Lịch sử tên lửa

[benco_group]

Lịch sử tên lửa - P1: Những kinh nghệm và thử nghiệm ban đầu

Các tên lửa ngày nay thuộc về những bộ sưu tập tài trí của con người có gốc rễ của chúng trong nền khoa học và công nghệ của quá khứ. Chúng là những sản phẩm phát sinh tự nhiên qua hàng nghìn năm thí nghiệm và nghiên cứu về tên lửa và sức đẩy tên lửa.

Một trong những dụng cụ đầu tiên sử dụng thành công các nguyên lí cơ bản cho chuyển động bay của tên lửa là con chim gỗ. Các tác phẩm của Aulus Gellius, một người La Mã, có kể lại câu chuyện một người Hi Lạp tên là Archytas sinh sống ở thành phố Tarentum, nay là một phần miền nam Italy. Khoảng chừng năm 400 trước Công nguyên, Archytas đã khiến các công dân thành Tarentum hoang mang và thích thú bởi việc cho bay một con bồ câu gỗ. Hơi nước thoát ra đẩy con chim lơ lửng trên những sợi dây. Con bồ câu ấy sử dụng nguyên lí tác dụng-phản tác dụng, cái không được phát biểu thành một định luật khoa học mãi cho đến thế kỉ 17.

Khoảng 300 năm sau sự kiện con bồ câu gỗ, một người Hi Lạp khác, Hero xứ Alexandria, đã phát minh ra một dụng cụ kiểu tên lửa tương tự gọi là aeolipile. Nó cũng sử dụng hơi nước làm chất khí đẩy. Hero gắn một quả cầu trên một ấm đun nước. Lửa bên dưới ấm biến nước thành hơi nước, và hơi truyền qua các ống sang quả cầu. Hai ống hình chữ L ở hai phía đối diện nhau của quả cầu cho phép hơi thoát ra ngoài, và khi làm như vậy, sức đẩy tác dụng lên quả cầu làm cho nó quay tròn.

http://thuvienvatly.com/home/images/stories3/hiepkhachquay/tintuc/dongcohero.JPG
Động cơ Hero

Chính xác khi nào tên lửa thật sự đầu tiên xuất hiện thì không rõ. Câu chuyện các dụng cụ kiểu tên lửa sơ khai lác đác xuất hiện trong sử liệu của nhiều nền văn hóa khác nhau. Có lẽ những tên lửa đích thực đầu tiên là bất ngờ. Vào thế kỉ thứ nhất sau Công nguyên, người Trung Hoa tường trình họ đã có một dạng đơn giản của thuốc súng chế tạo từ muối nitrat, sunfua và bụi than. Họ sử dụng thuốc súng chủ yếu để bắn pháo hoa trong những dịp lễ tết và tín ngưỡng. Để tạo ra những tiếng nổ trong các kì lễ hội, họ chứa đầy hợp chất trên vào trong các ống tre và quăng chúng vào lửa. Có lẽ một số ống trong những ống đó đã không nổ và thay vào đó đã bay ra khỏi lửa, được đẩy tới bởi chất khí và tia lửa tạo ra từ thuốc súng đang cháy.

Người Trung Hoa bắt đầu làm thí nghiệm với các ống chứa thuốc súng. Một lúc nào đó, họ đã gắn ống tre ấy vào các mũi tên và dùng cung tên phóng chúng đi. Không lâu sau, họ phát hiện thấy các ống thuốc súng này có thể tự phóng chúng đi bởi sức mạnh tạo ra từ chất khí đang cháy. Tên lửa thật sự đã ra đời.

Ngày tháng được tường thuật việc sử dụng lần đầu tiên những tên lửa thật sự là vào năm 1232. Vào năm này, Trung Quốc và Mông Cổ đang chiến tranh với nhau. Trong trận chiến Kai-Keng, người Trung Quốc đã đánh lùi quân xâm lược Mông Cổ bằng hàng rào phòng ngự “mũi tên lửa”. Những mũi tên này là một dạng đơn giản của một tên lửa chất đẩy rắn. Một cái ống, bịt nắp ở một đầu, chứa thuốc súng. Đầu kia để hở và ống được gắn vào một cái que dài. Khi thuốc súng được châm ngòi, thì sự cháy nhanh của thuốc súng tạo ra lửa, khói, và khí thoát ra ở đầu hở và tạo ra sức đẩy. Cái que đóng vai trò một hệ thống dẫn đường đơn giản giữ cho tên lửa nhắm theo một hướng chung khi nó bay trong không khí. Những tên lửa bay này hiệu quả như thế nào với vai trò là thứ vũ khí phá hủy thì không rõ, nhưng tác dụng tâm lí của chúng đối với quân Mông Cổ là ghê gớm.


http://thuvienvatly.com/home/images/stories3/hiepkhachquay/tintuc/muitenlua.jpg
Mũi tên lửa của người Trung Hoa

