn nở, nhẹ hơn không khí lạnh xung quanh. Khói chẳng giúp gì, chỉ có nhiệt là quan trọng.

Năm 1783: từ quảng trường Annonay đến cung điện Versailles

Năm 1783 là năm hàng không ra đời. Chỉ trong sáu tháng, thế giới đi từ quả cầu không người đến người bay tự do.

Thí nghiệm với động vật ở Versailles có mục đích rất nghiêm túc. Giới khoa học thời đó lo không khí trên cao có thể làm chết người. Con cừu, con vịt và con gà trống là những "phi hành gia" đầu tiên, và việc chúng sống sót mở đường cho người bay.

Chuyến bay ngày 21/11/1783

Quả cầu dùng trong chuyến bay lịch sử cao khoảng 23 mét, làm bằng vải bông lót giấy, sơn trang trí màu xanh và vàng với các hoạ tiết hoàng gia. Bên dưới có một vành đai hình tròn cho người đứng, ở giữa là lò đốt treo bằng sắt. Hai người bay phải liên tục cho thêm rơm vào lò để giữ nhiệt.

Người được chọn bay là Jean-François Pilâtre de Rozier, một giáo viên khoa học trẻ, và François Laurent, hầu tước d'Arlandes, một sĩ quan. Có ghi chép rằng nhà vua ban đầu muốn dùng tử tù cho chuyến bay nguy hiểm này, nhưng Pilâtre de Rozier phản đối vì vinh dự bay lần đầu không nên dành cho kẻ phạm tội. Chuyện này được nhiều sách kể lại, chi tiết có thể đã được tô vẽ thêm.

Quả cầu bay qua sông Seine và các mái nhà Paris rồi hạ xuống khu Butte-aux-Cailles, ngoài rìa thành phố thời đó. Trong lá thư d'Arlandes viết về chuyến bay, ông kể vải quả cầu bén lửa vài lần và phải dùng miếng bọt biển nhúng nước để dập. Đám đông dưới đất theo dõi suốt chặng bay. Trong số người chứng kiến các cuộc thả khinh khí cầu ở Paris năm ấy có Benjamin Franklin, khi đó là đại sứ Mỹ tại Pháp. Câu nói nổi tiếng thường gán cho ông khi có người hỏi khinh khí cầu dùng được vào việc gì, "Một đứa trẻ sơ sinh thì dùng được vào việc gì?", là giai thoại được lưu truyền, nguồn gốc chính xác chưa thống nhất.

Montgolfière và Charlière: hai lối đi song song

Ngay trong năm 1783 đã có hai loại khí cầu cạnh tranh nhau, và tiếng Pháp gọi theo tên người sáng chế:

• Montgolfière (khí nóng): rẻ, dễ làm, bay lên nhanh. Nhược điểm là phải đốt lửa liên tục ngay dưới vải, nguy cơ cháy cao, và không bay được lâu.
• Charlière (khí hydro): Jacques Charles dùng phản ứng sắt với axit để tạo hydro, nạp vào túi lụa phủ cao su. Hydro nhẹ hơn nhiều, bay lâu và cao hơn. Charles còn lắp van xả khí, dùng túi cát làm đồ dằn, có giỏ treo — những thứ khinh khí cầu khí ngày nay vẫn giữ.

Trong suốt thế kỷ 19, khí cầu khí (hydro, rồi khí than) thắng thế vì bay được xa. Khinh khí cầu khí nóng gần như bị bỏ quên cho đến thập niên 1950–1960, khi người Mỹ Ed Yost cùng các cộng sự làm ra loại dùng đầu đốt khí propan và vải tổng hợp chịu nhiệt. Mọi khinh khí cầu du lịch ngày nay, từ Cappadocia đến các lễ hội ở Việt Nam, đều là hậu duệ của mẫu Montgolfier nhưng với công nghệ của Yost.

Cơn sốt khinh khí cầu và những cái giá đầu tiên

Sau 1783, châu Âu phát cuồng vì khinh khí cầu. Người ta in hình khinh khí cầu lên đĩa, quạt, đồng hồ, giấy dán tường. Ngày 7/1/1785, Jean-Pierre Blanchard và bác sĩ người Mỹ John Jeffries bay bằng khí cầu hydro qua eo biển Manche, từ Dover (Anh) sang vùng gần Calais (Pháp). Họ phải vứt gần hết đồ đạc, kể cả một phần quần áo, để quả cầu khỏi rơi xuống biển.

Pilâtre de Rozier muốn làm điều ngược lại: bay từ Pháp sang Anh. Ông thiết kế một khí cầu lai, ghép túi hydro phía trên với túi khí nóng phía dưới. Ý tưởng về nguyên lý là thông minh, nhưng đặt lửa sát hydro là cực kỳ nguy hiểm. Ngày 15/6/1785, khí cầu của ông bốc cháy và rơi gần Wimereux chỉ ít phút sau khi cất cánh. Pilâtre de Rozier và người bạn đồng hành Pierre Romain là những người đầu tiên tử nạn trong một tai nạn hàng không. Loại khí cầu lai này ngày nay vẫn mang tên ông, "Rozière", nhưng dùng heli thay hydro, và từng được dùng trong những chuyến bay vòng quanh thế giới.

Góc nhìn hôm nay: di sản Montgolfier

Ý nghĩa lớn nhất của năm 1783 là tâm lý: lần đầu tiên con người thấy tận mắt đồng loại mình bay lên trời và trở về an toàn. Cả hàng không và khí tượng học trên cao bắt đầu từ đó. Ngay sau những chuyến bay đầu, các nhà khoa học đã mang nhiệt kế và áp kế lên khí cầu để đo không khí trên cao.

• Annonay vẫn giữ quảng trường nơi thả quả cầu đầu tiên, có tượng đài anh em Montgolfier. Hằng năm thị trấn có hoạt động kỷ niệm với việc thả khinh khí cầu.
• Bảo tàng Hàng không và Vũ trụ Le Bourget gần Paris có khu trưng bày về khí cầu thế kỷ 18 và 19.
• Thuật ngữ quốc tế giữ dấu ấn: tiếng Pháp vẫn gọi khinh khí cầu khí nóng là montgolfière.
• Sách và tư liệu: lá thư d'Arlandes kể về chuyến bay ngày 21/11/1783 được in lại trong nhiều tuyển tập lịch sử hàng không; Bảo tàng Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Mỹ cũng có bộ sưu tập lớn tranh in và đồ vật thời "cơn sốt khinh khí cầu".

Một điểm đáng nhớ: từ quả cầu đầu tiên của Montgolfier đến chiếc máy bay của anh em Wright là 120 năm. Khoảng thời gian đó cho thấy bay lên thì tương đối dễ; bay đến nơi mình muốn mới là bài toán khó.