Thiếu niên Ukraina phát minh máy bay không người lái dò mìn trên mặt đất

 

Igor Klymenko, 17 tuổi, làm việc với phát minh của mình khi em đang trú ẩn trong một tầng hầm trước các cuộc tấn công tàn bào của Nga.

  

Vào tháng 2 năm 2022, khi Nga xâm lược Ukraine, Igor Klymenko, 17 tuổi, buộc phải trốn khỏi nhà của mình ở Kyiv. Anh và gia đình chuyển đến vùng nông thôn, trú ẩn trong một tầng hầm khi chiến tranh hoành hành xung quanh họ.

“Tôi đã sống với tám người,” Klymenko nói. “Tất cả thời gian này, chúng tôi đều nghe thấy tiếng nổ, tên lửa, máy bay và thực sự rất khó tập trung, chỉ tập trung, [và] không nghĩ về chiến tranh.”

Sau ba tuần, và với một cảm nhận mới cấp bách, người kỹ sư trẻ quyết định trở lại thực hiện một dự án em đam mê trong quá khứ: một mẫu của máy bay không người lái có thể phát hiện các quả mìn chưa nổ và gửi tọa độ chính xác của chúng từ xa cho người dò mìn.

Klymenko mới 9 tuổi khi Nga xâm lược Crimea vào năm 2014. Khi đó, cảm thấy bị buộc phải nghiên cứu các cách để giúp đỡ đất nước của mình, em đã xem được thông tin về cuộc khủng hoảng mỏ mìn trên toàn cầu. Ngay cả trước khi cuộc xâm lược xảy ra, mìn chưa nổ đã là mối đe dọa lớn trên toàn thế giới không chỉ đối với những người lính ngoài tiền tuyến, mà còn đối với dân thường sống ở những khu vực từng là vùng chiến sự. Vào năm 2020, bom mìn hoặc vật nổ còn sót lại sau chiến tranh đã giết chết hoặc gây thương tích cho 7,073 người, và dân thường chiếm khoảng 80% tổng số thương vong. Khoảng 110 triệu bẫy mìn có thể bị chôn dưới đất tại khoảng 60 quốc gia.

Nhưng các hoạt động rà phá bom mìn diễn ra chậm chạp và nguy hiểm; cứ 5,000 quả mìn được gỡ bỏ thành công thì có một người bị thiệt mạng và hai người bị thương. Klymenko nghĩ rằng mình có thể sử dụng các kỹ năng khoa học máy tính và kỹ thuật của mình tốt hơn để làm cho quá trình này an toàn hơn.

Thời gian qua nhanh đến năm 2022, và cậu thiếu niên này nói: “Tôi mới bắt đầu nghĩ rằng mình không thể từ bỏ công trình này. Tôi nên đi trước, bởi vì vấn đề này đang là cần thiết và cấp bách hơn so với năm 2014. Người dân của tôi đang bảo vệ Ukraine, đất nước của tôi, tôi, gia đình tôi, và bản thân tôi cũng nên giúp

Trong khi kết thúc năm học cuối cấp và trú ẩn trốn các cuộc tấn công của Nga, Klymenko đã làm việc với các nhà khoa học và các lập trình viên để phát triển Máy Dò Tìm Mìn Quadcopter của mình. Hiện em có hai nguyên mẫu thiết bị đang hoạt động và hai bằng sáng chế của Ukraine. Chỉ trong tuần này, tại buổi lễ Sáng Kiến Toàn Cầu Clinton ở Thành phố New York, Klymenko đã được trao Giải Thưởng Sinh Viên Toàn Cầu Chegg.org, giải thưởng trị giá 100,000 đô la cho một sinh viên có tác động đến xã hội, học tập và cuộc sống của bạn bè cùng trang lứa.

Giải thưởng Sinh Viên Toàn Cầu đã “cho tôi cơ hội để cho thế giới thấy câu chuyện của tôi, cho thế giới thấy vấn đề của việc khai thác dò mìn và cho thấy nó ảnh hưởng đến mọi người như thế nào,” Klymenko nói, và thêm: đây là “cơ hội tốt để… tìm những người cũng muốn làm việc với tôi để tạo ra và hoàn chỉnh thiết bị này và cứu sống mạng người." Em cho biết dự định sử dụng một số tiền thưởng để phát triển thêm chiếc máy bay không người lái của mình.

“Trong thời kỳ khủng hoảng, chúng ta cần sự đổi mới và khả năng phục hồi để giúp vượt qua những nghịch cảnh không thể tưởng tượng được,” Dan Rosensweig, chủ tịch kiêm giám đốc điều hành của Chegg phát biểu, “và cam kết của Igor trong việc giải quyết vấn đề mìn chôn dưới đất trên toàn cầu thực sự truyền cảm hứng”.

Mìn chôn dưới đất được chia thành hai loại: mìn chống xe tăng và thiết giáp, và mìn chống bộ binh nhắm vào người. Hiệp ước Cấm Mìn Sát Thương năm 1997, được hơn 150 quốc gia ký kết, nghiêm cấm việc sử dụng mìn sát thương vì chúng giết hại cả binh lính và dân thường một cách bừa bãi. Các loại mìn chống xe thiết giáp thường đòi hỏi một lực ép nhất định đè lên trên chúng để phát nổ. Ukraine đã ký hiệp ước vào năm 1999, nhưng Nga và một số quốc gia khác, bao gồm cả Hoa Kỳ, thì không.

