Tổng quan về tên lửa !

tanphuoc · #1 28-08-2012, 08:58 AM

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Tên lửa (tên gọi cũ là hỏa tiễn, gốc tiếng Hán) là một khí cụ bay chuyển động nhờ sức đẩy theo nguyên tắc phản lực do khí phụt ra từ động cơ tên lửa (xem thêm Định luật 3 Newton) và định luật bảo toàn động lượng bằng lượng khí thoát nóng thoát ra ngoài trong quá trình đốt cháy nhiên liệu. Chủ yếu là metan và oxi lỏng

Tham khảo thêm:
_SGK- Vật Lý Nâng Cao 10.
_Thiên Văn và Vũ Trụ
_Ứng dụng thiên văn và vũ trụ trong cuộc sống

Trong tiếng Anh, người ta phân biệt hai loại tên lửa. Loại thứ nhất gọi là rocket (đôi khi được phiên sang tiếng Việt là rốc két), dùng nhiên liệu rắn và thường không có điều khiển, do đó được gọi là tên lửa (không có điều khiển). Loại thứ hai gọi là missile, có thể dùng nhiên liệu rắn hoặc lỏng và có hệ điều khiển, do đó được gọi là tên lửa có điều khiển. Tuy nhiên, sự phân biệt này chỉ áp dụng đối với trường hợp các vũ khí chứ không áp dụng đối với các tên lửa dân sự hoặc tên lửa dùng để phóng tàu vũ trụ lên quỹ đạo.

Có rất nhiều loại tên lửa và có nhiều kích cỡ khác nhau, từ loại rất nhỏ đến các loại tên lửa cực lớn như các tên lửa dùng để phóng các tàu vũ trụ.

Phân loại tên lửa
Tên lửa có thể phân loại theo nhiều tiêu chuẩn phân loại:

Theo công dụng:

1.Tên lửa chiến đấu
2.Tên lửa huấn luyện
3.Tên lửa nghiên cứu khoa học hay tên lửa vũ trụ để du hành vũ trụ (còn gọi là tên lửa mang, tên lửa đẩy hay tên lửa chuyển tải)

Theo tính chất có hay không có hệ thống điều khiển

1.Tên lửa có điều khiển: quỹ đạo bay hoặc các tham số khác được hiệu chỉnh trong quá trình bay có thể được điều khiển theo nhiều phương thức như theo chương trình cài đặt sẵn (tự lập), điều khiển từ xa, tự dẫn...
2.Tên lửa không điều khiển: không có tác động nào hiệu chỉnh quỹ đạo và các tham số khi bay. Thường xử dụng cho các tàu tham dò.

Theo số tầng: tên lửa một tầng, tên lửa nhiều tầng:

1_ Tên lửa lõi đơn
2_ Tên lửa nhiều lõi

Theo: thuviencongdong.org

vietsonpte · #2 28-08-2012, 08:58 AM

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Chúng ta sẽ đi sâu để tìm hiều về Tên lửa nghiên cứu khoa học hay tên lửa vũ trụ để du hành vũ trụ (còn gọi là tên lửa mang, tên lửa đẩy hay tên lửa chuyển tải)

Tên lửa hay sử dụng ở đây đó là loại tên lửa đạn đạo ( Tiếng Anh: ballistic missile) còn gọi là tên lửa đường đạn là loại tên lửa có phần lớn quỹ đạo sau khi phóng tuân theo các nguyên tắc của đường đạn học. phần quỹ đạo của tên lửa trong giai đoạn này thực chất là theo chế độ bay không điều khiển theo phương trình vật chuyển động tự do trong trường trọng lực. Để đi được xa thường tên lửa được phóng lên rất cao, quỹ đạo vượt ra khỏi tầng khí quyển đậm đặc của Trái Đất và thâm nhập khoảng không vũ trụ. Điểm đặc trưng của tên lửa đạn đạo là được phóng theo phương thẳng đứng.

Tên lửa đạn đạo bao gồm nhiều loại tên lửa trong đó có tên lửa vũ trụ là các tên lửa mang hay tên lửa đẩy dùng để đưa tàu vũ trụ và các vệ tinh nhân tạo vào quỹ đạo quanh Trái Đất và các loại tên lửa đạn đạo dùng trong quân sự.

