Petra, công ty khởi nghiệp ở San Francisco, phát triển robot bán tự động khoan nhiệt “Swifty” có thể xuyên qua các tầng địa chất cứng nhất bằng cách nghiền đá thành bột.
Thay vì sử dụng mũi khoan cơ học, robot “Swifty” dùng đầu khoan nóng với áp suất cao để làm loại bỏ lớp đá mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Trong thử nghiệm gần đây, Swifty đào đường hầm rộng 45 – 152 cm thông qua làm vỡ vụn mọi loại đá. Thử nghiệm bao gồm đường hầm rộng 60 cm qua 6 m đá sioux quartzite, loại đá cứng nhất trên Trái Đất chỉ có thể phá bằng thuốc nổ. Robot đào hầm ở tốc độ khoảng 2,5 cm/phút.
Nhờ kết hợp nhiệt và áp suất cao, robot đào hầm có thể khoan xuyên qua lớp đá cứng. (Ảnh: Petra)
“Trước đây, không có phương pháp nào có thể đào xuyên qua loại đá cứng này. Thành tích của Petra là nhờ phương pháp khoan nhiệt của Swifty có thể cắt hiệu quả qua lớp đá mà không cần chạm vào”, Ian Wright, giám đốc công nghệ của Petra, cho biết.
Robot của Petra sử dụng thị giác máy, một hệ thống trí tuệ nhân tạo cho phép robot “nhìn” và ra quyết định dựa trên những chướng ngại vật mà nó gặp phải. Khi hoạt động, robot phá vỡ đá bằng hỗn hợp khí nóng trên 1.000 độ C, biến lớp đá thành mảnh vụn nhỏ hơn. Sau khi lớp đá bị vỡ, máy hút chân không cực mạnh hút mảnh vỡ, dọn đường để robot khoan tiếp.
“Petra có thể khoan qua tầng địa chất cứng nhất trong lòng đất, cho phép khách hàng lắp đặt thiết bị dưới đất ở các khu vực địa lý hiểm trở dễ gặp cháy rừng và mưa bão. Ngoài ra, chúng ta có thể đơn giản hóa những dự án trong thành phố bằng cách cho phép kỹ sư định vị bên dưới mê cung cơ sở hạ tầng hiện tại”, đại diện công ty Petra chia sẻ.
Công nghệ của Petra lấy cảm hứng từ thí nghiệm do các nhà khoa học ở Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos tiến hành vào thập niên 1960. Họ đã thiết kế một máy đào hầm hoạt động bằng năng lượng hạt nhân có thể di chuyển qua lớp phủ trên của Trái Đất hoặc thậm chí lớp vỏ Mặt Trăng. Máy khoan làm chảy đá đó chưa bao giờ trở thành hiện thực nhưng Petra đã học hỏi từ dự án và thực hiện những thử nghiệm đầu tiên trong khu công nghiệp ở Oakland, California năm 2018. Thử nghiệm ban đầu sử dụng plasma nhưng các kỹ sư nhanh chóng chuyển sang dùng khí và nhiệt để thiết bị bớt cồng kềnh hơn.
Robot Swifty của Petra hướng tới đào hầm qua tầng đá nền với chi phí đủ rẻ để cung cấp động lực cho các doanh nghiệp đặt đường dây điện, dây mạng và nhiều loại đường dây khác dưới lòng đất. Theo Petra, mũi khoan nhiệt của Swifty có thể giảm 50 – 80% chi phí đào hầm qua tầng đá nền. Công ty này đang thử nghiệm phương pháp khoan nhiệt với nhiều loại đá từ granite tới đá vôi ở khu vực từ California tới dãy núi Appalachia.