Thành tựu 50 năm con người chinh phục vũ trụ
1. Liên Xô đã mở đầu kỉ nguyên chinh phục vũ trụ
Có thể nói cha đẻ của ngành khoa học du hành vũ trụ là Xiôncôpxki C.E (1857-1935). Năm 1896, ông đã công bố công trình về tên lửa bay đến các hành tinh. Ngày 4/10/1957, Liên Xô đã phóng được vệ tinh nhân tạo đầu tiên có trọng lượng 83kg bay quanh trái đất, phát tín hiệu vô tuyến đến khắp nơi trên thế giới. Đây là một tin chấn động toàn cầu. Tờ Paris Mach có kể rằng: Bà Hilary - vợ cựu Tổng thống Mỹ Bill Clintơn, hiện là Ngoại trưởng Mỹ, lúc ấy mới 9 tuổi học lớp 3, đã nói to trong lớp: “Chúng ta phải học thật giỏi để vượt người Nga”. Tháng 1/1958, Mỹ đã phóng được vệ tinh nặng 17kg. Nếu muốn đưa một vật nặng 1kg lên cao 1km sẽ tốn năng lượng là một vạn Jun, nên việc đưa vệ tinh lên cao hàng trăm km phải có tên lửa cực mạnh, mạnh hơn tên lửa vượt đại châu.
Tháng 10/1959, Liên Xô lại phóng thành công trạm tự động “Mặt Trăng 3” (Luna 3) bay vòng quanh phía sau mặt trăng. Mặt trăng là thiên thể gần trái đất nhất (cách 384.000km) và chỉ quay mặt về phía trái đất nên con người không thấy được nửa sau của mặt trăng. Trạm “Mặt trăng 3” chụp được hàng trăm bức ảnh phía sau mặt trăng, lập được bản đồ và đặt tên các biển, các miệng núi lửa… ở phía sau mặt trăng mà chưa ai nhìn thấy.
Đặc biệt ngày 12/4/1961, Liên Xô đã phóng thành công tàu Phương Đông I do Gagarin điều khiển, bay vào vũ trụ quanh trái đất ở độ cao 327km. Từ đó, ngày 12/4 hàng năm đã trở thành ngày du hành vũ trụ quốc tế.
2. Chương trình Apollo khám phá mặt trăng
Có người hỏi: Nghiên cứu không gian vũ trụ để làm gì? Mọi khoa học đều có mục đích yêu cầu cụ thể. Khoa học vũ trụ nhằm tìm hiểu vũ trụ được hình thành và tiến hoá như thế nào. Từ đó tiến hành sử dụng và khai thác không gian vũ trụ, đồng thời từ vũ trụ để nghiên cứu trái đất, nhằm phục vụ nhu cầu kinh tế, văn hoá, xã hội của loài người.
Thiên thể gần trái đất là mặt trăng, có đường kính xấp xỉ 1/4 đường kính trái đất, khối lượng chỉ bằng 1/81 khối lượng trái đất. Sau khi Liên Xô đạt được 3 thành tựu tiên phong tiêu biểu nói trên trong việc chinh phục vũ trụ, năm 1962, Tổng thống Mỹ - Kennơđi đã nói: “Trong các thế kỷ trước, các nước thống lĩnh các đại dương là thống lĩnh thế giới. Ngày nay, nước nào khống chế không gian vũ trụ sẽ khống chế thế giới”.Từ đó, Hoa Kỳ có chương trình Apollo chinh phục mặt trăng được tiến hành trong 10 năm, huy động hàng vạn các nhà bác học, kỹ sư, công nhân chế tạo các tên lửa khổng lồ để đưa người lên mặt trăng. Sau một số lần thử nghiệm, ngày 21/7/1969, các nhà du hành vũ trụ Hoa Kỳ là Amstrong và On-đrim đã đi bộ trên bề mặt mặt trăng ở một vùng bằng phẳng, được đặt tên là biển “yên tĩnh” (không có nước). Đúng như Amstrong đã nói: “Đó là bước đi nhỏ bé của một người, nhưng lại là một bước nhảy khổng lồ của nhân loại”.Chương trình Apollo kết thúc năm 1972, sau khi đã thực hiện 6 chuyến bay đổ bộ lên mặt trăng, cho phép các nhà du hành thám hiểm bề mặt mặt trăng, họ đã đặt lên đây các máy móc nghiên cứu khoa học và thu thập được 382kg mẫu đất đá đem về trái đất để phân tích nghiên cứu.
