Ngày nay, năng lượng mặt trời thật quen thuộc với chúng ta, thế nhưng ít ai biết được người tiên phong tạo ra những phát minh thay đổi thế giới này là nữ khoa học gia người Hungary Mária Telkes.

Bà Mária Telkes.
Bà Mária Telkes.

Mária Telkes sinh ra vào ngày 12/12/1900, là con cả trong gia đình Hungary có 8 người con cha bà là Aladar Telkes, một giám đốc ngân hàng khá giả, còn mẹ là Mária Laban de Telkes. Hồi đọc cuốn sách đầu tiên về tương lai của năng lượng, bà còn là một thiếu nữ. Các công nghệ năng lượng mặt trời chỉ mới được sử dụng ngẫu nhiên trong những năm 1910, nhưng Telkes đã vô cùng ấn tượng trước tiềm năng của mặt trời.

Telkes theo học ở Đại học Budapest, lấy bằng cử nhân năm 1920 và bằng tiến sĩ bốn năm sau đó, cả hai đều về hóa lý học. Tuy đã được tuyển làm trợ giáo tại trường đại học sau khi tốt nghiệp, nhưng Telkes đã từ chối và quyết định nhận lời mời của người chú Ernӧ Ludwig đến Cleveland, Ohio, nơi ông đang làm việc cho lãnh sự quán Hungary. Năm 1925, bà di cư đến Hoa Kỳ.

Tại Cleveland, Telkes tìm được một công việc trong phòng thí nghiệm nghiên cứu của Viện Lý sinh Cleveland, nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ lên tế bào não. Tại đây, bà đã tạo ra phát minh đầu tiên của mình, một thiết bị quang điện ghi lại sóng não. Công trình này của Telkes đã thu hút sự chú ý của toàn quốc: bà được vinh danh là một trong 11 phụ nữ nổi tiếng nhất Hoa Kỳ vào năm 1934 theo tờ New York Times.

Bà làm việc ở đây cho tới năm 1937, khi trở thành công dân Hoa Kỳ. Sau đó, bà gia nhập Westinghouse Electric, làm kỹ sư nghiên cứu trong lĩnh vực chuyển đổi năng lượng, cụ thể là chuyển đổi nhiệt năng thành điện năng. Năm 1939, Telkes chuyển đến Boston, bắt đầu sự nghiệp làm nhà nghiên cứu và giáo sư trong Dự án Chuyển đổi Năng lượng Mặt trời mới của Học viện Công nghệ Massachusetts. Tuy nhiên, mong muốn phát minh ra một hệ thống sưởi ấm trong nhà dùng năng lượng mặt trời sạch thay vì nhiên liệu hóa thạch của bà đã nhanh chóng bị Thế chiến Thứ hai làm gián đoạn.

Tiến sĩ Maria Telkes, "nhà phát minh phụ nữ nổi tiếng nhất thế giới về năng lượng mặt trời," nói chuyện với Tiến sĩ J.E. Hobson (trái) và Thomas K. Hitch.
Tiến sĩ Maria Telkes, "nhà phát minh phụ nữ nổi tiếng nhất thế giới về năng lượng mặt trời," nói chuyện với Tiến sĩ J.E. Hobson (trái) và Thomas K. Hitch.

Được tái bổ nhiệm vào Văn phòng Nghiên cứu và Phát triển Khoa học Hoa Kỳ vào năm 1941, Telkes đã sử dụng tài năng của mình để phát triển một bộ khử mặn nước di động biến nước biển thành nước ngọt, nó có thể cứu mạng các phi công và thủy thủ trôi dạt trên Thái Bình Dương khỏi chết vì mất nước. Sản phẩm mà bà tạo ra là một máy lọc có thể gấp gọn, làm bằng màng nhựa trong suốt, có thể cung cấp tới một lít nước sạch mỗi ngày. Phát minh này được cấp bằng sáng chế và thêm vào bộ dụng cụ cứu hộ tiêu chuẩn của quân đội. Bà còn phát triển các vật liệu năng lượng mặt trời sử dụng trong các chương trình vũ trụ như Polaris, Minuteman và Apollo.

