Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 3)

PHẦN I: RỜI TRÁI ĐẤT – LEAVING THE EARTH

Bất cứ ai ngồi trên đỉnh của hệ thống nạp đầyu nhiên liệu hydro-oxygen lớn nhất trên thế giới, biết rằng họ đang rời đi với đốm ánh sáng phía dưới, mà chẳng có lấy được một chút lo lắng, thì có lẽ người ấy không hoàn toàn hiểu được tình hình.

Phi hành gia John Yong

1. CHUẨN BỊ CẤT CÁNH

Vào ngày 19 tháng 10 năm 1899, một chàng trai mười bảy tuổi trèo lên cây anh đào và có cuộc chiêm nghiệm. Anh vừa mới đọc quyển "Chiến tranh các thế giới – War of the Worlds" của H. G. Wells và đã rất phấn khích bởi một ý tưởng rằng tên lửa có thể cho phép chúng ta khám phá vũ trụ. Anh đã tưởng tượng rằng nó sẽ tuyệt vời đến mức nào để chế tạo một số thiết bị thậm chí có “khả năng” đi du lịch đến sao Hỏa và có tầm nhìn rằng số phận của chúng ta đã là để khám phá Hành tinh Đỏ kia. Vào thời điểm anh ta leo xuống từ cái cây đó, cuộc sống của anh ta đã mãi mãi thay đổi. Chàng thanh niên đó sẽ cống hiến cuộc sống của mình cho giấc mơ hoàn thiện một tên lửa, biến tầm nhìn này thành hiện thực. Anh sẽ ăn mừng ngày 19 tháng 10 trong suốt quãng đời còn lại của mình.

Tên anh ta là Robert Goddard, và anh ta đã hoàn thành tên lửa đa tầng nhiên liệu lỏng đầu tiên, thiết lập thành những sự kiện di chuyển làm thay đổi quá trình lịch sử loài người.

TSIOLKOWSKY – MỘT KẺ VĨ ĐẠI CÔ ĐỘC

Goddard là một trong số ít những người tiên phong, bất chấp sự cô lập, nghèo đói, và chế giễu từ các đồng nghiệp của họ, lầm lũi tiến về phía trước bất chấp những rủi ro vốn thường được cuộc đời đưa ra tỉ lệ đặt cược, rồi đặt nền tảng cho du hành vũ trụ. Một trong những người đầu tiên trong số những người tầm nhìn này là nhà khoa học tên lửa vĩ đại người Nga Konstantin Tsiolkovsky, người đã vạch ra cơ sở lý thuyết cho việc đi lại không gian và để lại một phần lót mở đường cho Goddard. Tsiolkovsky sống trong nghèo đói cả đời, là một người ẩn dật, và tằn tiện với vai một ông giáo dạy học. Khi còn trẻ, ông đã dành phần lớn thời gian của mình trong thư viện, đọc ngấu nghiến các tạp chí khoa học, học các định luật chuyển động của Newton và áp dụng chúng vào du hành vũ trụ. Ước mơ của ông là đi đến mặt trăng và sao Hỏa. Làm việc một mình, không có sự giúp đỡ của cộng đồng khoa học, ông đã giải gỡ các công cụ toán học, vật lý và cơ học của tên lửa, và ông tính toán vận tốc thoát khỏi Trái Đất – tức là tốc độ cần thiết để thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái đất – là hai mươi lăm ngàn dặm một giờ, tốc độ ấy là lớn hơn nhiều so với mười lăm dặm một giờ mà người ta có thể đạt được khi so với động cơ hay sức ngựa trong thời đại của ông.

Năm 1903, ông đã xuất bản phương trình tên lửa nổi tiếng của mình, cho phép người ta xác định tốc độ tối đa của một tên lửa, chỉ ra được trọng lượng tên lửa và nguồn nguyên liệu cần cung cấp. Phương trình cho thấy mối quan hệ giữa tốc độ và nhiên liệu là theo cấp số mũ. Nói một cách thông thường là, ta có thể giả định rằng nếu ta muốn nhân đôi tốc độ của một tên lửa, ta chỉ cần tăng gấp đôi lượng nhiên liệu. Thế vào đó, lượng nhiên liệu bạn cần tăng lên theo cấp số nhân với sự thay đổi vận tốc, do đó cần một lượng nhiên liệu khổng lồ để giúp tăng thêm tốc độ.

