Lịch sử ra đời của “hộp đen”

Tối ngày 3/3/1953, một máy bay phản lực kiểu Comet (sao chổi) do Tập đoàn De Havilland của Anh quốc chế tạo - là một trong hai chiếc phản lực đầu tiên của Hãng Hàng không Canadian Pacific Airlines với tên gọi "Hoàng hậu Hawaii" sau khi chất đầy hàng hóa, đã cất cánh từ sân bay Karachi, Pakistan để đến Australia. Thế nhưng chỉ chừng mươi phút, nó bất ngờ rơi xuống một con kênh thoát nước rồi va vào bờ kè.

Hậu quả là phi hành đoàn gồm 5 người và 6 hành khách thiệt mạng. Đây là vụ tai nạn gây tử vong đầu tiên trên thế giới đối với loại máy bay phản lực thương mại. Ngay sau đó, Canadian Pacific Airlines ra lệnh đình chỉ bay vô thời hạn chiếc Comet còn lại.

Ngày 2/5/1953, lại một xui xẻo nữa xảy đến cho dòng máy bay Comet khi chiếc Comet 1 của Hãng Hàng không Anh bị rơi xuống Ấn Độ Dương chỉ 6 phút sau khi cất cánh từ Sân bay quốc tế Chandra Bose - nay là Sân bay Netaji Subhash, Ấn Độ, làm 43 người chết.

Ở vụ rơi thứ nhất, các nhà điều tra nghi ngờ do sai lầm của phi công khi điều khiển nhưng ở vụ thứ hai, họ nghiêng về các lỗi kết cấu mà Tập đoàn De Havilland đã mắc phải khi chế tạo chiếc Comet. Tuy nhiên, tất cả những người có thể nói lên sự thật - là những phi công và nhân viên phi hành đoàn thì đều đã chết nên cả hai tai nạn này, mãi mãi vẫn là bí ẩn.

Sự ra đời của chiếc “hộp đen”

Vào thời điểm xảy ra hai tai nạn thảm khốc ấy, David Ronald de Mey Warren là tiến sĩ, làm việc tại Phòng Thí nghiệm nghiên cứu hàng không Melbourne, Australia. Sinh ngày 20/3/1925, đã từng là giảng viên môn Hóa học tại Đại học Sydney, Đại học Hoàng gia London, rồi sau đó là Trưởng khoa Nghiên cứu hàng không thuộc Đại học Melbourne (nay là một phần của Bộ phận Nghiên cứu khoa học công nghệ, quốc phòng Australia), đồng thời là thành viên của Hội Hóa học, Viện Nhiên liệu và Viện Năng lượng Australia. Bên cạnh đó, ông còn là thành viên của Viện Đốt cháy nhiên liệu tên lửa.

Do ở vị trí này, Warren được Hiệp hội Hàng không thế giới bố trí tham gia tổ điều tra nguyên nhân hai vụ tai nạn vì rằng ngành hàng không dân dụng Australia lúc ấy cũng đang chuẩn bị đưa máy bay phản lực Comet vào khai thác. Trò chuyện với các đồng nghiệp, ông nêu lên ý tưởng, rằng nếu có một thiết bị, ghi lại tất cả những cuộc trò chuyện của phi công với đài kiểm soát thì có thể việc tìm hiểu vì sao tai nạn xảy ra sẽ dễ dàng hơn nhiều bởi lẽ vào thời điểm này, các máy bay thương mại đều có gắn bộ phận theo dõi nhưng nó chỉ ghi lại các thông số của một chuyến bay, như độ cao, tốc độ, hướng bay mà thôi.

Cũng cần nhắc thêm rằng vào năm 1939, hai kỹ sư người Pháp là François Hussenot và Paul Beaudouin đã chế tạo ra một công cụ - gọi là Hussenograph - là một đoạn phim dài 8 mét, đặt trong một hộp kín, không ánh sáng, gọi là "hộp đen" nên vì thế, đến nay hai từ "hộp đen" vẫn được ngành hàng không sử dụng. Trong khi bay, hình ảnh buồng lái được ghi lại nhờ một cái gương, nó xoay nhanh hay chậm để thấu kính của chiếc hộp mở ra, thu hình tùy thuộc tốc độ và độ cao của máy bay. Tuy nhiên khi đưa vào sử dụng, Hussenograph chỉ ghi hình được một lần và không ghi được âm thanh của các cuộc nói chuyện.

Tiến sĩ Spillder, một người bạn của Warren cho biết năm 1934, cha Warren qua đời vì một tai nạn máy bay ở eo biển Bass với lý do được giải thích là "thời tiết xấu". Những năm sau đó, thỉnh thoảng ông vẫn bị ám ảnh bởi cái chết này và Warren luôn muốn biết những gì đã xảy ra vào thời điểm cuối cùng ngay trước khi máy bay đâm đầu xuống biển.

Rồi một sự tình cờ xảy đến: Trong một lần tham quan hội chợ, Warren nhìn thấy một chiếc máy ghi âm do người Đức sản xuất, chỉ to bằng bàn tay. Một ý tưởng lóe lên trong đầu Warren, rằng liệu có thể lắp một thiết bị tương tự trong phòng lái để ghi lại tất cả những cuộc trò chuyện giữa phi công và đài kiểm soát, cũng như ghi lại các dữ liệu liên quan đến chuyến bay hay không.

