Startup máy bay điện Beta Technologies mở ra tương lai cho ngành vận chuyển

Beta Technologies, công ty do cựu sinh viên Harvard và cựu tuyển thủ khúc khôn cầu Kyle Clark đồng sáng lập, đang trong quá trình đưa máy bay điện vận chuyển hàng hóa có thể cất cánh và hạ cánh như máy bay trực thăng lên bầu trời nước Mỹ.

Vào những năm 2000, khi còn thi đấu tại giải khúc khôn cầu hạng đấu thấp, Kyle Clark cho biết đồng đội của anh ưa thích nói về loại thuốc phiện họ đã dùng vào tối qua và ai dẫn gái bán hoa đến phòng nghỉ ở khách sạn. Còn Kyle Clark, một “đấu sĩ” cao hai mét lại vùi đầu vào những quyển sách tham khảo về cách chế tạo máy bay. Tuy vậy, Clark còn thể hiện niềm đam mê dành cho lĩnh vực kỹ thuật khi còn thi đấu tại Havard, nơi đồng đội đặt cho anh biệt danh “Beta”.

Chưa từng thi đấu tại NHL, song hai thập niên sau, startup Beta Technologies của anh được định giá tỉ đô và đang chuẩn bị làm nên một bước tiến lớn với Alia, máy bay điện mang tính đột phá.

Clark cho biết Alia, lấy cảm hứng từ loài nhàn Bắc Cực với sải cánh dài 15,24m là một trong những mẫu máy bay điện tân tiến được startup hàng không xây dựng với khả năng cất cánh và hạ cánh theo chiều thẳng đứng như máy bay trực thăng. Những đối thủ của Beta gồm Kitty Hawk của tỉ phú Larry Page và công ty đã SPAC, Joby Aviation đặt mục tiêu vận chuyển con người, giúp người dân sinh sống ở thành thị bay qua những con phố ùn tắc giao thông.

Ban đầu Clark thiết kế Alia như máy bay vận chuyển, đặt cược rằng một thị trường lớn sẽ phát triển dịch vụ thương mại điện tử tốc độ cao từ nhà kho đặt tại vùng ngoại ô, trước khi taxi bay được đánh giá an toàn để đi qua đường phố đô thị.

“Chúng tôi thực sự sẽ giành chiến thắng trong cuộc đua về vận chuyển hành khách. Đó là đến khi những công ty khác bắt đầu vận chuyển hành khách, chúng tôi đã có hàng nghìn máy bay với hàng triệu giờ bay an toàn, tin cậy và thiết kế chắc chắn,” Kyle Clark (41 tuổi), nhà sáng lập công ty đặt tại quê nhà Burlington, Vermont cho biết.

Clark cũng hào hứng về những gì anh cho rằng sẽ trở thành lĩnh vực kinh doanh sinh lời thứ hai. Đó là trạm sạc cho mọi loại máy bay điện, mà anh có có kế hoạch lắp đặt trên toàn nước Mỹ nhằm tạo ra một mạng lưới trạm sạc siêu nhanh cho lĩnh vực hàng không tương tự như của Tesla.

Đã có 9 trạm sạc đi vào vận hành từ Vermont đến Arkansas, bên cạnh 51 trạm đang trong quá trình xây dựng hoặc chờ được cấp phép. Phần lớn trạm sạc có số lượng pin đã được sử dụng và tháo ra khi công suất pin giảm 8% từ máy bay Alia. Điều này đem lại nguồn lợi nhuận thứ hai, trong khi Beta bán gói pin thay thế cho chủ sở hữu của Alia, với mức giá vào khoảng 500.000 USD.

Việc trang bị lượng pin lưu trữ tại các trạm sạc sẽ giải quyết nhu cầu mở rộng tốn kém cho mạng lưới điện tại địa phương. Kế hoạch của Clark là để máy bay sạc chậm trong giờ ngoài cao điểm, trong khi nguồn điện chưa cần dùng đến có thể bán lại vào giờ cao điểm.

