Kênh đào Panama nâng những con tàu khổng lồ lên 26m bằng cách nào?

Nhìn vào bản đồ Trung Mỹ, Kênh đào Panama dài khoảng 80km, nối Đại Tây Dương với Thái Bình Dương. Trước khi kênh đào này ra đời, các thủy thủ muốn đi giữa hai đại dương phải vòng qua Mũi Horn ở phía nam Chile, khiến hành trình có thể kéo dài khoảng hai tháng.

Từ khi đi vào hoạt động năm 1914, Kênh đào Panama đã tạo ra một tuyến đường biển đặc biệt, nơi tàu bè di chuyển giữa hai đại dương không chỉ đi ngang mà còn "đi lên", cơ chế độc đáo của công trình được Giải thưởng Kỹ thuật Nữ hoàng Elizabeth (Queen Elizabeth Prize for Engineering-QEPrize) ví như "kỳ quan thứ 8 của thế giới".

 "Kỳ quan" này rút ngắn đáng kể quãng đường và thời gian vận chuyển, chẳng hạn, với hành trình từ bờ Đông nước Mỹ đến Nhật Bản, đi qua Kênh đào Panama giúp tàu tiết kiệm khoảng 4.800km so với việc phải đi vòng qua Nam Mỹ theo tuyến đường biển ngắn nhất không qua kênh đào.

Cơ chế đặc biệt khiến tàu dài trăm mét "nâng lên, hạ xuống"

Theo Cơ quan quản lý Kênh đào Panama (Panama Canal Authority - ACP), để đưa tàu lên độ cao khoảng 26m, họ sử dụng các âu tàu, có thể hình dung như những khoang nước khổng lồ với cửa đóng mở ở hai đầu.

Khi tàu chạy vào khoang và các cửa được đóng kín, nước từ hồ Gatun - một hồ nhân tạo được dẫn vào qua hệ thống đường ống bên dưới vào trong thành âu. Nước dâng lên đến đâu, con tàu nổi và được nâng lên đến đó. Khi tàu cần hạ xuống ở phía bên kia, nước trong khoang được xả ra để mực nước hạ xuống, kéo theo con tàu hạ theo.

Đáng chú ý, thay vì dùng máy bơm để nâng tàu, hệ thống âu tàu tận dụng trọng lực để đưa nước vào hoặc xả nước khỏi buồng âu qua những cống lớn nằm bên trong thành âu, nhờ đó mực nước thay đổi và đưa tàu lên hoặc hạ xuống.

Tuy nhiên, để nâng một con tàu dài hàng trăm mét lên xuống, nước không chỉ chảy qua một cửa mở mà được phân phối qua hệ thống cống lớn có đường kính khoảng 5.5m chạy dọc trong thành âu. Từ hệ thống cống chính, nước được phân phối qua 20 cống ngang trong mỗi buồng, mỗi cống có 5 cửa mở, tạo thành 100 lỗ dẫn nước vào hoặc thoát ra dưới sàn, giúp mực nước dâng và hạ đều hơn, đồng thời hạn chế dòng chảy quá mạnh làm tàu chao đảo.

Các buồng âu nguyên bản rộng khoảng 33.53m, dài 304.8m và được xây thành từng cặp, tạo hai tuyến để tàu di chuyển qua kênh. Toàn bộ hệ thống ban đầu gồm 12 buồng, chia thành ba cụm tại Gatun, Pedro Miguel và Miraflores.

Cách Kênh đào Panama giữ tàu đi đúng hướng

Một trong những bộ phận ấn tượng nhất của Kênh đào Panama là những cánh cửa khổng lồ, có dạng hai cánh khép lại thành hình chữ V. Mỗi cánh rộng khoảng 19.5m, dày 2.1m và cao 14.3-25m tùy vị trí, đủ để tạo thành một bức chắn trước sức nước trong buồng âu.

Phần dưới cửa được làm rỗng và kín nước, giúp cánh cửa nổi một phần khi ngập trong nước, qua đó giảm tải cho hệ thống bản lề.

Khi đóng mở, cánh cửa cũng không được kéo trực tiếp bằng một động cơ lớn. Các thanh thép liên kết cánh cửa với những bánh xe nằm trong thành âu, mỗi bánh có đường kính khoảng 6.1m và được dẫn động bằng động cơ điện. Chuyển động từ những bánh xe này được truyền tới cánh cửa, giúp mở hoặc khép những kết cấu nặng hàng trăm tấn một cách có kiểm soát.

Nâng được con tàu lên chưa phải là bài toán cuối cùng. Khi một phương tiện dài hàng trăm mét di chuyển trong buồng âu, việc giữ tàu đúng vị trí cũng quan trọng không kém, bởi khoảng cách giữa thân tàu và thành âu không quá lớn.

Để làm điều đó, Kênh đào Panama sử dụng những đầu máy điện chạy trên đường ray dọc hai bên thành âu, thường được gọi là "mules". Khi tàu di chuyển qua các buồng âu, những đầu máy này phối hợp để kiểm soát vị trí và giữ tàu ổn định. Cùng hệ thống điện vận hành cửa âu và các van, các đầu máy này là một phần của cơ cấu giúp tàu di chuyển an toàn qua những khoang nước chật hẹp.

Bài toán nan giải sau hơn 1 thế kỷ vận hành

Khi tàu biển ngày càng lớn, Kênh đào Panama cũng phải mở rộng để đáp ứng. Năm 2016, dự án mở rộng đưa vào hoạt động hai cụm âu mới là Agua Clara và Cocoli. Những âu mới này có các bể chứa giúp thu hồi và tái sử dụng một phần nước sau mỗi chu kỳ, qua đó giảm lượng nước ngọt cần lấy từ lưu vực Kênh đào.

Để đưa tàu đi qua kênh, Panama không chỉ cần những cánh cửa thép, hệ thống cống hay máy móc chính xác mà trước hết phải có đủ nước. Đây cũng là thách thức ngày càng rõ trong những năm gần đây.

Tháng 9/2026, ACP cho biết, phải tạm thời điều chỉnh năng lực thông tàu do lượng mưa tại lưu vực thấp hơn dự kiến, đồng thời triển khai các biện pháp tiết kiệm nước để duy trì hoạt động trong dài hạn.

Bài toán thiếu nước được Reuters hồi tháng 9 dẫn lời nhà quản lý Kênh đào cho biết Panama đang đặt kỳ vọng vào dự án hạ tầng tại Rio Indio để bổ sung nguồn nước cho hệ thống, với thời gian thực hiện dự kiến khoảng 5 năm.