Thiết bị này đủ chắc chắn để chịu đựng sự va đập, chịu được nhiệt độ cao trong một thời gian dài khi máy bay rơi hoặc bốc cháy. Thế nhưng, lúc trình bày suy nghĩ của mình với Phòng Thí nghiệm nghiên cứu hàng không Melbourne, Warren chỉ nhận được những cái nhìn tò mò và những cái lắc đầu. Không nản chí, ông viết một số bài báo, gửi cho vài tạp chí chuyên ngành hàng không nhưng những bài báo này chẳng bao giờ thấy xuất hiện.

Chiếc Comet1 của Hàng không Anh trước chuyến bay định mệnh.

Dù vậy, Warren vẫn không bỏ cuộc. Ông lặng lẽ chế tạo một chiếc máy bao gồm một sợi thép đã được từ hóa và một đĩa ghi âm bằng than, tương tự như những chiếc đĩa hát thịnh hành thời bấy giờ rồi đặt tên cho nó là "Memory Flight Unit". Khi có dòng điện đi qua, sợi thép sẽ ghi lại tất cả mọi âm thanh lên đĩa than thông qua một micro và cứ 4 tiếng, nó lại tiếp tục ghi lại từ đầu.

Warren giải thích: "Các nguyên nhân dẫn đến tai nạn máy bay thường chỉ xảy ra trong vài mươi phút. Với thời gian 4 tiếng, thiết bị này hoàn toàn có thể ghi lại việc trao đổi của phi công với đài kiểm soát, giúp cho ta biết chuyện gì đã xảy ra".

Thế nhưng, một lần nữa, "Memory Flight Unit" của Warren lại chỉ nhận được sự hoài nghi vì thời đó, Australia không xảy ra một vụ tai nạn máy bay phản lực thương mại nào. Các quan chức phụ trách ngành hàng không Australia cho rằng "thiết bị này ít có giá trị thực tế đối với ngành hàng không dân dụng", còn các phi công thuộc lực lượng không quân thì khó chịu bởi ý nghĩ "có một gã gián điệp được giấu trong buồng lái".

Cuối cùng, vận may cũng đến với Warren và có lẽ là với cả ngành hàng không thế giới: Gần giữa năm 1954, một quan chức cao cấp của Cục Hàng không Anh đến thăm  Phòng Thí nghiệm nghiên cứu hàng không Melbourne, và được nghe về phát minh của Warren, quan chức này đã đề nghị Warren mang "Memory Flight Unit" sang London.

Sau một số thử nghiệm, "Memory Flight Unit" đã xuất hiện trên thị trường thiết bị hàng không Anh với hình dạng một chiếc hộp nhỏ màu đỏ, mà Warren đặt tên là "Red Egg” - Quả trứng đỏ. Nó tạo ra ấn tượng mạnh đến nỗi Đài BBC đã thực hiện hẳn một chương trình, giới thiệu về thiết bị này.

Không lâu sau đó, Hàng không Pháp và Canada bắt đầu cho lắp đặt Quả trứng đỏ trên tất cả các máy bay của họ. Riêng nước Mỹ vẫn dè dặt bởi thời điểm đó, kỹ sư James Ryan cũng sáng chế một máy ghi dữ liệu chuyến bay nhưng  nó không có khả năng ghi lại các cuộc đàm thoại. Tuy nhiên, sau khi chiếc máy bay đánh chặn siêu thanh S2Y Sea Dart gặp tai nạn trong khi cất cánh bay thử nghiệm từ mặt nước vào cuối năm 1954 khiến phi công thiệt mạng, qua phân tích dữ liệu ghi lại trong "Quả trứng đỏ", Không quân Mỹ tìm ra nguyên nhân từ tuốcbin phản lực nên đầu năm 1955, ngành hàng không Mỹ bắt đầu lắp đặt Quả trứng đỏ.

Hiện tại, “Quả trứng đỏ” đã được Hiệp hội Hàng không thế giới thống nhất gọi bằng cái tên "hộp đen" nhưng hiện tại, nó được sơn màu đỏ hoặc màu da cam để dễ nhận diện trong trường hợp máy bay rơi. Qua thời gian, nó đã được cải tiến rất nhiều, gồm 2 phần chính là thiết bị ghi âm buồng lái (CVR) và thiết bị ghi dữ liệu chuyến bay (FDR)

CVR được nối với 4 micro đặt trong buồng lái, trên đầu cơ trưởng, cơ phó và kỹ sư cơ khí phi hành đoàn để ghi lại những âm thanh chẳng hạn như lời nói, tiếng bật công tắc, tiếng gõ cửa, tiếng chân người di chuyển... FDR được nối với các thiết bị cảm ứng đặt ở nhiều nơi trên máy bay để ghi lại những thông tin về thời gian, áp suất, tốc độ, độ cao, hướng bay, tay lái, nhiên liệu... CVR có thể ghi dữ liệu suốt 2 giờ; FDR suốt 25 giờ.

Hộp đen được thiết kế đặc biệt giúp nó chịu được va đập với lực lên đến 3.400Gs, sức ép 227kg/6,5cm², nhiệt độ 1.100⁰C, cũng như ngâm trong nước biển từ 24 đến 30 ngày mà không thấm nước, không gỉ sét. Trên hộp đen còn có một thiết bị giúp định vị khi nó rơi xuống nước (ULB). Thiết bị này có 2 "mắt thần", khi nước ngập đến mắt thần, thiết bị sẽ phát ra sóng âm thanh ở 37,5kHz với tần suất 1 lần/giây trong suốt 30 ngày.

Từ năm 1960 đến nay, hầu như tất cả các vụ rơi máy bay do lỗi phi công, lỗi kỹ thuật, thời tiết hoặc do khủng bố, các nhà điều tra đều tìm được nguyên nhân nhờ vào chiếc "hộp đen"