“Máy bay là phần thu hút, nhưng chúng tôi sẽ thu về khoản tiền lớn từ pin điện tử,” Clark cho biết.

Những nhà đầu tư của Beta là Fidelity Management and Amazon hi vọng công ty sẽ tái hiện lại thành công của một startup phương tiện vận hành bằng điện khác được hai công ty đầu tư, với giá trị vốn hóa hiện nay vượt 100 tỉ USD.

“Bọn họ nhìn thấy rất nhiều điểm tương đồng giữa Beta và Rivian,” Edward Eppler, cựu giám đốc ngân hàng đầu tư của Goldman Sachs, người đã gia nhập Beta với vai trò CFO sau vòng gọi vốn Series A cho biết. Tại vòng gọi vốn vào tháng 5.2021, công ty đã huy động 368 triệu USD để được định giá 1,4 tỉ USD. Theo ước tính của Forbes, doanh thu của Beta ở mức 15 triệu USD trong vòng 12 tháng qua, phần lớn từ hợp đồng nghiên cứu với Không quân Hoa Kỳ.

Nguồn vốn đến chỉ một tháng sau khi Beta nhận về khoản tài trợ lớn từ UPS. Tập đoàn này đã gửi thư ý định (LOI) đặt mua tới 150 mẫu máy bay Alia, có mức giá dự kiến từ 4-5 triệu USD/chiếc. Giám đốc của Beta hi vọng cũng sẽ nhận đơn hàng từ Amazon. Cả hai doanh nghiệp khổng lồ đang tìm ra cách thực hiện cam kết tốt hơn trong việc cắt giảm khí thải carbon từ quá trình vận chuyển.

Beta đặt mục tiêu vận chuyển 10 máy bay đầu tiên cho UPS vào năm 2024, trong trường hợp Alia được chứng nhận an toàn từ cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ (FAA). Ngược lại, Không quân Hoa Kỳ có thể tiếp nhận Alia đầu tiên, khi Beta đã có được hợp đồng trị giá 43,6 triệu USD để thử nghiệm Alia dùng trong quân sự. Vào tháng 5.2021, Alia trở thành máy bay điện đầu tiên được chứng nhận bay từ Không quân Hoa Kỳ để cất cánh.

Beta cho biết cabin thân rộng của Alia có khả năng chuyên chở 272kg trọng tải, gồm phi công cho tối đa 460km, cao hơn 185km so với nguyên mẫu của bất kỳ đối thủ cạnh tranh nào hay lên đến 566kg cho 370km với một trong 5 gói pin được tháo ra. Clark kỳ vọng FAA sẽ thay đổi yêu cầu hạn chế quãng đường bay lên 231km.

Tuy vậy, với mức giá gần như gấp đôi Cessna Grand Caravan có kích thước tương tự và 5 lần máy bay vận chuyển cỡ nhỏ đã qua sử dụng, Beta và UPS nhận thức Alia chỉ thực sự thu về lợi nhuận nếu được bay rất nhiều. Điều này đòi hỏi thay đổi căn bản từ mạng lưới vận chuyển ra khỏi khu vực lâu năm và đưa ra đường dẫn cho máy bay vận chuyển nào thực hiện một chuyến/ngày, giao kiện hàng từ sân bay địa phương đến trung tâm phân loại.

Thay vào đó, hai công ty định vị Alia bay trực tiếp từ nhà kho của UPS đến một nơi khác, bỏ qua khâu vận chuyển bằng xe tải cũng như máy bay truyền thống. Qua đó, vận chuyển thẳng đến một lượng lớn khách hàng. Mật độ bay thường xuyên sẽ giúp công ty tiết kiệm chi phí vận hành thấp hơn.

Beta hứa hẹn tiết kiệm 90% xăng dầu và phí bảo trì thấp hơn khi động cơ điện có ít bộ phận hơn, giảm 35% trọng lượng khi kết hợp máy tính và vị trí phi công trong buồng lái.

