Sự phát minh và biến đổi

Theo LiveScience, thang máy đứng đã được sử dụng trong các kim tự tháp ở Ai Cập. Tuy nhiên, lần sử dụng được phát hiện đầu tiên là vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên, theo trang Elevator History. Archimedes, nhà toán học, vật lý học, thiên văn học người Hy Lạp thường được công nhận là người đầu tiên phát minh ra thang máy, theo Landmark Elevator. Thiết bị của ông chạy bằng dây và ròng rọc. Theo Otis World Wide, dây thừng được cuộn quanh trục nhờ máy cuộn cáp và đòn bẩy. Những chiếc thang đó chạy bằng sức người, động vật hoặc sức nước, chủ yếu dùng để nâng các vật nặng như nước và vật liệu xây dựng.

Cũng theo Otis, các hệ thống thang nâng thô khác chở người bắt đầu xuất hiện vào khoảng thế kỷ thứ nhất sau Công nguyên. Đấu trường La Mã sử dụng thang nâng để đưa đấu sĩ và thú dữ từ dưới mặt đất lên sân đấu. Vào thời Trung Cổ, thang nâng là cách duy nhất để vào tu viện ở St. Barlaam, Hy Lạp, trên một đỉnh núi cách mặt đất 60 mét.

Vua Louis XV đã cho thiết kế một trong những thang máy đời đầu tiên chuyên dùng để chở khách, được biết đến là "ghế bay". Theo This is Versailles, ban đầu nó được lắp đặt bởi Henri Arnoult ở Cung điện Versailles vào 1743. Louis cần một thang máy riêng nhằm đưa các tình nhân đến gặp mình. Hành khách chạy thang máy bằng cách kéo một sợi dây nối với hệ thống đòn bẩy có quả cân.

Theo  Landmark Elevators, bước tiến lớn tiếp theo trong công nghệ thang máy đến cùng với sự phát minh ra động cơ hơi nước vào 1765 của James Watt. Phát minh mới cho phép thang máy nâng các vật nặng hơn, lớn hơn – như than, gỗ, thép – lên các tầng cao khi mà xây dựng bùng nổ vào thời kỳ Cách mạng Công nghiệp.

Elisha Graves Otis giới thiệu thiết bị an toàn đầu tiên cho thang máy vào 1852, ngăn thang máy rơi khi đứt cáp. Theo Funding Universe Company Histories, bánh cóc răng cưa được kích hoạt để giữ thang máy tại chỗ khi lò xo mất sức căng do thang máy bị đứt cáp. Theo Columbia Elevator, khách hàng đầu tiên di chuyển thành công với tính năng an toàn của Otis là vào năm 1857 trong một cửa hàng ở New York.

Trong khi đó, Siemens cho biết Werner von Siemens đã tạo ra chiếc thang máy điện đầu tiên. Nó được di chuyển bởi một mô tơ dưới sàn và nâng lên nhờ sử dụng một hế thống bánh răng dựa trên nguyên lý điện độngn lực học. Đúng ra ban đầu nó sẽ được ra mắt ở Triển lãm Thương mại và Nông nghiệp Mannheim Pfalzagau ở Đức, nhưng bị hoãn lại 2 tháng. Thang máy này được đánh giá là một bước đột phá khi có khả năng tải hàng nghìn người cùng một lúc.
 
Một số cột mốc trong quá trình phát triển thang máy:

- Năm 1878, công ty Otis sản xuất ra một thang máy thủy lực nhanh hơn, kinh tế hơn.

- Năm 1887, nhà phát minh người Mỹ Alexander Miles, đăng ký quyền sáng chế cho một cơ chế tự đóng cửa cho thang máy.

- Joseph Giovanni, nhà phát minh người Mỹ, đăng ký quyền sáng chế cho thanh chắn an toàn vào 1944, ngăn thang máy đóng cửa lúc hành khách đang bước vào hoặc khi vẫn còn vật cản.

- Công ty Otis Elevators, hiện được sở hữu bởi con trai của Elisha Otis, lắp đặt hệ thống điều khiển đầu tiên, tự động điều chỉnh tốc độ của thang máy vào 1924. Hệ thống tự đổng kiểm soát gia tốc, tốc độ giữa các tầng và giảm tốc thang máy khi đến điểm dừng, theo Otis World Wide.