Sau trận đánh Kai-Keng, người Mông Cổ đã sản xuất các tên lửa của riêng họ và có lẽ chính họ đã truyền bá tên lửa sang châu Âu cùng với bước chân xâm lược của mình. Nhiều sử sách mô tả các thí nghiệm tên lửa trong suốt thế kỉ 13 đến thế kỉ 15. Ở Anh, một tăng lữ tên là Roger Bacon đã nghiên cứu những dạng cải tiến của thuốc súng, làm tăng đáng kể tầm xa của tên lửa. Ở Pháp, Jean Froissart thu được những phi vụ bay chính xác hơn bằng cách phóng tên lửa qua các ống trụ. Ý tưởng của Froissart là tổ tiên là khẩu bazooka hiện đại. Joanes de Fontana người Italy thì thiết kế một ngư lôi kiểu tên lửa chạy trên mặt nước dùng để đốt cháy tàu thuyền của kẻ thù.

http://thuvienvatly.com/home/images/stories3/hiepkhachquay/tintuc/linhphonglua.jpg

Người lính Trung Hoa phóng mũi tên lửa

Vào thế kỉ 16, các tên lửa bước vào giai đoạn được xem là vũ khí chiến tranh, mặc dù chúng vẫn được dùng trong trình diễn pháo hoa, và một nhà sản xuất pháo hoa người Đức, Johan Schmidlap, đã phát minh ra “tên lửa tầng”, một phương tiện nhiều tầng nâng pháo hoa lên những độ cao lớn hơn. Một tên lửa trời lớn (tầng thứ nhất) mang một tên lửa trời nhỏ hơn (tầng thứ hai). Khi tên lửa lớn cháy hết, tên lửa nhỏ tiếp tục bay lên cao hơn trước khi rải tro rực rỡ khắp bầu trời. Ý tưởng của Schmidlap là cơ sở cho mọi tên lửa ngày nay bay ra vũ trụ bên ngoài.

Gần như mọi công dụng của tên lửa cho đến lúc này là vũ khí chiến tranh hoặc pháo hoa, nhưng một truyền thuyết xưa của người Trung Quốc có kể việc sử dụng tên lửa làm phương tiện vận tải. Với sự hỗ trợ của người nhiều trợ giúp, một vị tướng Trung Hoa ít người biết tới tên là Wan-Hu đã lắp ráp một cái ghế bay kiểu tên lửa. Ông có hai con diều lớn gắn với cái ghế, và bố trí trên hai con diều 47 mũi tên lửa.

http://thuvienvatly.com/home/images/stories3/hiepkhachquay/tintuc/nguloico.jpg
Ngư lôi chạy trên mặt nước

Vào hôm cho bay thử, bản thân Wan-Hu ngồi vào cái ghế và ra lệnh cho thắp sáng các tên lửa. 47 người hỗ trợ tên lửa, mỗi người tay cầm đuốc, lao vào châm lửa các ngòi nổ. Một tiếng nổ ầm khủng khiếp vang dội bầu không khí, đi cùng là những đám khói bụi mù mịt. Khi khói bụi tan đi, Wan-Hu và cái ghế bay của ông đã di chuyển. Không ai biết chắc chuyện gì đã xảy ra với Wan-Hu, nhưng nếu một sự kiện như thế thật sự từng xảy ra, thì Wan-Hu và cái ghế của ông có khả năng không còn tồn tại sau vụ nổ. Các mũi tên lửa dễ nổ khi chúng bay trong không khí.

Nguồn: thuvienvatly.com

[hoangphuc174]

2-Tên lửa học trở thành một khoa học

Trong nửa sau thế kỉ 17, nhà khoa học vĩ đại người Anh, Isaac Newton (1642 – 1727) đã thiết lập những nền tảng khoa học cho ngành tên lửa học hiện đại. Newton đã tổ chức kiến thức của ông về chuyển động vật lí thành ba định luật khoa học. Các định luật ấy giải thích tên lửa hoạt động như thế nào và tại sao chúng có thể hoạt động trong chân không của vũ trụ bên ngoài.

http://thuvienvatly.com/home/images/stories3/hiepkhachquay/tintuc/wanhu.jpg
Huyền thoại Trung Hoa, viên tướng Wan Hu dũng cảm dùng bản thân mình thử nghiệm “phóng tên lửa”.

Các định luật Newton sớm có sự tác động thực tiễn lên thiết kế tên lửa. Khoảng năm 1720, một giáo sư người Hà Lan, Willem Gravesande, đã chế tạo một mẫu xe hơi đẩy bằng luồng hơi nước. Các nhà thực nghiệm tên lửa ở Đức và Nga bắt đầu làm việc với các tên lửa có khối lượng hơn 45 kilogram. Một số trong những tên lửa này mạnh đến mức ngọn lửa thải thoát ra của chúng khoan thành những cái hố sâu trên mặt đất ngay trước khi chúng phóng lên.