Theo Kyle Clark, người đã lớn lên bên ngoài Burlington với niềm đam mê dành cho hình xăm, thể thao và bay lượn thức dậy vào lúc 4 giờ sáng và luôn dành khoảng thời gian cuối ngày cho xe moto hoặc máy bay riêng. Anh là ngôi sao thể thao tại trường trung học Essex, đội trường các đội bóng bầu dục, bóng vợt và khúc khôn cầu.

Theo người vợ của Katie (cả hai gặp nhau từ năm lớp 7), anh thường từ chối lời mời dự tiệc để về nhà và chế tạo mô hình máy bay. Clark đã tận dụng những kỹ năng khéo léo của mình để hỗ trợ cơ khí tại sân bay địa phương và đổi lại, anh được lái máy bay.

Khi Clark bắt đầu xây dựng máy bay siêu nhẹ từ mô hình, mẹ anh lo rằng anh sẽ tự giết mình khi tạo ra lửa trại ở sân sau và đốt các thiết bị.

Cuối cùng, Clark cũng được ngồi vào vị trí phi công khi Washington Capital ký hợp đồng với anh trong những năm đầu theo học tại Harvard. Clark đã dùng khoản tiền thưởng từ hợp đồng để tham gia học bay, khi đang thi đấu cho các đội trung chuyển là Richmond, Va., và Portland, Maine.

Quay trở lại Harvard sau hai năm, Clark đăng ký hệ thống điều khiển bay một người lái dựa trên ghế moto và tay cầm xe cho dự án cuối năm của anh. Thất bại trong việc tìm nhà đầu tư để phát triển dự án, vào năm 2005, Clark bắt đầu việc kinh doanh xây dựng thiết bị phát điện tại garage xe của mẹ vợ.

Vào năm 2010, anh bán lại công ty cho Dynapower, một hảng sản xuất thiết bị phát điện đặt tại Vermont và đảm nhận vị trí giám đốc kỹ thuật, giúp phát triển hệ thống được sử dụng trong thiết bị lưu trữ năng lượng thương mại của Tesla, Powerpack.

Vào năm 2012, Clark đã nhận về khoản tiền nhỏ sau khi một doanh nghiệp vốn sở hữu tư nhân mua lại Dynapower. Anh đã đi khắp bờ đông Hoa Kỳ với nỗ lực bán lại thiết kế máy bay của mình cho nhà đầu tư. Với việc không một ai đầu tư, vào năm 2014, Clark đồng sáng lập mạng xã hội liên kết các startup với tài năng và nguồn đầu tư, hi vọng làm bệ phóng cho kế hoạch của riêng anh.

Tuy vậy, Internet không phải thứ Beta còn thiếu, mà là doanh nhân công nghệ sinh học Martine Rothblatt. Vào năm 1996, Rothblatt thành lập công ty công nghệ sinh học, United Therapeutics sau khi trở thành tỉ phú từ huy động vốn của Sirius Satellite Radio và phát triển liệu trình cho căn bệnh suy phổi của con gái.

Loại thuốc này có hiệu quả, nhưng con gái của bà vẫn sẽ phải thực hiện việc ghép phổi. Điều này đã tạo động lực cho Rothblatt nghĩ ra một kế hoạch táo bạo trong việc giải quyết tình trạng thiếu hụt cơ quan nội tạng cho quá trình cấy ghép phức tạp. Đó là phát triển bộ phận nhân tạo.

Máy bay cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện (eVTOL) là một giải pháp hoàn hảo để đưa nội tạng thay thế tới bãi đáp trực thăng bệnh viện một cách nhanh chóng và thân thiện môi trường. Rothblatt đã đặt hợp đồng với Piasecki, công ty về máy bay trực thăng để phát triển phương tiện theo yêu cầu. Tuy vậy, trong một lần gặp mặt những nhà thầu phụ vào năm 2017, bà cho biết có ấn tượng sâu sắc với Clark và đã chọn Beta để chế tạo hệ thống máy bay điện.

“Tôi đã từng nghe vô số buổi thuyết trình kỹ thuật và ngay lập tức nhận ra anh chàng này như một chuyên gia về số vị phân 99”.