Mối quan hệ theo cấp số nhân này đã làm rõ rằng bạn sẽ cần một lượng nhiên liệu khổng lồ để rời khỏi Trái Đất. Với công thức của mình, Tsiolkowsky lần đầu tiên có thể ước lượng lượng nhiên liệu cần thiết để đi đến mặt trăng từ lâu trước khi tầm nhìn của ông trở thành hiện thực

Triết lý dẫn đường từ Tsiolkovsky là, "Trái đất là cái nôi của chúng ta, nhưng chúng ta không thể ở trong cái nôi mãi mãi", và ông tin vào một triết lý gọi là chủ nghĩa vũ trụ/cosmism, cho rằng tương lai của nhân loại là khám phá không gian bên ngoài. Năm 1911, ông viết: "Để con người đặt chân lên đất của các tiểu hành tinh, hãy nhấc một hòn đá trên mặt trăng bằng tay, để xây dựng các trạm di chuyển trong không gian trống không/ether, tổ chức các quỹ đạo vành đai cho việc sinh sống quanh Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời, để quan sát Sao Hỏa ở khoảng cách vài chục dặm, đi xuống các vệ tinh của nó hoặc thậm chí chạm đến bề mặt của các hành tinh ấy– điều gì có thể điên khùng hơn đây"!

Mặc dù Tsiolkovsky đã quá nghèo để chuyển đổi phương trình toán học của mình thành các mô hình thực tế, bước tiếp theo đã được thực hiện bởi Robert Goddard, người thực sự xây dựng các mô hình mẫu, thứ mà một ngày nào đó sẽ tạo thành cơ sở du hành vũ trụ.

ROBERT GODDARD – CHA ĐẺ CỦA TÊN LỬA ĐẨY

Khoảnh khắc đầu tiên Robert Goddard trở nên quan tâm đến khoa học khi chứng kiến điện khí hóa quê hương của mình lúc còn bé. Anh ta tin rằng khoa học sẽ cách mạng hóa mọi khía cạnh của cuộc sống của chúng ta. Cha anh khuyến khích con mình về hứng thú này, đã mua cho anh một chiếc kính viễn vọng, kính hiển vi, và một tài khoản đặt trước tạp chí khoa học Mỹ - Scientific American. Đầu tiên, anh bắt đầu thử nghiệm với diều và những quả bong bóng. Trong khi đọc sách trong thư viện một ngày nọ, anh tình cờ gặp "Principia Mathematica – Nguyên Lý Toán Học" nổi tiếng của Isaac Newton và học được các định luật về chuyển động. Sự tập trung của ông nhanh chóng trở thành việc áp dụng các định luật của Newton vào tên lửa.

Goddard đã biến sự tò mò này một cách hệ thống, để trở thành một công cụ khoa học có thể sử dụng bằng cách cho ra đời từng bước ba cải tiến. Đầu tiên, Goddard thử nghiệm với các loại nhiên liệu khác nhau và nhận ra rằng nhiên liệu bột không hiệu quả. Người Trung Quốc đã phát minh ra thuốc súng nhiều thế kỷ trước đó và sử dụng nó cho tên lửa, nhưng thuốc súng cháy không đều và do đó tên lửa vẫn chủ yếu là đồ chơi. Đột phá đầu tiên của ông cho sự sán lạn, là thay thế nhiên liệu dạng bột bằng nhiên liệu lỏng, có thể được kiểm soát chính xác để nó cháy sạch và đều đặn. Ông đã chế tạo một tên lửa với hai bồn chứa/tank, một chiếc có chứa nhiên liệu, chẳng hạn như rượu và thùng chứa khác chứa chất oxy hóa, chẳng hạn như oxy lỏng. Những chất lỏng này được cung ứng bằng một loạt các đường ống và các van để đưa vào buồng đốt, tạo ra một vụ nổ được kiểm soát cẩn thận có thể đẩy một tên lửa.

Goddard nhận ra rằng khi tên lửa bay lên bầu trời, các thùng nhiên liệu của nó dần dần cạn kiệt. Đổi mới tiếp theo của ông là giới thiệu các tên lửa đa tầng loại bỏ các thùng nhiên liệu đã qua sử dụng và do đó có thể làm giảm một số trọng lượng chết trên đường đi, làm tăng đáng kể phạm vi và hiệu quả của chúng.