Trong số các loại tên lửa đạn đạo chỉ có tên lửa vũ trụ có vận tốc lớn nhất và đạt được vận tốc vũ trụ cấp 1 (khoảng 7,9 km/giây tại cao độ 0), quỹ đạo của nó trở thành quỹ đạo của vệ tinh nhân tạo bay xung quanh Trái Đất theo các đường ellipse với độ cao giảm rất chậm sau mỗi vòng quay.

Tất cả các loại tên lửa đạn đạo khác không phát triển được vận tốc vũ trụ cấp một nên chuyển động của chúng là chuyển động "dưới quỹ đạo" (tiếng Anh: sub-orbital) là khi quỹ đạo của tên lửa không có khả năng thực hiện được một vòng quay xung quanh Trái Đất.

Quỹ đạo của tên lửa đạn đạo được đặc trưng bởi ba giai đoạn:

1. Giai đoạn phóng:

Tên lửa được phóng lên theo chiều thẳng đứng vượt qua tầng khí quyển đậm đặc giai đoạn này kéo dài khoảng 3-4 phút tên lửa sẽ đi vào khoảng không vũ trụ tên lửa tầm càng xa thì độ cao càng lớn và vận tốc tối đa càng cần phải gần đến vận tốc vũ trụ cấp 1 (đối với loại tên lửa liên lục địa vận tốc đạt đến 7 km/giây). Giai đoạn này tên lửa đã tiêu tốn một đến hai tầng phóng tên lửa với hầu hết nhiên liệu động cơ tên lửa.

2. Giai đoạn giữa::

Khi đã ở trên khoảng không vũ trụ tên lửa dần dần xoay hướng để chuyển động ngang. Tại độ cao này không còn lực cản của khí quyển, không cần lực đẩy của động cơ tên lửa gần như bay theo quy luật của vật bị ném lên trong trường trọng lực theo một quỹ đạo là một phần ellipse và đạt điểm cao nhất tại thời điểm giữa của giai đoạn này (tên lửa đạn đạo liên lục địa có thể đạt đến độ cao 1.200 km). Sau khi đạt độ cao tối đa các phần thiết bị như các vệ tinh hay các tàu thăm dò sẽ được phóng ra phần còn lại của tên lửa hết tác dụng.

Tên lửa vũ trụ là loại tên lửa đạn đạo để đưa các tàu vũ trụ hoặc vệ tinh nhân tạo vào quỹ đạo quanh Trái Đất hoặc tiến hành du hành vũ trụ đến các hành tinh trong phạm vi Hệ Mặt Trời hoặc thoát khỏi Hệ Mặt Trời.

Để trở thành vệ tinh nhân tạo của Trái Đất (đưa tàu vũ trụ hoặc vệ tinh vào quỹ đạo vòng quanh Trái Đất), tên lửa vũ trụ phải phát triển được vận tốc lớn hơn hoặc bằng vận tốc vũ trụ thứ nhất (7,9 km/giây tại độ cao 0).

Để thoát hẳn khỏi sức hút của Trái Đất để đi đến các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời, tên lửa vũ trụ phải phát triển được vận tốc vũ trụ thứ hai (11,19 km/giây tại độ cao 0).

Để bay thoát khỏi Hệ Mặt Trời, tên lửa vũ trụ cần phải có vận tốc vũ trụ thứ ba (16,7 km/giây).

Ví dụ: tên lửa Saturn V đưa các phi thuyền Apollo lên Mặt Trăng.

Đây là loại tên lửa rất hiệu quả vì nó đã kết hợp được nguyên lý tên lửa lõi để tận dụng tối đa được nhiên liệu và sức đây để hoàn thành nhiệm vụ. Và sau này nó đã được cải tiến để đưa tàu tham dò Orion lên Hỏa Tinh:

theo: thuviencongdong.org

myanco2003 · #3 28-08-2012, 08:58 AM

Vấn đề thứ hai cần phải nói thêm và là điều cũng khá quan trọng đó chính là động cơ tên lửa và nhiên liệu

Trước hết xin nói về động cơ tên lửa

Động cơ tên lửa- là động cơ phản lực trong đó chứa toàn bộ nguồn môi chất làm việc và nguồn năng lượng, trong quá trình làm việc nguồn năng lượng này sẽ chuyển hóa thành động năng của dòng môi chất. Hay nói một cách đơn giản, động cơ tên lửa (ĐCTL) là một loại máy nhiệt mà nguồn năng lượng dự trữ được biến đổi thành động năng của dòng môi chất làm việc, dòng môi chất này phụt ra ngoài với tốc độ lớn sẽ tạo thành lực

Lịch sử Động cơ tên lửa

Động cơ tên lửa xuất hiện từ rất lâu- từ những năm trước công nguyên- mà tổ tiên của chúng vẫn còn tồn tại cho đến ngày hôm nay đó là những quả pháo thăng thiên được sử dụng ở các vùng khu vực Châu Á.

