🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Bí Mật Vũ Trụ Ebooks Nhóm Zalo TRẦN THOẠI LAN dich BÍ MẬT VU TRU T NHÀ XUẤT BẢN TRẺ BÍ MẬT VŨ TRỤ TRẦN THOẠI LAN dịch BÍ MẬT VŨ TRỤ NHÀ XUẤT BẢN TRẺ BÍ MẬT VŨ TRỤ TRẦN THOẠI LAN dịch Chịu trách nhiệm xuất bản : LÊ HOÀNG Biên tập : THANH LIÊM Bìa : VĂN MINH Sửa bản in : NGUYỄN TRUNG NHÀ XUẤT BẢN TRẺ 161B, LÝ Chính Thắng - Quận 3 - TP. Hồ Chí Minh ĐT : 8444289 - 8465596 - 8446211 BÍ MẬT VŨ TRỤ Không gian bao la, mênh mông của vũ trụ là điều mà con người khó thể hình dung được. Nếu ta lấy những sinh vật có mặt trên thế gian này, hoặc thậm chí khi lấy cả Trái đất so sánh với vũ trụ, chúng ta không khỏi kinh hoàng khi phát hiện rằng chúng ta nhỏ bé quá, mỏng manh quá... 5 CUỐI CÙNG TÔI CŨNG BẪY ĐƯỢC TRÁI ĐẤT Thế giới quan về vũ trụ cận đại của Copernic đã làm thay đổi tiến trình văn minh của loài người. Khi nhắc đến Thái dương hệ, hay khi đề cập đến cả vũ trụ bao la này, con người không thể không nhắc đến Trái đất. Bởi một lẽ, Trái đất trong suốt một thời gian dài từng được coi là một thành viên của Thái dương hệ, thậm chí còn được ngộ nhận là trung tâm của vũ trụ. Từ thời cổ đại, vũ trụ từng được miêu tả như một túp lều khổng lồ, mà trong đó bầu trời chính là đỉnh lều, mặt đất là đáy lều các 6 vì tinh tú như Mặt trăng, Mặt trời, các vì sao... treo trên đỉnh lều. Đây cũng chính là nguồn gốc ra đời của "thuyết túp lều vũ trụ", thậm chí vào thời bấy giờ, khái niệm Trái đất có hình cầu vẫn chưa xuất hiện, đây là thuộc tính chung của nền văn minh thời bấy giờ. Ngay đến túp lều vũ trụ đích thực có hình dáng thế nào cũng không được thống nhất, mỗi quốc gia có một cách miêu tả riêng của mình. Chẳng hạn, người Ấn Độ lại cho rằng vũ trụ nằm phía trên Trái đất, các chú voi khổng lồ cõng Trái đất trên lưng, kim qui cõng voi và rắn khổng lồ tạo thành một vòng tròn bao xung quanh... Tất cả những cách miêu tả kể trên gần giống như lối miêu tả trong thần thoại; phải mãi đến thế kỷ 2, trình độ mô tả vũ trụ mới được nâng lên và bắt đầu mang tính lý luận khoa học. Vào thời bấy Người Ấn Độ cho rằng Thiên Quốc nằm ở giờ tại một thành phố ở trên Trái đất, Voi khổng lồ cõng Trái đất, kim qui cõng voi còn rắn khổng lồ tạo thành một nước Hy Lạp cổ đã xuất vòng tròn bên ngoài. hiện một nhân vật cực 7 Người đã từng hình dung trái đất là một vùng đất phẳng, các vì tinh tú như: mặt trời, mặt trăng, các vì sao... vận hành trong khí quyển, phía trên là đỉnh lều. 8kỳ quan trọng trong lịch sử phát triển của ngành thiên văn thế giới. Ông là tác giả của quyển lý luận Thuyết địa tâm, một quyển sách có sức ảnh hưởng mãi đến 1000 năm sau. Ông chính là Ptolemée. Tác phẩm tiêu biểu của ông là thuyết Đại tổng hợp, thuyết này giải thích sự vận hành của các thiên thể; ngoài ra ông còn vẽ hệ vũ trụ thành một biểu đồ toán học lôgic. Ông thừa nhận Trái đất có Bậc thầy vĩ đại của thiên văn học hình cầu, và Trái đất nằm ở vị trí thời cận đại: Copernic. trung tâm của vũ trụ, các thiên thể khác quay quanh Trái đất. Thuyết địa tâm của Ptolemée không may lại bị coi là lập dị và do đó bị lãng quyên vào thời đại đen tối của loài người; thay vào đó, giá trị vũ trụ quan mang tính thần thoại lại lên ngôi. Cùng với quá trình phát triển văn hóa lần I trong thời kỳ Phục hưng tại châu Âu, thuyết địa tâm của ông lại một lần nữa thấm sâu vào lòng người, chỉ tiếc có điều là thuyết địa tâm của Ptolemy mang nặng nội dung thần học về Thiên Chúa giáo; tư tưởng coi Trái đất là trung tâm vũ trụ đã