Vào cuối thế kỉ 18 và bước sang đầu thế kỉ 19, các tên lửa trải qua một giai đoạn phục hồi ngắn là vũ khí chiến tranh. Thành công của các tên lửa bắn chặn Ấn Độ chống lại quân Anh vào năm 1792 và một lần nữa vào năm 1799 đã thu hút sự chú ý của một vị chuyên gia pháo binh, Colonel William Congreve. Congreve bắt đầu thiết kế các tên lửa dùng cho quân đội Anh.

Tên lửa Congreve thành công vang dội trên chiến trường. Được các con tàu Anh sử dụng nện vào bến cảng McHenry trong cuộc chiến năm 1812, chúng đã truyền cảm hứng cho Francis Scott Key viết nên câu “ánh đỏ của tên lửa” trong bài thơ của ông sau này trở thành bài Cờ nước Mĩ.

Ngay cả với nghiên cứu của Congreve, độ chính xác của các tên lửa vẫn không được cải thiện nhiều từ những ngày đầu. Bản chất phá hủy của các tên lửa chiến tranh không nằm ở độ chính xác hay sức mạnh của chúng, mà ở số lượng của chúng. Trong một cuộc vây chiến tiêu biểu, hàng nghìn tên lửa có thể được bắn về phía quân thù. Trên khắp thế giới, các nhà nghiên cứu tên lửa đã thử nghiệm nhiều phương pháp nhằm nâng cao độ chính xác. Một người Anh, William Hale, đã phát triển một kĩ thuật gọi là ổn định hóa chuyển động quay tròn. Trong phương pháp này, khí thải thoát ra đập vào những cái van nhỏ ở đáy tên lửa, làm cho nó quay tròn giống hệt như viên đạn trên hành trình bay. Ngày nay, nhiều tên lửa vẫn còn sử dụng các biến thể của nguyên lí này.

Tên lửa tiếp tục được sử dụng thành công trong các trận chiến trên lục địa châu Âu. Tuy nhiên, trong một cuộc chiến với nước Phổ, các lữ đoàn tên lửa Áo đã gặp phải đối thủ của mình với các mẩu pháo binh được thiết kế mới. Đại bác nạp ở khóa nòng với nòng rãnh xoắn và đầu nổ là thứ vũ khí chiến tranh hiệu quả hơn nhiều so với những tên lửa tốt nhất. Lại một lần nữa, quân sự đã loại tên lửa học sang cho các công dụng thời bình.

Tên lửa học hiện đại ra đời

Năm 1898, một giáo viên người Nga, Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935), đề xuất ý tưởng thám hiểm vũ trụ bằng tên lửa. Trong một bài báo cáo ông công bố vào năm 1903, Tsiolkovsky đề xuất sử dụng các chất đẩy lỏng cho tên lửa để thu được tầm hoạt động lớn hơn. Tsiolkovsky phát biểu rằng duy chỉ có vận tốc của khí thải thoát ra là hạn chế tốc độ và tầm bay của một tên lửa. Với những ý tưởng của ông, với sự nghiên cứu thận trọng và tầ nhìn rộng, Tsiolkovsky được gọi là cha để của ngành du hành vũ trụ hiện đại.

Ngay đầu thế kỉ 20, một người Mĩ, Robert H. Goddard (1882-1945), đã tiến hành các thí nghiệm thực tiễn về tên lửa học. Ông trở nên bị cuốn hút vào cách thức đạt tới những cao độ lớn hơn so với những cao độ mà các khí cầu nhẹ hơn không khí có thể đạt tới. Ông cho xuất bản một cuốn sách mỏng vào năm 1919 mang tựa đề Một phương pháp đạt tới những cao độ cực lớn. Ngày nay, chúng ta gọi phép phân tích toán học này là tên lửa thăm dò khí tượng.

Trong tập sách của ông, Goddard đã đi tới một vài kết luận quan trọng về tên lửa học. Từ những thử nghiệm của mình, ông phát biểu rằng một tên lửa hoạt động trong chân không có hiệu suất lớn hơn trong không khí. Lúc bấy giờ, đa số mọi người tin tưởng một cách sai lầm rằng sự có mặt của không khí là cần thiết cho tên lửa đẩy ra phía sau. Biên tập viên tạp chí New York Times khi đó đã chế giễu Goddard là “thiếu kiến thức đã học ở trường phổ thông”. Goddard cũng phát biểu rằng các tên lửa nhiều tầng là câu trả lời để đạt tới những cao độ lớn và vận tốc cần thiết để thoát ra khỏi sức hút hấp dẫn của Trái đất có thể thu được theo phương pháp này.

http://thuvienvatly.com/home/images/stories3/hiepkhachquay/tintuc/tsiolkovsy_rocket.jpg
Mẫu tên lửa Tsiolkovsky