Tên lửa đầu tiên được sử dụng ở Châu Âu vào khoảng năm 1421 và đó là các tên lửa cháy. Cũng trong thời gian này ở Nga thuốc phóng đã được chế tạo với khối lượng lớn và chất lượng tốt. Cho đến năm 1680 ở Nga xuất hiện Trung tâm nghiên cứu tên lửa và đến năm 1717 tên lửa chiếu sáng được chế tạo.

Ngày nay ĐCTL được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật vũ trụ, trong quân sự và cả trong dân dụng. ĐCTL được dùng như là động cơ chính và động cơ phụ của các vệ tinh nhân tạo, của các loại tên lửa. Trong dân dụng chúng được dùng làm thiết bị tạo lực đẩy đưa các loại máy móc, thiết bị lên các tầng cao của khí quyển và ngoài khí quyển nhằm mục đích nghiên cứu khí tượng, địa lý, thông tin... Chúng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nghành hàng không là động cơ tăng tốc (tăng tốc độ bay, tăng độ cao bay...), đồng thời chúng còn được dùng trong pháo binh làm động cơ phụ làm tăng tốc độ chuyển động của đầu đạn nhằm mục đích nâng cao khả năng chiến đấu của pháo binh.

Phân loại Động cơ tên lửa

Căn cứ vào nguồn năng lượng được sử dụng trong động cơ, ĐCTL được chia ra thành các loại cơ bản như sau:

_Động cơ tên lửa sử dụng nguồn năng lượng hóa học.
Đây là các loại ĐCTL được sử dụng đầu tiên và phổ biến nhất hiện nay. Chủ yếu là metan và oxi lỏng như đã nói bên trên.
Căn cứ vào trạng thái vật lý của nhiên liệu hóa học, loại động cơ này còn được chia ra 3 loại nhỏ khác như:

1.Động cơ tên lửa nhiên liệu rắn (ĐTR)
2.Động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng (ĐTL)
3.Động cơ tên lửa hỗn hợp (ĐTH)

_Động cơ tên lửa phi hóa học:

Các loại động cơ này vẫn còn trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển.Cũng căn cứ vào nhiên liệu sử dụng chúng được chia ra thành:

1.ĐCTL hạt nhân
2.ĐCTL tia plamas

theo:thuviencongdong.org

safashion · #4 28-08-2012, 08:58 AM

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Bây giờ chúng ta sẽ đi sâu tìm hiểu động cơ tên lửa hóa học.

Như tôi đã nói từ đầu, tên lửa loại này dùng phản ứng hóa học các chất dễ gây nổ tạo ra nhiệt và CO2 và một thứ xét theo Vật Lý là động lượng. Theo địng luật bảo toàn động lượng theo hệ kín ( ở đây xét theo toàn bộ tên lửa) thì động lượng được bảo toàn và đẩy con tàu lên.

Đây mà minh họa cơ cầu hoạt động tên lửa 1 lõi. Theo hình trên thì nhiên liệu lỏng sẽ được trộn với nhau tại buồng đuốt. Với nhiên liệu rắn thì sẽ được tiếp xúc với nguồn lửa một cách từ từ cho đến khi hết nhiên liệu.Còn tên lửa nhiều lõi sẽ có cơ cấu là mỗi giai đoạn tách khỏi tên lửa mẹ là một hệ động cơ tên lửa khác và khởi động cho động cơ tầng trên.

Còn với loại động cơ tên lửa dùng nhiên liệu hỗn hợp là kết hợp từ hai loại nêu trên

theo:thuviencongdong.org

cpthienhoa · #5 28-08-2012, 08:59 AM

Tên lửa có thể di tchuyển với vận tốc ánh sáng đưa con người vào thời đại du hành vũ trụ

Ngoài ra còn có một thông tin khác nói về sự lạc quan của con người trong việc du hành trong vuc trụ. Đó là việc chết tạo ra một loại tên lửa có thể du hành trong vũ trụ bằng tốc độ ánh sáng. Ý tưởng này đã được các nhà khoa học người Đức phát triển trên lý thuyết. Khi chế tạo được loại tên lửa này thì tốc độ cảu nó là 300,000km/s.Nếu dung loại tên lửa này thì chúng ta có thể bay đến các ngôi sao gần nhất trong 4-5 năm.Như thế thật là tốt biết bao !