trở thành một tư tưởng mang ý nghĩa tôn giáo, và vì vậy mà con người và tất cả các sinh vật tồn tại trên Trái đất đều được cho là đang nằm trong vòng tay của Thượng đế. Theo đó, Thượng đế nằm ở tầng ngoài cùng của vũ trụ, điều khiển sự vận hành của vũ trụ và bảo vệ cuộc sống an lành của nhân loại. Và như thế thì mục đích vận hành của vũ trụ cũng là vì Trái đất, hướng ánh sáng đến những nơi có con người sinh sống. Ngoài ra, hệ vũ trụ của tôn giáo còn được chia đẳng cấp, trên trời thì cao quý, dưới đất là xấu xa, đê tiện. Tuy nhiên, "tuổi thọ" của thuyết địa tâm và thuyết địa tâm thần thoại hóa kết thúc khi một nhà thiên văn học vĩ đại khác xuất hiện. Đó là vào tháng 3 năm 1543, nhà thiên văn học khiếm thị người Ba Lan: Copernic cho xuất bản quyển sách có nhan đề: Thuyết vận hành thiên thể, ông vừa sờ quyển sách vừa nói với giọng xúc động "Cuối cùng tôi cũng đã bẫy được Trái đất". Chẳng may, hai tháng sau ông từ trần. Thuyết vận hành thiên thể là tác phẩm tiêu biểu cho thế giới quan về vũ trụ của thời cận đại, và chính nó đã khởi phát cho cuộc đại cách mạng thay đổi quan niệm về thiên văn học thời cận đại. Trong quyển sách này, Copernic mô tả cấu tạo của vũ trụ và quá trình vận động của Trái đất, và bác bỏ thuyết địa tâm học. Tóm lại, bức tranh toàn cảnh vũ trụ được Copernic mô tả như sau: Mặt trời đứng sừng sững nơi trung tâm vũ trụ, các hành tinh khác quay quanh Mặt trời. Hành tinh gần Mặt trời nhất chính là sao Thủy, kế đến là sao Kim, kế nữa mới là Trái đất. Mặt trăng quay quanh Trái đất và Mặt trăng cũng chính là vệ tinh của Trái đất. Hỏa tinh, Mộc tinh và Thổ tinh còn cách xa Mặt trời hơn là Trái đất. Ở phía ngoài quỹ đạo của các hành tinh có sự xuất hiện của các dãy ngân hà, các ngôi sao trong dãy ngân hà này luôn trọng trạng thái tĩnh. Bị giáo hội gây áp lực, quyển Thuyết vận hành thiên thể của ông bị cấm xuất bản trong một thời gian rất dài, mãi sau này khi 9 10bạn bè của ông lén mang tập bản thảo in tại một thành phố của Đức thì quyển sách mới chính thức ra đời và nó đã thực sự làm ông toại nguyện. Những thay đổi về nhân sinh quan vũ trụ của ông có ảnh hưởng vô cùng sâu đậm lên nhiều tầng lớp nhân dân; chính vì điều đó mà giáo hội cảm thấy bất an. Sau đó, tất cả những nhà khoa học nào cổ xuý cho học thuyết của ông đều phải trả giá rất đắt. Trong số đó nổi bật là hai nhà khoa học: Pluno và Galileo. Pluno, người Ý, là người trung thành theo đuổi đến cùng học thuyết của Copernic, bằng trái tim nhiệt tình đến cháy bỏng, ông đã ra sức truyền bá thuyết Nhật tâm học và qua đó truyền bá tư tưởng về một vũ trụ mênh mông bao la đến mức vô hạn. Chính cách nghĩ táo bạo, tinh thần phản bác dữ dội cùng với những bài diễn thuyết mang đầy tính thách thức, xúi giục đã thật sự khiến giáo hội hoảng loạn. Thế là từ năm 1576, Pluno, mới 28 tuổi, buộc phải bắt đầu cuộc sống lưu vong. Năm 1583, Pluno đến Luân Đôn. Năm sau, ông cho ra đời tác phẩm triết học kiệt xuất: Nguồn gốc, bản chất vũ trụ cùng với quyển Thuyết vũ trụ vô hạn và đa thế giới. Trong hai kiệt tác này, Pluno đã phát triển rộng ra học thuyết vũ trụ của Copernic, đồng thời đưa ra ý kiến riêng, đó là vũ trụ thì vô hạn, ông cho rằng Mặt Nhà khoa học vĩ đại Galileo. trời không phải là trung tâm của vũ trụ, theo ông, vũ trũ mênh mông, bao la quá nên nó chẳng có cái gì là trung tâm cả. Tư tưởng triệt để của ông đã khiến giáo hội phẫn nộ. Đến ngày 23-5-1592, ông bị bắt tại Venise, Ý. Sau đó trải qua 7 năm đằng đẵng điều tra xét hỏi, Pluno