Năm 1945, khi chiến tranh kết thúc, Telkes quay trở lại MIT và trở thành phó giáo sư nghiên cứu trong lĩnh vực luyện kim. Trong khoảng thời gian này, bà cũng tiếp tục nghiên cứu công trình sưởi ấm nhà bằng năng lượng mặt trời tại. Ý tưởng này đã trở nên phổ biến trong thời kỳ Đại suy thoái, khi nhiều người không có tiền mua nhiên liệu hóa thạch cần thiết để sưởi ấm cho ngôi nhà trong mùa đông. Bắt đầu từ năm 1948, dùng mô hình do Telkes tạo ra, các nhà nghiên cứu của Dự án Chuyển đổi Năng lượng Mặt trời đã xây dựng sáu “ngôi nhà mặt trời” riêng biệt để kiểm tra lý thuyết của họ.

Năm 1948, Mária Telkes đã xây một ngôi nhà ở Dover, Massachusetts. Nhìn từ bên ngoài, trông nó giống như những ngôi nhà thông thường nhưng bị cắt đôi, tầng áp mái vô cùng lớn với một mặt tường quay về hướng Nam có 18 cửa sổ lớn. Nhưng ẩn sau cửa sổ là những tấm kính và kim loại để giữ lại nhiệt từ mặt trời. Trong các vách tường là những thùng lưu trữ cách nhiệt chứa đầy 21 tấn muối Glauber (natri sulfat decahydrat), một hóa chất lưu trữ nhiệt được sử dụng trong nhiếp ảnh và quá trình nhuộm. Đầy đủ chức năng, với hai phòng ngủ, đây là ngôi nhà sưởi ấm bằng năng lượng nhiệt mặt trời đầu tiên tại Mỹ.

Ngôi nhà mặt trời Dover.
Ngôi nhà mặt trời Dover.

Có ba người phụ nữ phụ trách ngôi nhà mặt trời của Telkes ở Dover, Massachusetts: nhà điêu khắc Amelia Peabody đã tài trợ cho dự án, kiến trúc sư Eleanor Raymond thiết kế ngôi nhà và bản thân Telkes, người xây dựng hệ thống sưởi ấm nhà. Theo Hartley E. Howe, trong bài báo trên tờ Popular Science phát hành năm 1949 về ngôi nhà, ước tính giá trị căn nhà vào khoảng 3.000 USD (khoảng 32.000 USD ngày nay). Hệ thống sưởi ấm nhờ muối Glauber của Telkes có thể giữ đủ nhiệt trong ít nhất mười ngày liên tiếp khi thời tiết xấu. Bà tin rằng sáng chế của mình có thể đem ứng dụng thực tế ở vùng miền Bắc, vì hằng năm khu vực Boston có 105 ngày nắng đẹp. Bà đã đưa người thân là gia đình Némethy đến sống trong nhà thí nghiệm.

Telkes đã thiết kế ra hệ thống điều hòa và lưu trữ nhiệt đi trước thời đại rất nhiều vào thời điểm đó (năm năm trước khi qua đời, bà đã có được bằng sáng chế cho một thiết bị làm mát và lưu trữ không khí trong máy điều hòa dùng năng lượng mặt trời). Bà phát triển một loại muối đặc biệt để lưu trữ hơi nóng và hơi lạnh. Về mặt khoa học, loại muối này khai thác nhiệt từ phản ứng tổng hợp, lưu trữ khi muối nóng chảy, và giải phóng khi đông đặc lại. Quá trình này tương tự như khí lạnh tản ra khi đá lạnh tan chảy thành nước lỏng, hay là loại nhiệt độ cần để đóng băng nước. Các thùng muối này trong nhà mặt trời không chỉ lưu trữ được nhiệt thu từ mái nhà vào ban ngày trong mùa đông để sưởi ấm căn nhà (muối tan chảy), mà còn thu được hơi mát vào ban đêm trong mùa hè để làm mát (muối đông lại).

Hệ thống năng lượng mặt trời thụ động của Telkes không hề giống thiết bị năng lượng mặt trời chủ động ngày nay, loại này sẽ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng nhờ sử dụng các pin quang điện làm bằng vật liệu bán dẫn nằm trong các tấm năng lượng mặt trời tối màu, thường được đặt trên mái các tòa nhà. Vào giữa thế kỷ 19, phương pháp đó vẫn còn là ý nghĩ viển vông. “Tuy rằng công việc nghiên cứu và phát triển pin quang điện đã đạt được bước tiến đáng kể... thế nhưng vẫn chưa có nhiều tiến bộ trong việc gia tăng hiệu quả làm bộ chuyển đổi năng lượng của pin quang điện”, Telkes viết trong Bulletin of the Atomic Scientists năm 1951.