Và tới lần cải tiến thứ ba, ông giới thiệu con quay hồi chuyển – gyroscope. Khi một con quay hồi chuyển được gửi đi khi đang quay, trục của nó luôn luôn theo cùng một hướng, ngay cả khi bạn xoay nó. Ví dụ: nếu trục trỏ về phía Sao Bắc, trục sẽ tiếp tục trỏ theo hướng đó nếu bạn lật ngược lại. Điều này có nghĩa là một tàu vũ trụ, nếu nó đi lang thang trong quỹ đạo của nó, có thể thay đổi tên lửa của nó để bù lại cho chuyển động này và quay trở lại vận trình ban đầu của nó. Goddard nhận ra rằng anh ta có thể sử dụng con quay hồi chuyển để giúp giữ cho tên lửa của mình nhắm vào mục tiêu.

Năm 1926, ông đã tạo nên lịch sử với sự ra mắt thành công đầu tiên của một tên lửa nhiên liệu lỏng. Nó đi lên cao 41 feet trong không khí, bay trong 2,5 giây, và hạ cánh xuống 184 feet trong một chiếc áo vá bắp cải. (Khu vực thử nghiệm ấy bây giờ là vùng đất thiêng liêng cho mỗi nhà khoa học tên lửa, và nó đã được tuyên bố như là một dấu ấn lịch sử quốc gia.)

Trong phòng thí nghiệm của ông tại Clark College, ông đã thiết lập kiến trúc cơ bản cho tất cả các tên lửa hóa học. Những kẻ khổng lồ sấm sét mà chúng ta thấy đã nổ bùng lên và rời đi từ các bệ phóng hiện nay là hậu duệ trực tiếp của các nguyên mẫu mà Goddard đã chế tạo ra.

ĐỐI MẶT VỚI NHẠO BÁNG

Mặc dù có những thành công của mình, Goddard cho thấy hay bị chứng minh bản thân như là một cậu bé ngổ ngáo kiểu mẫu đối với các phương tiện truyền thông. Khi thông tin bị bị rò rỉ vào năm 1920, bởi việc ông đã đưa ra suy nghĩ nghiêm túc về du hành vũ trụ, tờ New York Times đã công bố những lời chỉ trích gay gắt mà có thể đã nghiền nát bất kỳ nhà khoa học nào ít lì và chính kiến khoa học. "Đó là Giáo sư Goddard," tờ thời báo cười khúc khích, "với chiếc ghế" của ông ở Clark Colleege ... không biết mối quan hệ của tác động và phản ứng ( ý nói lực và phản lực), và sự cần thiết phải có thứ gì đó tốt hơn để đẩy lại chân không, thứ gọi là phản lực – hàm ý để nói rằng điều đó sẽ là ngớ ngẩn. Tất nhiên, anh ta chỉ có vẻ thiếu kiến thức đã cóp nhặt trong những ngày còn ở trường trung học.” Và vào năm 1929, sau khi ông triển khai một trong những tên lửa của mình, tờ báo Worcester địa phương chạy một tiêu đề hạ thấp giá trị của ông tiếp: "Moon Rocket Misses Target của 238,799 1/2 Miles. Đại ý là Tên Lửa Chỉ Cách Mục Tiêu Mặt Trăng có 238,779 và ½ dặm" trêu trọc dự án và tác giả. Rõ ràng là "Times" và những tờ báo khác khác không hiểu định luật chuyển động của Newton và sai lệch trong niềm tin rằng tên lửa không thể di chuyển trong chân không của không gian bên ngoài.

Định luật thứ ba của Newton, trong đó tuyên bố rằng đối với mọi tác động, có một phản tác tương đương và có chiều ngược lại, đúng cho cả du hành vũ trụ. Luật này được biết đến với bất kỳ đứa trẻ nào đã từng thổi bong bóng, thả nó ra, và quan sát quả bóng bay theo mọi hướng. Tác động là không khí đột nhiên lao ra khỏi quả bóng, và phản tác tương đương có thể thấy là việc chuyển động về phía trước của quả bóng. Tương tự, trong một tên lửa, tác động là khí nóng bị đẩy ra khỏi một đầu, trong khi phản tác là chuyển động về phía trước của tên lửa đẩy nó, ngay cả trong chân không của không gian.