Cho đến nay vào năm 2022, Tổ chức Theo Dõi Nhân Quyền đã xác định được ít nhất 7 loại mìn sát thương và 6 mìn chống xe cộ ở Ukraine, mặc dù chỉ có lực lượng Nga sử dụng mìn sát thương. Chính phủ Ukraine báo cáo rằng khoảng 116,000 dặm vuông đất — hoặc một phần ba đất nước — có thể bị nhiễm chất nổ. Những người dò mìn ở đây sử dụng máy dò kim loại, động vật đánh hơi chất nổ và thiết bị thăm dò mìn, là những chiếc gai được sử dụng để chọc vào đất một cách thủ công. Đây là những công cụ được sử dụng phổ biến nhất để tìm những dò mìn, mặc dù các nhà nghiên cứu đã khám phá có thể sử dụng máy bay không người lái và các công nghệ khác trong những năm gần đây.

Klymenko giải thích: “Việc dò mìn theo kỹ thuật thủ công này có thể gây nguy hiểm cho người làm việc này, bởi vì có những quả mìn thực sự khủng khiếp chỉ chực lắng nghe tiếng rung trong lòng đất” và phát nổ khi ai đó đến gần. Klymenko lập luận rằng máy bay không người lái của anh là một cách tốt hơn, nhân đạo hơn nhiều để dò mìn. Về mặt hậu cần, chiếc máy này còn có ưu điểm là có thể bay mọi giờ.

“Đó là một ý tưởng rất hay,” Bechtel nói. “Đặc biệt ở các khu vực đô thị, có rất nhiều đống đổ nát đến nỗi bất kỳ loại phương tiện nào khác có thể mang theo máy dò kim loại sẽ gặp khó khăn khi di chuyển.”

Thiết bị này sử dụng máy bay quadcopter F5 PRO với máy dò kim loại do Klymenko thiết kế lơ lửng bên dưới khi nó bay. Một kính quay tích hợp phát hiện tác động của gió lên máy bay không người lái. Máy dò mìn có thể bay trong khoảng thời gian từ 20 đến 30 phút và khoảng cách xa tới 5 dặm, mặc dù các thông số này có thể thay đổi với các thiết bị đắt tiền hơn.

Trước khi máy bay không người lái bắt đầu đường bay, nó sẽ ghi lại tọa độ GPS ở một vị trí tĩnh. Sau đó, người sử dụng đặt chiều dài và chiều rộng của khu vực mà máy bay không người lái sẽ quét. Sau khi cất cánh, ngay khi máy dò kim loại gặp mìn, nó sẽ gửi tín hiệu hồng ngoại đến một bảng chuyển tiếp trên bảng Arduino — một loại bảng mạch có thể lập trình — do người sử dụng nắm giữ. Bảng sẽ lập ra một đoạn mã số mà Klymenko đã viết bằng ngôn ngữ lập trình C ++, mã này ghi lại khoảng thời gian đã trôi qua kể từ khi bắt đầu quét đến khi nhận được tín hiệu. Sử dụng tốc độ của máy bay không người lái, thời gian nó phóng và thời gian máy dò kim loại định vị được một quả mìn, mã tính toán tọa độ của quả mìn so với thời điểm bắt đầu cuộc chạy; phép tính này sau đó được chuyển thành tọa độ GPS với độ chính xác trong vòng hai xen-ti-mét (cm).

Nhìn chung, máy bay không người lái mất khoảng hai đến ba tuần để quét một km vuông đất và tính toán tọa độ mìn trong đất. Klymenko đã thử nghiệm khả năng xác định vị trí của cả mìn chống xe tăng và mìn sát thương trong phòng thí nghiệm cũng như bên ngoài ở vùng cỏ thấp và gió chậm của thiết bị. Em cũng thử nghiệm bằng cách thay đổi dữ liệu đầu vào và khoảng cách giữa bảng chuyển tiếp và máy dò. Em hy vọng thiết bị này cuối cùng có thể được quân đội sử dụng trong các khu vực chiến sự đang hoạt động và để rà phá bom mìn các khu vực dân sự sau chiến tranh.

Hiện là sinh viên khoa học máy tính và toán học tại Đại học Alberta ở Canada, Klymenko cũng đang làm việc bán thời gian để lấy bằng chế tạo máy tại Học viện Bách khoa Kyiv. Em đang tiếp tục điều chỉnh thiết bị của mình với mục tiêu tạo ra một sản phẩm khả thi tối thiểu vào cuối năm nay.

Trong tương lai, Klymenko hy vọng sẽ bổ sung một radar xuyên đất để cải thiện độ chính xác của Máy Dò Mìn Quadcopter, một hệ thống phun sơn cho phép nó đánh dấu vị trí của mìn và sử dụng trí tuệ nhân tạo chính xác để cung cấp tọa độ.