Tàu đâm sập cầu ở Mỹ bằng lực ngang với phóng tên lửa

Làm thế nào một thứ gì đó di chuyển chậm hơn cả xe đạp lại có thể gây ra tác động tàn khốc, đánh sập cây cầu lớn nhất thành phố Baltimore của Mỹ?

Ngày 26/3/2024, tàu container Dali treo cờ Singapore đã bất ngờ chết máy khi đang ra khỏi bến cảng Baltimore và đâm thẳng vào cột trụ của cầu Francis Scott Key. Gần như toàn bộ cây cầu thép này đã đổ sập chỉ trong vài giây, khiến nhiều người và phương tiện đang lưu thông trên cầu rơi xuống sông. Ảnh: AFP/TTXVN

Tàu container Dali đã di chuyển chậm trước khi đâm vào cầu Francis Scott Key ở Baltimore hôm 26/3. Tuy nhiên, nó tạo ra một lực lớn đến mức có thể so sánh với một vụ phóng tên lửa.

Làm thế nào một thứ gì đó di chuyển chậm hơn một người đi xe đạp bình thường lại có thể gây ra tác động tàn khốc như vậy? Câu trả lời nằm ở khối lượng của nó: tàu Dali nặng tương đương với 1/3 đến một nửa tòa cao ốc Empire State.

Có thể phải mất vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm để các kỹ sư có thể mô phỏng rõ ràng về thảm họa này, có tính đến tất cả các biến số. Nhưng tờ New York Times (NYT) đã sử dụng dữ liệu hạn chế có sẵn để tìm hiểu vụ va chạm có thể mạnh đến mức nào. Và ngay cả những tính toán đơn giản nhất của họ cũng cho thấy lực tác động là rất lớn.

Ước tính thấp nhất của NYT về lượng lực cần thiết để làm chậm tàu Dali, nếu nó chở đủ tải trọng, là khoảng 12 triệu newton, tức khoảng 1/3 lực cần thiết để phóng tên lửa Saturn V cho các sứ mệnh Mặt trăng Apollo.

Và những ước tính sâu hơn của NYT, được xem xét bởi một số chuyên gia kỹ thuật dân dụng, cho thấy việc tàu đã tác động lên trụ cầu một lực lên tới 100 triệu newton là thực tế.

Ben Schafer, Giáo sư kỹ thuật hệ thống và dân dụng tại trường Đại học Johns Hopkins, cho biết: “Vụ đâm ở mức tiêu tốn nhiều năng lượng hơn mức bạn thực sự có thể suy nghĩ được”.

Tuy nhiên, các chuyên gia còn bất đồng về việc liệu trụ cầu có thể chịu được va chạm trực tiếp với tàu container cỡ lớn hay không.

Nii Attoh-Okine, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Maryland, cho biết: “Tùy thuộc vào kích thước của tàu container, cây cầu không có cơ hội nào [trụ được]“. Ông nói rằng cầu Key của Baltimore đã hoạt động hoàn hảo trước khi vụ tai nạn này xảy ra và xác suất là 95 – 99% cây cầu sẽ bị hư hỏng nếu bị một tàu container như vậy đâm phải.

Nhưng Sherif El-Tawil, Giáo sư kỹ thuật tại Đại học Michigan, người đã xem xét các tính toán của NYT, cho biết việc thiết kế một trụ cầu có thể đứng vững sau một cú va chạm như vậy là khả thi: “Nếu cây cầu này được thiết kế theo tiêu chuẩn hiện hành, nó có thể sống sót.”

Tàu container Dali đâm thẳng vào cột trụ của cầu Francis Scott Key ở thành phố Baltimore thuộc bang Maryland (Mỹ). Ảnh: AFP/TTXVN

Những cây cầu hiện đại, được thiết kế trong thời đại tàu vận chuyển container siêu lớn, thường được xây dựng với các trụ chắc chắn hơn hoặc hệ thống bảo vệ xung quanh các trụ có thể hấp thụ hoặc làm chệch hướng lực va chạm của tàu.

Nhưng cầu Key được hoàn thành vào năm 1977, khi các tiêu chuẩn còn khác biệt và tàu thuyền nhỏ hơn nhiều.

Trong nỗ lực tìm hiểu của mình, NYT đã ước tính khối lượng của tàu Dali nằm trong khoảng từ 195.000 tấn khi đầy tải và 78.000 tấn khi rỗng, dựa trên hồ sơ tàu và tiêu chuẩn hàng hải về trọng lượng mà một tàu container thông thường có thể đảm nhận. Trên thực tế con tàu chở một số hàng hóa, vì vậy ngay cả khi tải nhẹ, khối lượng của nó có lẽ ít nhất là 100.000 tấn.

Để ước tính con tàu đã bị khựng lại nhanh đến mức nào, họ lấy dữ liệu từ hai trang web theo dõi tàu, MarineTraffic và My Ship Tracking. Trước khi va chạm, dữ liệu cho thấy con tàu đang di chuyển với tốc độ khoảng 7,8 dặm/giờ. Điểm dữ liệu tiếp theo mà NYT có thể tìm thấy, là 38 giây sau, cho thấy nó di chuyển với tốc độ 2,5 dặm/giờ.

Cuối cùng dựa trên các phép tính, tờ NYT đi đến ước tính rằng lực trung bình cần thiết để làm chậm con tàu là từ 6 triệu đến 12 triệu newton, tương đương khoảng 1/3 lực cần thiết để phóng tên lửa Saturn V trong các sứ mạng Mặt trăng Apollo.

Một góc chụp khác về con tàu và cầu Key trong sự cố ngày 26/3. Ảnh: Quân đoàn Công binh Mỹ

Các kỹ sư cho biết, thay vì thiết kế một trụ tàu chịu được tác động của lực mạnh hàng chục hoặc hàng trăm triệu newton, người ta có thể giúp bảo vệ cây cầu bằng cách tạo ra các hệ thống bảo vệ – chẳng hạn như tấm chắn, đảo nhân tạo hoặc cấu trúc gọi là cá heo – có thể làm phân tán lực tác động, làm chậm tàu trước khi va chạm hoặc chuyển hướng tàu khỏi trụ cầu.

Các tiêu chuẩn an toàn cũng có thể được sửa đổi, yêu cầu phải có các tàu kéo hộ tống những con tàu hàng lớn trong thời gian dài hơn cho đến khi chúng rời xa khỏi cơ sở hạ tầng một cách an toàn.

Năm 1980, một vụ va chạm tàu đã khiến cầu Sunshine Skyway ở Vịnh Tampa, bang Florida bị sập và trong thập kỷ sau thảm họa đó, ngành công nghiệp đã thông qua các hướng dẫn rằng các cây cầu hoặc cấu trúc bảo vệ của chúng phải chịu được lực lớn hơn.

Giáo sư El-Tawil cho biết, các vụ va chạm giữa tàu và cầu gây ra mức độ thiệt hại như vậy là cực kỳ hiếm khi xảy ra. Tuy nhiên, El-Tawil nói rằng ông rất ngạc nhiên khi cầu Key không được bổ sung hệ thống bảo vệ.

“Hệ thống bảo vệ sẽ chuyển hướng con tàu ra khỏi trụ cầu, bảo vệ cây cầu, bảo vệ cộng đồng khỏi bị mất một cây cầu quan trọng và bảo vệ chính con tàu”, ông nói.