Goddard qua đời vào năm 1945 và không sống đủ lâu để xem lời xin lỗi được viết bởi các biên tập viên của tờ New York Times sau sự kiện đi bộ trên mặt trăng khi tàu Apollo hạ cánh xuống bề mặt vệ tinh này năm 1969. Họ đã viết, "Bây giờ chắc chắn được thiết lập rằng một tên lửa có thể hoạt động trong chân không như ở trên đỉnh. The Times lấy làm hối tiếc với lỗi lầm của mình. "

TÊN LỬA CHO CẢ CHIẾN TRANH VÀ HÒA BÌNH.

Trong giai đoạn đầu tiên của tên lửa, chúng ta đã có những người mơ mộng, như Tsiolkovsky, người đã nghiên cứu về vật lý và toán học về du hành vũ trụ. Trong giai đoạn thứ hai, chúng ta có những người như Goddard, người đã thực sự xây dựng các nguyên mẫu đầu tiên của những tên lửa này. Trong giai đoạn thứ ba, các nhà khoa học tên lửa đã lọt vào mắt các ông kẹ chính phủ lớn. Wernher von Braun đã có thể lấy các bản phác thảo, ước mơ và mô hình của những người tiền nhiệm của ông, và với sự hỗ trợ của chính phủ Đức - và sau đó là Hoa Kỳ - có thể sẽ tạo ra những tên lửa khổng lồ đưa chúng ta lên mặt trăng.

Nổi tiếng nhất của tất cả các nhà khoa học tên lửa đã được sinh ra trong một gia đình quý tộc. Baron Wernher von Braun có cha là bộ trưởng nông nghiệp Đức ở thời kỳ còn là Cộng hòa Weimar, và mẹ của ông có tổ tiên của bà thuộc dòng họ của các nhà hoàng gia Pháp, Đan Mạch, Scotland, và Anh. Von Braun là một nghệ sĩ dương cầm xuất sắc khi còn là một đứa trẻ và thậm chí còn tự viết những tác phẩm âm nhạc. Tại thời điểm đó, anh có thể đã trở thành một nhạc sĩ hay nhà soạn nhạc nổi tiếng. Nhưng số mệnh của anh đã thay đổi khi mẹ anh mua cho anh một chiếc kính viễn vọng. Anh ta bị mê hoặc bởi không gian. Ông đã đọc ngấu nghiến sách về khoa học viễn tưởng và tìm được cảm hứng từ những kỷ lục tốc độ được thiết lập bởi những chiếc xe được phóng tên lửa. Một ngày nọ, khi anh mười hai tuổi, anh giải phóng sự nổi loạn của mình trên những con phố đông đúc của Berlin bằng cách gắn một loạt pháo hoa vào một toa xe đồ chơi. Anh rất vui vì nó cất cánh, có thể như là, một tên lửa. Tuy nhiên, cảnh sát ít không có ấn tượng về việc ấy. Von Braun bị bắt giam nhưng được thả vì ảnh hưởng của cha mình. Khi anh nhớ lại những năm tháng sau đó, "Điều đó đã trình diễn cái vượt ra ngoài những giấc mơ hoang dại nhất của tôi. Chiếc xe ngựa đã chòng chành chồm lên cách điên cuồng, vẫy lửa như một sao chổi. Khi những chiếc tên lửa bùng cháy, kết thúc màn trình diễn lấp lánh của chúng với một tiếng sấm nổ tráng lệ, toa xe lăn chậm một cách uy nghi rồi dừng lại."

Von Braun thú nhận rằng ông không bao giờ có khiếu với toán học. Nhưng sự động lực để anh ta có thể tạo ra tên lửa hoàn hảo đã khiến anh ta thành thạo giải tích calculus, các định luật của Newton, và cơ chế du hành vũ trụ. Như ông đã từng nói với giáo sư của mình, "Tôi có kế hoạch du hành đến mặt trăng."