3. Các trạm vũ trụ
Cuối thế kỷ XX, ngành du hành vũ trụ được đánh dấu bằng việc lắp ghép các trạm vũ trụ lớn, có phòng thí nghiệm khoa học và công nghệ trong trạng thái vi trọng lượng, có kho chứa vật liệu vũ trụ, có xưởng lắp ráp các cấu kiện vũ trụ lớn, có trạm bảo dưỡng và sửa chữa các vệ tinh, có căn cứ phòng vệ tinh và trạm tự động trong không gian giữa các hành tinh… Thừa hưởng kinh nghiệm phóng các trạm “Chào mừng” từ năm 1971 với một tổ hợp quỹ đạo được lắp ghép và được thiết kế để lâu dài trong vũ trụ, năm 1986, Liên Xô đã đưa lên quỹ đạo Trạm Hoà Bình 1 (Mir 1) bằng cách lắp ghép các con tàu tự động hoặc có người lái, gồm nhiều mô-đun dành cho các nghiên cứu chuyên môn (vật lý, thiên văn, sinh học…). Từ năm 1987-1996, các mô-đun “Lượng tử”, “Tinh thể”, “Quang phổ”, “Tự nhiên” được ghép vào Trạm “Hoà Bình 1”, đưa khối lượng của trạm lên 140 tấn. Năm 1988, các nhà du hành vũ trụ M.Mananop và V.Titop đã lập kỉ lục về thời gian sống và làm việc trong vũ trụ trên một năm. Trạm Hoà Bình 1 đã kết thúc sứ mạng lịch sử và rơi xuống phía Nam Thái Bình Dương vào năm 2000.
Từ năm 1984, cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đã chuẩn bị thực hiện một trạm vũ trụ có người ở thường xuyên. Đến năm 1987, Mỹ hợp tác với Nga, đưa được mô-đun Mỹ - Nga lên quỹ đạo, có nhiệm vụ cung cấp điện và làm thủng tâm điều hành của tổ hợp tương lai. Năm 1998, nó được ghép thêm một mô-đun lấy từ Trạm Hoà Bình 1 của Nga, dùng làm xưởng và nơi ở, cuối năm 1998 ghép thêm phòng thí nghiệm của Mỹ, năm 2000 ghép thêm hai mô-đun của Nhật. Đây là trạm vũ trụ quốc tế (viết tắt là ISS) gồm 16 nước: Mỹ, Nga, các nước Châu Âu, Nhật Bản, Canada... Đến năm 2003, việc lắp ráp cơ bản được hoàn thành với tổng khối lượng 400 tấn. Trạm vũ trụ còn mở ra một ngành kinh doanh mới là thực hiện các chuyến bay du lịch vũ trụ. Các chuyến bay du lịch của nam giới với kinh phí 20 triệu USD, một phụ nữ Mỹ gốc Ả Rập đã đi du lịch trên trạm vũ trụ trong một tuần lễ với khoản chi phí 25 triệu USD (tương đương 500 tỷ VNĐ). Nga đang chuẩn bị làm khách sạn trong vũ trụ để phát triển ngành đi du lịch vũ trụ.