Lý thuyết của nó chỉ dừng trên lý thuyết còn khâu chế tạo còn đang gặp rất nhiều khó khăn.Như ta đã biết thì nguyên tử là các hạtj nhỏ nhất trong tự nhiên.Nguyên tử là do các hạt mang điện tích dương hay gọi là hạt nhân và các hạt mang điện tích âm hay còn gọi là các điện tử (electron) cấu tạo thành. Hạt nhân nguyên tử bao gồm các hạt mang điện tích dương là proton (chất tử) và các hạt không mang điện là trung tử (notron) cấu tạo nên.Ngoài ra các hạt này còn có khả năng chia làm các hạt nhỏ hơn như trung vi tử,giới tử,siêu tử.v.v...

Chúng ta nên nói thêm về khái niệm phản vật chất.Vậy phản vật chất là gì ?
Phản vật chất bắt đầu từ trí tưởng tượng của con người ở những năm 1930. Những người hâm mộ của bộ phim khoa học giả tưởng nổi tiếng Star Trek ("Đường đến các vì sao"), đã biết đến một loại phản vật chất được sử dụng giống như nhiên liệu với năng lượng cao để đấy những chiếc tàu không gian đi nhanh hơn cả vận tốc ánh sáng. Loại phi thuyền không gian này dường như không thể thiết kế được, nhưng các nhà lý thuyết đã có khả năng biến dạng nhiên liệu tưởng tượng ấy thành hiện thực, ý tưởng trong truyện tiểu thuyết đã trở thành hiện thức bằng việc khám phá ra sự tồn tại của phản vật chất, ở những thiên hà khoảng cách xa và ở thời nguyên sinh của vũ trụ.

Điều thú vị nhất đó là từ trong trí tưởng tượng, phản vật chất trở thành hiện thực, và mang tính thuyết phục. Năm 1928, nhà vật lý người Anh Paul Dirac đã đặt ra một vấn đề: làm sao để kết hợp các định luật trong thuyết lượng tử vào trong thuyết tương đối đặc biệt của Albert Einstein. Thông qua các bước tính toán phức tạp, Dirac đã vạch định ra hướng để tổng quát hóa hai thuyết hoàn toàn riêng rẽ này. Ông đã giải thích việc làm sao mọi vật càng nhỏ thì vận tốc càng lớn; trong trường hợp đó, các electron có vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Đó là một thành công đáng kể, nhưng Dirac không chỉ dừng lại ở đó, ông nhận ra rằng các bước tính toán của ông vẫn hợp lệ nếu electron vừa có thể có điện tích âm, vừa có thể có điện tích dương - đây là một kết quả ngoài tầm mong đợi.

Dirac biện luận rằng, kết quả khác thường này chỉ ra sự tồn tại của một "đối hạt", hay "phản hạt" của electron, chúng hình thành nên một "cặp ma quỷ". Trên thực tế, ông quả quyết rằng mọi hạt đều có "đối hạt" của nó, cùng với những tính chất tương đồng, duy chỉ có sự đối lập về mặt điện tích. Và giống như proton, neutron và electron hình thành nên các nguyên tử và vật chất, các phản proton, phản neutron, phản electron (còn được gọi là positron) hình thành nên phản nguyên tử và phản vật chất. Nghiên cứu của ông dẫn đến một suy đoán rằng có thể tồn tại một vũ trụ ảo tạo bởi các phản vật chất này.

Và dự đoán của ông đã được kiểm chứng trong thí nghiệm của Carl Anderson vào năm 1932, cả hai ông đều được giải Nobel cho thành tựu ấy.

Các nhà vật lý đã học được nhiều hơn về phản vật chất so với thời điểm của Anderson khám phá ra nó. Một trong những hiểu biết mang tính kịch bản đó là vật chất và phản vật chất kết hợp lại sẽ tạo ra một vụ nổ lớn. Giống như những cặp tình nhân gặp nhau trong ngày sau cùng vậy, vật chất và phản vật chất ngay lập tức hút nhau do có điện tích ngược nhau, và tự phá hủy nhau. Do sự tự huỷ tạo ra bức xạ, các nhà khoa học có thể sử dụng các thiết bị để đo "tàn dư" của những vụ va chạm này. Chưa có một thí nghiệm nào có khả năng dò ra được các phản thiên hà và sự trải rộng của phản vật chất trong vũ trụ như trong tưởng tượng của Dirac. Các nhà khoa học vẫn gửi các tín hiệu thăm dò để quan sát xem có tồn tại các phản thiên hà này hay không.