Ông đã trở thành một sinh viên tốt nghiệp vật lý và kiếm được bằng tiến sĩ năm 1934. Nhưng ông đã dành phần lớn thời gian của mình với cộng đồng tên lửa nghiệp dư Berlin, và tổ chức sử dụng phụ tùng rẻ tiền rời rạc để xây dựng và thử nghiệm tên lửa trên một mảnh ba trăm mẫu đất hoang vắng đất ở bên ngoài thành phố. Năm đó, cộng đồng ấy đã thử nghiệm thành công một tên lửa mà tăng hai dặm vào không khí.

Von Braun có thể đã trở thành một giáo sư vật lý tại một số trường đại học Đức, viết bài học về thiên văn học và du hành vũ trụ. Nhưng chiến tranh khi ấy đã dậy mùi qua không khí, và tất cả cộng đồng nước Đức, kể cả các trường đại học, đã được quân sự hóa. Không giống như người tiền nhiệm của mình, Robert Goddard, người đã yêu cầu tài trợ từ quân đội Hoa Kỳ nhưng đã bị từ chối, von Braun đã nhận được sự tiếp nhận hoàn toàn khác khi trao đổi với chính phủ Đức Quốc xã. Cục Khí Cụ Quân sự Đức – The German Army Ordnance Department, luôn tìm kiếm vũ khí mới cho chiến tranh, nhận thấy von Braun và đề nghị tài trợ hào phóng cho ông. Công việc của ông rất nhạy cảm đến nỗi luận án tiến sĩ của ông được bảo mật cấp quân đội và không được xuất bản cho đến năm 1960.

Von Braun, qua tất cả những dữ kiện lịch sử, là người không có hứng thú chính trị – apolitical. Tên lửa là niềm đam mê của anh ta, và nếu chính phủ tài trợ cho nghiên cứu của anh ta, anh ta sẽ chấp nhận nó thôi. Đảng Quốc xã đã cho ông giấc mơ của đời người làm khoa học: trở thành giám đốc của một dự án lớn để xây dựng tên lửa của tương lai, với ngân sách gần như không giới hạn, sử dụng nền tảng và tinh hoa của khoa học Đức. Von Braun tuyên bố rằng việc được cung cấp tư cách thành viên trong Đảng Quốc xã và ngay cả SS cũng là một nghi thức mang tính thông hành cho những kẻ làm công cho chính phủ chứ nó không là điều phản ánh con người chính trị của ông. Nhưng một khi bạn thực hiện một thỏa thuận với ma quỷ, ma quỷ luôn yêu cầu nhiều hơn nữa.

TƯƠNG LAI NHÂN LOẠI - MICHIO KAKU
Bản dịch của ĐỖ BÁ HUY

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 74)
22/08/2019
Nguyên lí vị nhân sinh Một trong những khía cạnh lạ nhất của Vũ trụ chúng ta là cách mà nhiều hằng số cơ bản ẩn dưới
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 73)
22/08/2019
Một lí thuyết kiểm tra được ư? Cách hiểu đa thế giới đem lại một giải pháp thuyết phục cho những phương diện phản
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 56)
22/08/2019
Đồng Đồng đứng bắt cầu giữa thế giới cổ đại và hiện đại. Được tìm thấy vừa ở dạng nguyên tố tự nhiên vừa
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 55)
22/08/2019
Cobalt Các thợ khai mỏ bạc thời trung cổ ở Saxony hình dung họ bị quấy rầy bởi lũ kobold – những con quỷ dưới lòng đất
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 18)
22/08/2019
LÝ THUYẾT [KHÔNG.THỜI GIAN] VỀ Ý THỨC SPACE.TIME THEORY OF CONSCIOUSNESS Tôi đã đề xuất một lý thuyết mà tôi gọi là “lý
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 17)
22/08/2019
LỊCH SỬ A.I Vào năm 1955, một nhóm các nhà nghiên cứu được tuyển chọn đã gặp nhau tại Dartmouth và tạo ra lĩnh vực trí
Tìm hiểu nhanh về vật lí hạt (Phần 1)
21/08/2019
Chúng ta được làm bằng gì? Công bằng mà nói thì chúng ta vẫn có thể sống một cuộc đời vui vẻ, lợi lộc, và/hoặc ý
Cẩm nang thám hiểm vũ trụ (Phần 31)
21/08/2019
Chương 6 NGÂN HÀ   Sao tôi lại cảm thấy cô đơn thế này? Lẽ nào hành tinh chúng ta không nằm trong Ngân Hà sao? - HENRY

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com