- Otis Elevators lắp đặt một thang máy trong tòa nhà Empire State lúc nó vừa hoàn thành, có khả năng di chuyển 366m/phút, theo Funding Universe Company.

- Otis Elevators giới thiệu các bộ vi xử lý trong hệ thống điều khiển thang máy, được họ gọi với cái tên Elevonic 101 năm 1979, làm cho thang máy trở nên tự động hoàn toàn, theo Otis World Wide.

Những đổi mới

Thang máy phải theo kịp với sự phát triển liên tục của các tòa nhà và nhu cầu di chuyển nhanh chóng của người dùng. Theo CNN, một toàn nhà ở Trung Quốc giữ tới 3 kỷ lục thang máy: thang máy nhanh nhất, cao nhất và thang máy 2 tầng cao nhất. Tháp Thượng Hải là tòa nhà cao thứ nhì thế giới với 632 mét, và thang máy của nó được thiết kế bởi Tập đoàn Mitsubishi, Nhật, di chuyển với tốc độ 20,5 m/s trên 121 tầng.

Tháp Jeddah ở Ả Rập sẽ được hoàn thành vào 2019, hứa hẹn sẽ là tòa nhà cao nhất cũng như có thang máy cao và nhanh nhất, CNN cho biết. Ở độ cao 1km, nhiều yếu tố cần được xem xét để chịu được độ cao và tốc độ cần thiết của thang máy. Kone, một công ty Phần Lan đã thiết kế và xây dựng các thang máy sử dụng dây làm từ sợi carbon, cho phép thang máy di chuyển tới 660 mét.

Với sự gia tăng chiều cao vào tốc độ của các thang máy, các nhà phát minh đang liên tục cải tiến và giới thiệu các tính năng an toàn mới.

Một cải tiến đáng nhắc đến đó là bằng sáng chế cho thiết bị bảo vệ chống quá tốc độ của một nhóm các nhà phát minh ở công ty thang máy Otis, 2009. Hệ thống này phát hiện xem thang máy bắt đầu tăng tốc từ lúc nào và tự động kích hoạt chiếc phanh gắn liền với một trigger điện từ. Một bằng sáng chế khác của Juan Carlos Abad, một nhà phát minh người Thụy Sĩ, vào năm 2011, bao gồm một công tắc an toàn để từ từ giảm tốc cho thang máy khi dừng khẩn cấp.

Tương lai

Nhiều công nghệ đang được phát triển và khám phá để làm thang máy cao hơn, nhanh hơn, an toàn hơn.

Nhiều thang máy đang hướng tới sử dụng nam châm thay cho dây. Công ty ThyssenKrupp của Đức đang phát triển một thang máy tên MULTI sử dụng đệm từ, Business Insider cho biết. Thang máy này không chỉ giảm thiểu khí nhà kính một cách đáng kể mà còn tăng hiểu quả rõ rệt (có thể nâng nhiều chiếc xe hơi cùng lúc). Và như thang máy trong "Willy Wonka và nhà máy Sô-cô-la", nó có thể di chuyển cả ngang lẫn dọc.
 
Liệu chúng ta có thể xây thang máy cao đến đâu? Tác giả Arthur C. Clarke đã đưa ra ý tưởng về một chiếc thang máy có thể đi vào vũ trụ trong tiểu thuyết "Fountains of Paradise." Trong đó, một chuyến đi thang máy 5 giờ đi từ mặt đất tới một vùng thuộc địa ngoài không gian, mang lại "một trong những khung cảnh ấn tượng nhất mà từng thấy" khi Trái Đất cứ nhỏ dần lại lúc hành khách đi lên.

Theo NASA, một chiếc thang máy tới không gian sẽ khả thi trong tương lai gần. Thang máy sẽ chạy từ tháp căn cứ cao 50km tới một vệ tinh địa tĩnh cách Trái Đất 35786km. Sẽ có từ 4 tới 6 đường và thang máy có thể di chuyển tới hàng nghìn cây số trên giờ.