Nhưng câu hỏi vẫn làm bối rối các nhà vật lý cũng như những người có trí tưởng tượng cao đó là: phải chăng vật chất và phản vật chất tự hủy khi chúng tiếp xúc nhau. Tất cả các thuyết vật lý đều nói rằng khi vụ nổ lớn (Big Bang), đánh dấu sự hình thành ở 13,5 tỉ năm trước, vật chất và phản vật chất có số lượng bằng nhau. Vật chất và phản vật chất kết hợp lại, và tự hủy nhiều lần, cuối cùng chuyển sang năng lượng, được biết như dạng bức xạ phông vũ trụ. Các định luật của tự nhiên đòi hỏi vật chất và phản vật chất phải được tạo dưới dạng cặp. Nhưng một vài phần triệu giây sau vụ Nổ Lớn Big Bang, vật chất dường như nhiều hơn so với phản vật chất một chút, do đó cứ mỗi tỉ phản hạt thì lại có một tỉ + 1 hạt vật chất. Trong giây đầu hình thành vũ trụ, tất cả các phản vật chất bị phá hủy, để lại sau đó là dạng hạt vật chất. Hiện tại, các nhà vật lý vẫn chưa thể tạo ra được một cơ chế chính xác để mô tả quá trình "bất đối xứng " hay khác nhau giữa vật chất và phản vật chất và để giải thích tại sao tất cả các vật chất lại đã không bị phá hủy.

Bằng chứng về phản vật chất
Một số bằng chứng về sự tồn tại của phản vật chất đã được trưng ra. Quan trọng nhất là việc quan sát các phi đạo của các hạt sơ cấp trong buồng bọt (bubble chamber).

Thí nghiệm được tiến hành bởi Carl Anderson vào năm 1932. Ông đã chụp hình đưọc một số cặp phi đạo bị biến mất ngay khi gặp nhau. Dữ liệu này đã làm tăng sự tin tưởng rằng có tồn tại các hạt phản vật chất mà khi một hạt tương tác với chính phản hạt cùng loại sẽ triệt tiêu nhau và sinh năng lượng.

Vậy qua đó ta đã hiểu về khái niệm phản vật chất.Nhưng nó có liên quan gì tới việc này? Tôi xin lấy ví dụ như sau nếu ta lấy 500g hạt và 500g phản hạt thì nó sẽ tiêu biến đồng thời giải phóng lượng năng lượng cực lớn tương đương với 1 tấn hạt nhân Urani phản ứng dây chuyền giải phóng ra. Vậy thử hình dung là với lượng hidro dồi dào trong vuc trụ nếu ta cho nó tương tác với phản hạt của hidro thì nó sẽ tiêu biến trong đông cơ tên lửa và cung cấp cho động cơ này 1 dòng quang tử phụt ra từ ống tên lửa, thoe tính toán tốc độ của loại phản vật chất này khi tương tác là khoảng 300,000km/s ngang với vận tốc ánh sáng.Tuy là lý thuyết rất có thuyết phục nhưng các phản hạt này các nhà khoa học chỉ tạo ra trong môi trường phòng thí nghiệm với các phản hạt của hidro nhưng nó chỉ tồn tại tức thời và trình độ hiện nay không thể giữ chúng trong lâu dài nên không thể chế tạo loại tên lửa nói trên. Nhưng các nhà khoa học rất tin tưởng họ sẽ chế tạo được loại tên lửa này trong tương lai khi mà chúng ta có thể tạo ra các phản hạt với số lượng lớn và bảo quản chúng lâu dài.Lúc đó tên lửa của chúng ta sẽ có phần đầu là nơi ăn ở của các nhà du hành vũ trụ và các khoang giữa và cuối là nơi chứa các hạt và phản hạt, phần cuối cùng của con tàu sẽ là các tấm gương phản xạ lõm khổng lồ. Khi hạt và phản hạt gặp nhau chúng sẽ sinh ra năng lượng khổng lồ và toàn bộ năng lượng đó sẽ chuyển hóa thành Quang năng và chính năng lượng này sẽ giúp con tàu chuyển động bằng với vận tốc ánh sáng.

theo: ttvnol.com