Mô tả cơ chế lấy năng lượng mặt trời của ngôi nhà mặt trời Dover.
Mô tả cơ chế lấy năng lượng mặt trời của ngôi nhà mặt trời Dover.

Hóa ra pin quang điện hiện đại không phải quá xa vời, nó được Bell Labs phát triển lần đầu vào năm 1954. Thế nhưng, các phát minh sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời của Telkes, bao gồm sáng chế cho thiết bị truyền nhiệt nhiệt năng lượng bức xạ (1946), bộ lưu trữ nhiệt (1951) và thiết bị lưu trữ và giải phóng nhiệt (1952), vẫn là các lựa chọn hợp lý nhất để cung cấp năng lượng mặt trời trong nhiều thập niên tới.

Trong suốt cuộc đời, Telkes đã nhận được nhiều giải thưởng. Phần thưởng đầu tiên bà nhận được không phải về khoa học, mà vì bà đã cứu sống một cô bé trong ngôi nhà bị cháy bên bờ hồ Erie vào năm 1927. Khi chứng kiến một người mẹ quẫn trí chạy khỏi biển lửa, thảm thiết cầu xin mọi người giúp đỡ cô con gái đang mắc kẹt bên trong, Telkes đã chạy vào đám cháy hừng hực, đưa cô bé ra ngoài đoàn tụ gia đình.

Năm 1952, Telkes lại trở thành người hùng, người mà các nữ khoa học gia nhiệt tình mong mỏi trở thành. Một năm trước khi chuyển từ MIT sang một vị trí tại Đại học New York, bà đã trở thành người đầu tiên nhận được Giải thưởng Thành tựu của Hiệp hội Nữ kỹ sư mới được thành lập. Nhận giải thưởng trong tay, bà bắt đầu một dự án mới tại Đại học New York với khoản tài trợ trị giá 45.000 USD từ Quỹ Ford, nhằm phát triển lò nướng dựa vào năng lượng mặt trời thay vì nhiên liệu nhiều bụi khói và tốn kém. Không tốn kém và dễ vận hành, phát minh này tiếp tục được sử dụng rộng rãi ở Ấn Độ hồi giữa thế kỷ trước. Trong quá trình phát minh ra loại lò nướng này, bà cũng phát triển một phương cách nhanh hơn để người nông dân làm khô nông phẩm.

Vào những năm 1960, Telkes tạm rời khỏi lĩnh vực hàn lâm và chuyển sang giới doanh nghiệp để thiết kế bao bì cách nhiệt cho sản phẩm, nhưng công việc này không thu hút được sự quan tâm của bà trong thời gian dài. Vào những năm 1970, bà quay lại để phát triển các công nghệ mới để xây dựng các ngôi nhà năng lượng mặt trời thực tế hơn, lần này là tại Đại học Delaware. Vào năm 1978, bà nghỉ hưu tại ngôi trường này nhưng vẫn làm cố vấn cho tới lúc qua đời.

Năm 1977, bà đã giành được giải thưởng thành tựu trọn đời danh giá do Hội đồng Cố vấn Nghiên cứu Xây dựng của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia trao tặng, và Giải thưởng Charles Greeley Abbot của Hiệp hội Năng lượng Mặt trời Hoa Kỳ. Cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970 đã khiến công chúng dành mối quan tâm lớn tới năng lượng mặt trời, dẫn tới việc xây dựng ngôi nhà sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời thử nghiệm thứ hai là Nhà Carlisle, tham gia vào dự án này vào năm 1980.

Một điều bất thường với phụ nữ vào thời đó, ngay cả với một nhà khoa học và học thuật thành công, là Telkes chưa bao giờ kết hôn và không bao giờ có con. Trong suốt bảy thập niên ở Mỹ, bà chỉ trở lại Hungary một lần duy nhất, nơi các anh chị em của bà còn sống ở đó. Ngày 2/12/1995, bà đã qua đời trong chuyến thăm này, chỉ vài ngày trước sinh nhật tròn 95 tuổi. Được vinh danh ở Hoa Kỳ, nhưng ở Hungary, hầu như công chúng không biết gì về bà. Mất gần chín tháng thì tin tức Telkes tạ thế mới đến được đất nước đã thu dưỡng bà.

Suốt 70 năm ròng rã, Mária Telkes cống hiến hết mình cho sự nghiệp khoa học, nắm giữ 20 bằng sáng chế, hầu hết là về khai thác năng lượng mặt trời, bà được công chúng vinh danh là Nữ hoàng Mặt trời.

Nguồn: timeline.com