4. Vì sao nhiều nước phải đưa người bay vào vũ trụ?
Hàng ngàn năm nay, con người chỉ quan sát vũ trụ nhờ ánh sáng. Năm 1609, Galile (1564-1642) là người đầu tiên dùng kính viễn vọng tự chế tạo để quan sát thiên văn, đã phát hiện nhiều điều kỳ lạ trong vũ trụ như trên mặt trời có các vết đen và mặt trời tự quay quanh một trục, trên mặt trăng có các dãy núi và rất nhiều miệng núi lửa (có hình phễu). Mộc tinh có 4 mặt trăng chạy quanh. Kim tinh có khi tròn khi khuyết như mặt trăng…
Năm 1932, người ta phát hiện trong vũ trụ có những bức xạ vô tuyến điện. Sau chiến tranh thế giới thứ hai, kính thiên văn vô tuyến ra đời, giúp các nhà thiên văn phát hiện những hiện tượng mới lạ trong vũ trụ như Quada (1963), Punxa (1967)… Đến cuối thế kỷ XX, kính thiên văn vô tuyến đã phát hiện rất nhiều phân tử hữu cơ trong vũ trụ; ở gần tâm thiên hà, mà hình ảnh trên bầu trời là dải Ngân Hà có một lượng rượu (C 2H 5OH) vô cùng lớn…
Vật lí học cho biết rằng, vật chất bị kích thích hoặc phân rã có thể phát ra các sóng điện từ có bước sóng từ bé đến lớn là: tia gamma, tia Rơnghen, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, sóng vô tuyến điện. Khí quyển trái đất là chiếc áo giáp cản trở các tia có hại để bảo vệ sự sống của con người và chỉ để hai cửa sổ: cửa sổ thứ nhất cho ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại gần có bước sóng từ 0,4-3 gama (1gama= 10 -6m) đi tới chúng ta; cửa sổ thứ hai cho sóng vô tuyến điện có bước sóng từ 1mm đến khoảng 30m đi đến mặt đất. Vì vậy, việc cho người bay vào vũ trụ ở ngoài khí quyển trong điều kiện không trọng lượng có thể tiến hành nghiên cứu nhiều vấn đề mà ở trên trái đất không thể thực hiện được. Ngoài ra, từ vũ trụ, người ta có thể quan sát và nghiên cứu trái đất.
Nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô, Việt Nam là nước đầu tiên tại Đông Nam Á có người bay vào vũ trụ. Anh hùng không quân Phạm Tuân cùng Đại tá Gorbatco đã bay trên tàu “Liên hợp 37” lên ghép với trạm “Chào mừng 6” từ ngày 23-31/7/1980. Các nước có nền kinh tế và công nghiệp phát triển hơn nước ta như Hàn Quốc, Malayxia… mãi đến thập niên đầu thế kỷ XXI mới hợp tác với Liên bang Nga để đưa người lên Trạm vũ trụ quốc tế ISS.
5. Một số ứng dụng công nghệ vũ trụ trong kinh tế, xã hội và đời sống
Hệ thống thông tin truyền thông toàn cầu
Ngày 1/7/1962, Mỹ và Pháp đã thực hiện cuộc liên lạc vô tuyến truyền hình xuyên lục địa đầu tiên qua vệ tinh Telstar 1 nhưng đây là vệ tinh luôn luôn di chuyển trên bầu trời nên bất tiện. Để thực hiện truyền thông qua các lục địa, năm 1968, Mỹ đã phóng vệ tinh địa tĩnhcó chu kỳ quay quanh trái đất bằng chu kỳ tự quay của trái đất là 24 giờ, đồng thời phải nằm trong mặt phẳng xích đạo, có độ cao cách mặt đất 36.000km. Thế là Tổ chức Vệ tinh viễn thông quốc tế Intelsat ra đời để phân chia vị trí vệ tinh cho các nước. Vệ tinh Vinasat 1 của Việt Nam được phân phối ở kinh độ 132 0Đông sẽ tồn tại được khoảng 20 năm. Hiện nay, hơn 90 nước trên thế giới đã có vệ tinh để thông tin truyền thông giữ được bí mật, khi không khai thác hết công suất thì cho nước ngoài thuê. Nhờ hệ thống truyền thông toàn cầu nên mọi thông tin về kinh tế, chính trị, xã hội, văn hoá nghệ thuật… được pháttức thời qua đài phát thanh và vô tuyến truyền hình.