Sau khi biết được Kyle Clark sống gần nhà nghỉ dưỡng của mình tại Vermont, Martine Rothblatt đã mời anh ghé qua. Tuy vậy, thay vì chỉ là cuộc trò chuyện 30 phút lại trở thành một buổi hẹn cả ngày khi Clark đã đưa bà đến Montreal cho lịch trình gặp mặt trước đó.

Rothblatt đã quả quyết rằng anh chính là người phù hợp để chế tạo toàn bộ máy bay. Bà đã đầu tư 52 triệu USD để Beta tiến hành, đặt hàng cho 60 máy bay và 8 trạm sạc.

“Bạn dành thời gian để gặp trực tiếp với ai đó, một người sẽ phá vỡ rào cản để vươn đến thành công và người sẽ cho bạn những lý do. Kyle là nhà lãnh đạo tốt nhất mà tôi từng làm việc trước khi anh ta thực hiện bất kỳ điều gì”.

Chỉ trong 8 tháng, đội ngũ nhân sự của Clark đã chế tạo và cất cánh Ava, mẫu máy bay thử nghiệm cho hệ thống con. Bắt đầu với phần thân của máy bay Lancair, họ đã nghiêng phần mũi và đuôi với ổ trục nghiêng bốn cặp cánh quạt quay ngược chiều (PRC) được so sánh với nhân vật Edward Siccorhands.

Với trọng lượng 1812kg, đây là mẫu máy bay điện nặng nhất hiện nay để cất cánh và hạ cánh thẳng đứng. Không chỉ thành công, mẫu máy bay này còn giúp Clark nhận ra động cơ nghiêng đang được nhiều đối cạnh tranh sử dụng là một sai số, khi tăng thêm trọng lượng và tính phức tạp, làm cho việc chứng nhận an toàn trở nên khó khăn hơn.

Vào mùa hè năm 2018, anh bắt đầu dự án Alia với hệ thống nâng và di chuyển tách biệt. Một động cơ đẩy đặt ở phần rìa để bay lên phía trước, có thể cất và hạ cánh theo chiều thẳng đứng. Bốn trục cánh quạt được đặt ở đỉnh phần cánh chia đều ra hai bên. Những cánh quạt dài và cao này sẽ tối ưu phương tiện di chuyển theo chặng dài.

Theo Clark, máy bay với độ trượt hiệu quả như vậy sẽ hạ cánh một cách mượt mà và an toàn trong vòng 10 phút trong trường hợp cạn kiệt năng lượng ở độ cao 2.438m. Việc lắp đặt viên pin 1360kg ở phía đáy của phương tiện sẽ làm cân bằng sải cánh và giúp cho Alia cực kỳ ổn định so với động cơ nghiêng.

Clark cho biết thiết kế tối giản đồng nghĩa chương trình điều khiển bay chủ đạo của Alia chỉ có 1.200 mã lệnh. Trong khi động cơ nghiêng cần đến phần mềm với hàng triệu mã lệnh.

Tuy vậy, giới quan sát lại dấy lên hai lo ngại về vấn đề an toàn. Đó là nếu gặp trục trặc ở một trong bốn cánh quạt nâng, Alia sẽ gặp khó khăn để điều khiển theo chiều thẳng đứng. Việc lắp đặt pin ở phần thân gây rủi ro về hỏa hoạn cho hành khách ngồi trên. Clark cho biết tấm sàn ngăn hành khách sẽ được bọc bằng chất liệu titanium và một cánh quạt nâng bị hư gần như không xảy ra. Vì mỗi phần có một động cơ dự trù.

Nhưng rủi ro về quy định lại rất lớn. Nhìn chung, FAA vẫn chưa cấp phép cho máy bay dân dụng sử dụng động cơ điện nào, chứ chưa nói đến việc phương tiện cất cánh và hạ cánh theo chiều dọc.

Lời thuyết phục từ Clark và Rothblatt vẫn giữ máy bay càng tối giản càng tốt, nhưng vẫn chưa rõ sẽ mất khoảng bao lâu để FAA thẩm định công nghệ tân tiến trên Alia hay liệu cơ quan này sẽ yêu cầu điều chỉnh làm giảm hiệu năng.

