Ý tưởng xây dựng thành phố hình quả cầu của nhà phát minh Buckminster Fuller

Nhà phát minh Buckminster Fuller đã đề xuất một ý tưởng gọi là "thành phố không gian" (Space City) vào những năm 1960.

Ý tưởng này bao gồm việc xây dựng các thành phố hoặc cơ sở sinh sống cho con người trên các cấu trúc dạng quả cầu khổng lồ, được gọi là "các tổ hợp vũ trụ" (Space Structures), và sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra sự nóng và bay lên không trung.

Buckminster Fuller, kiến trúc sư kiêm nhà phát minh người Mỹ, đưa ra ý tưởng xây dựng Cloud Nine vào những năm 1960. Về cơ bản, Cloud Nine là những khối cầu bay khổng lồdành cho con người sinh sống. Ý tưởng của Fuller dựa trên quả cầu trắc địa, gồm nhiều mảnh tam giác xây thành một cấu trúc vỏ mỏng có hình dạng giống như quả cầu lớn. Ưu điểm của việc xây dựng theo dạng này là phân bổ áp lực lên toàn bộ cấu trúc.

Một mái vòm trắc địa do Buckminster Fuller thiết kế. (Ảnh: Laurent Bélanger/Wikimedia Commons).

Hình tam giác là sự sắp xếp các thành phần cấu trúc duy nhất có thể ổn định trong chính nó mà không cần liên kết bổ sung tại những điểm giao cắt để ngăn chặn sự cong vênh hình học, theo Outdoor Igloos, công ty sản xuất mái vòm trắc địa. Nói cách khác, đặt áp lực lên một cạnh của tam giác, lực đó sẽ được phân bổ đều sang hai cạnh còn lại, tiếp đó truyền áp lực sang những tam giác liền kề. Sự phân bổ áp lực như vậy là cách mà các mái vòm trắc địa phân bổ áp lực hiệu quả xuống toàn bộ cấu trúc.

Điều thú vị là các khối cầu và mái vòm trắc địa trở nên vững chắc hơn theo tỷ lệ khi lớn hơn. Không chỉ vậy, khi bán kính khối cầu tăng, thể tích của nó cũng tăng với tốc độ cao hơn.

Tiếp theo, hãy xét đến lực nổi. Lực nổi là một lực hướng lên trong chất lưu (bất cứ chất nào chảy, kể cả không khí) tác dụng mọi vật bên trong. Lực này bắt nguồn từ áp suất bên trong chất lưu trở nên lớn hơn khi vật đi sâu hơn vào chất lưu. Áp suất ở đáy của một vật trong chất lưu cao hơn ở đỉnh của vật đó, gây ra lực hướng lên.

Nếu lực nổi của chất lưu lớn hơn trọng lượng của vật thể thì vật đó sẽ nổi. Heli có thể bay lên vì nhẹ hơn các nguyên tố khác trong khí quyển Trái Đất. Điều tương tự cũng xảy ra khi không khí trong khí cầu được làm nóng và loãng đi, khiến khối lượng riêng trở nên nhỏ hơn so với không khí bên ngoài, nhờ đó có thể bay lên.

Fuller cho rằng nếu không khí bên trong một quả cầu trắc địa khổng lồ được làm nóng, thậm chí chỉ cao hơn 1 độ C so với nhiệt độ môi trường xung quanh, thì quả cầu có thể bay lên. Theo ông, một khí cầu như vậy có thể nâng khối lượng đáng kể, do đó, con người có thể sống trong những thành phố hình quả cầu lơ lửng trên không.

Tuy nhiên, phương pháp này có khả thi trên thực tế hay không vẫn chưa được xác thực. Một số chuyên gia tính toán, việc tạo ra các khu vực sinh sống, giả sử theo từng lớp, sẽ nhanh chóng khiến toàn bộ hệ thống trở nên quá nặng. Điều này khiến thành phố quả cầu bay trở nên rất phi thực tế, chưa kể đến rủi ro khi quả cầu rơi xuống đất.

Fuller cũng không kỳ vọng Cloud Nine sớm được triển khai trong thực tế. Thay vào đó, ông đề xuất ý tưởng này như một cách khiến mọi người suy nghĩ về biện pháp ứng phó với việc dân số ngày càng tăng.