Một phương tiện thông tin liên lạc rất phổ biến hiện nay là điện thoại di động giúp con người có thể gọi, nhắn tin đến bạn bè hay người thân ở bất kỳ nơi nào trên thế giới nhờ một hệ thống gồm 66 vệ tinh nằm trên quỹ đạo dọc theo 11 kinh tuyến, các tín hiệu được phát từ trạm gần người phát lên các vệ tinh rồi truyền đến trạm gần người dân.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS
Đây là một hệ thống nhiềuvệ tinh.Khi ta dùng một máy định vị cầm tay thu tín hiệu từ vệ tinh sẽ biết được tọa độ nơi ta đang đứng. Hệ thống này có thể giúp cho việc tìm kiếm cứu nạn trên biển, trên rừng, trên hoang mạc… Mỹ và Nga là những nước có hệ thống này đầu tiên. Các nước cộng đồng Châu Âuvà Trung Quốc cũng đang hoàn chỉnh các hệ thống tương tự.
Các vệ tinh phục vụ chuyên ngành
Theo định luật bảo toàn mô-đun động lượng trong vật lí, mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh luôn đi qua tâm trái đất. Nếu vệ tinh được phóng lên làm với xích đạo một góc nào đó, kết quả trái đất quay dưới quỹ đạo vệ tinh, nên từ vệ tinh có thể nhìn thấy mọi điểm trên mặt đất. Các loại vệ tinh bí mật quân sự, quan sát thời tiết khí hậu, quan sát các hiện tượng vật lý địa cầu, quan sát các luồng cá trên biển, theo dõi các vụ cháy rừng và sâu bệnh phá rừng… đều có quỹ đạo tương tự để quan sát, chụp ảnh được toàn cầu. Các loại vệ tinh này có hiệu quả kinh tế
rất lớn khó mà tính được.
Sử dụng các công nghệ vũ trụ
Ngày nay có nhiều công nghệ được nghiên cứu và xử lí trong vũ trụ, ở đây chỉ nêu một vài ví dụ. Trong công nghệ sản xuất hợp kim, các kim loại có khối lượng riêng khác nhau nên không thể chế tạo hợp kim đồng nhất, nhưng nếu thực hiện trongtrạng thái không trọng lượng sẽ có được những mẩu hợp kim đồng nhất. Khi nghiên cứu đá trên mặt trăng bị tia vũ trụ có các hạt nhân của các nguyên tử nhẹ như Heli, Liti va đập vào tạo thành lớp bề mặt không hoen rỉ, người ta có thể bắn các loại hạt này lên vỏ tàu biển thay cho sơn để không bị nước biển ăn mòn. Việc nghiên cứu sự tiến hoá các loài động thực vật trong vũ trụ có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm cần thiết cho các nhà du hành làm việc lâu ngày trong vũ trụ. Có những việc thống kê theo phương pháp cổ điển không chính xác bằng các số liệu thu được nhờ công nghệ vũ trụ. Chẳng hạn có năm các địa phương thống kê về diện tích trồng cây thuốc phiện được một con số ít hơn con số mà các tổ chức quốc tế có được. Bởi vì các tổ chức quốc tế lấy số liệu từ vệ tinh, còn con số các địa phương cung cấp không chính xác, vì cán bộ không thể đi đến mọi vùng sâu vùng xa để trực tiếp đo đếm một cách chính xác.
Công nghệ vũ trụ được ứng dụng rộng rãi nên có người cho rằng, việc phát triển khoa học và công nghệ ngày nay phải chú ý đến hai thừa số chung là “môi trường bền vững” và “công nghệ vũ trụ”.
Chính phủ nước ta đã cho thành lập Viện Công nghệ vũ trụ và đang nhờ một số nước phát triển giúp xây dựng ngành khoa học và công nghệ này./.