Kể cả như cậy, Rothblatt một người có niềm tin thực sự vào Beta và đã trải nghiệm Alia vào tháng 6.2021, đặt cược từ việc hậu thuẫn cho quá trình phát triển của hai mẫu máy bay tối giản. Đó là máy bay trực thăng được cải tiến với động cơ điện và drone (máy bay không người lái) từ công ty Trung Quốc được niêm yết tại Nasdaq, EHang.

Hình ảnh một kỳ lân màu đen được trang trí trên cửa sở trong trụ sở của Beta đặt tại sân bay Burlington không phải trò đùa về việc công ty là startup hàng không tỉ USD. Mà số đuôi trên hai nguyên mẫu của Alia là N250UT và 251UT cho United Therapeutics và yêu cầu về quãng đường 402km từ Rothblatt.

Khi xác định máy bay về kiểm soát không lưu, hai chữ cuối nên được nói là “Uniform Tango” theo công ước về hàng không, nhưng Katie Clark lại làm ngược người chồng của cô và nói “Unicorn Tango”.

Clark thực hiện theo hai chiến lược khác lạ khi vận hành Beta, đặt mục tiêu có cấu trúc phẳng không cần đến chức danh, nơi các kỹ sư trẻ tuổi được thoải mái thách thức với những người tiền bối. Anh muốn mọi nhân sự học cách điều khiển máy bay.

Clark đưa ra khóa học miễn phí cho 350 nhân sự với hạm đội 20 máy bay, máy bay trực thăng của Beta, gồm mẫu máy bay lươn Cessna 172 trainers, máy bay hai tầng cánh Boeing-Stearman sử dụng trong thế chiến thứ hai và 1940 Piper Cub.

Rất nhiều nhân viên của Beta chưa từng có kinh nghiệm bay lên bầu trời. Do đó, làm quen với máy bay thông qua bay lượn giúp họ thiết kế hệ thống tốt hơn, cũng như nuôi dưỡng tình yêu theo Clark còn tạo động lực hơn cả tiền thưởng.

Mặc cho hoài nghi về chi phí từ những nhà đầu tư, nhưng Clark vẫn đứng vững. “Niềm cảm hứng tuyệt đối là khi mọi người thực sự quan tâm vào giá trị hơn bất kỳ điều gì khác,” anh cho biết.

Những nhà đầu tư của Beta cho rằng Clark không nên kiên quyết trở thành phi công lái thử cho Alia hay đốt cháy giai đoạn bằng cách thực hiện cú lộn nhào trên máy bay lộn ngược như người vợ của anh. Nhưng theo Clark, đó chính là con người anh và kiên định với việc tự mình lái Alia. Clark cho rằng việc hạ cánh khó khăn hay va chạm đem lại cho anh góc nhìn bên trong liệu thay đổi thiết kế có hiệu quả và cách khách hàng trải nghiệm nó.

“Có phải là chúng ta sẽ hạ một máy bay hay trực thăng không? Tất nhiên là vậy rồi. Đó là hiện thực trong việc đưa công nghệ mới ra thị trường. Thế giới sẽ trở thành nơi tốt đẹp hơn từ những gì mà ta đem lại, nên rất đáng để thực hiện”.

Năng lượng cần thiết để thành công

Một vấn đề dành cho máy bay eVOTL nằm ở trọng lượng pin, ít năng lượng hơn 14 lần so với máy bay vận hành bằng nhiên liệu. Để đạt đến quãng đường và trọng tải, Beta, Joby Aviation và Kitty Hawk cần phải trang bị gói pin với mật độ năng lượng vượt ngoài khả năng của những loại công nghệ mới.

Trong khi đó lilium lại không thuộc phạm trù thử nghiệm, theo hai chuyên gia về pin, Venkat Viswanathan và Shashank Sripad từ đại học Carnegie Mellon.

Biên dịch: Minh Tuấn