vẫn một mực không chịu khuất phục, cuối cùng ngày 17-2-1600 ông phải lên giàn hỏa thiêu. Trong khi đó, Galileo, người được phong tặng danh hiệu "Cha đẻ của vật lý học cận đại", đã áp dụng một phương pháp khác để tuyên truyền học thuyết của Copernic. Ngày 7-1-1610, ông phát hiện sao Mộc có 4 vệ tinh, và ông tiên đoán chúng chuyển động quay quanh sao Mộc, và sao Mộc quay quanh Mặt trời. Phát hiện này đã làm khắp châu Âu kinh hoàng, đồng thời cung cấp bằng chứng hỗ trợ cho học thuyết của Copernic. Ngoài ra, nhờ quan Galileo phát hiện sao Mộc có 4 vệ tinh và tiên đoán chúng chuyển động quanh sao Mộc. 11 sát dải ngân hà mà Galileo đã biết được tính vô hạn của vũ trụ. Tương tự như trường hợp của Pluno, Galileo ngày càng trở thành cái gai trong mắt giáo hội năm 1616. Tòa án dị giáo của giáo hội quyết định điều tra và xét hỏi Galileo, đồng thời buộc ông phải từ bỏ học thuyết Copernic. Bị buộc phải đồng ý, nhưng ông vẫn kiên quyết viết quyển: "Về cuộc đối thoại giữa Ptolemée và Copernic. Sau đó vào tháng 3-1632, sách được phép xuất bản. Tuy nhiên vào tháng 8 năm đó, đột nhiên giáo hội ra lệnh cấm phát hành sách và cho bắt giam ông. Galileo tự biện hộ cho mình, nhưng hoàn toàn không cải thiện được gì. Thế là vào ngày 22-6-1633, ông bị tuyên phạt: tù chung thân. Sau khi nghe xong lời tuyên án, Galileo, lúc đó 70 tuổi, đã ngã quị xuống nền đất, vẻ mặt hốt hoảng và bấn loạn, ông bò ra song cửa, miệng còn lẩm bẩm: "Trái đất đang quay thật mà!". Khái niệm đương thời của Copernic đã đối lập với tư tưởng giáo hội và đả phá quan niệm của nhà vật lý học Aristotle cùng với những kiến thức thường thức về tâm lý của con người thời bấy giờ. Vì thế, học thuyết của ông không những bị giáo hội phản đối mà còn phải đương đầu với sự công kích quyết liệt của các nhà thiên văn khác trên thế giới. Phải đợi đến khi Newton phát hiện Định luật vạn vật hấp dẫn thì giới thiên văn học mới từ từ chấp nhận sự thật của thuyết Trái đất quay xung quanh Mặt trời. Newton, người phát hiện ra định luật vạn vật hấp dẫn, là một nhà khoa học vĩ đại nhất của nhân loại vào thế kỷ 17, đồng thời ông cũng là một trong những nhà khoa học hiếm hoi nổi tiếng trong lịch sử phát triển của cả nhân loại. Giữa năm 1665-1667, Newton dồn hết tâm trí để nghiên cứu lực hấp dẫn, ông cảm thấy thích thú 12 với vấn đề sau "quả táo chỉ rơi xuống đất mà chẳng bao giờ bay lên không". Trải qua nhiều cuộc nghiên cứu tỉ mỉ và chuyên sâu, năm 1686, Newton đã cho công bố một qui luật phổ biến của vũ trụ. Theo đó mỗi vật thể đều có lực hấp dẫn; khối lượng vật thể càng nặng thì lực hấp dẫn càng lớn, khoảng cách càng xa, lực hấp dẫn càng nhỏ đi. Đây chính là nội dung chủ yếu trong quyển kinh điển về cơ học của Newton. "Định luật vạn vật hấp dẫn", Định luật này đã đánh dấu kỷ nguyên quan trọng về cơ học đồng thời nó cũng được các nhà khoa học đương thời công nhận như sau: "Gần như tất cả bí mật của vũ trụ đã được đưa ra ánh sáng". Thật vậy, những khám phá của Newton không chỉ có giá trị trong ngành thiên văn học mà về phương diện vật lý học, toán học, ông cũng đã có những cống hiến vô giá. Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton đã mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành thiên văn. Năm 1742, một người bạn của ông, nhà Dùng chiếc kính viễn vọng này, Newton đã phát hiện ra nhiều bí mật của vũ trụ. 13 Năm 1930, nhà thiên văn học 24 tuổi người Mỹ Clyde Tombaugh đã phát hiện ra sao Diêm vương. thiên văn học người Anh: Halley đã áp dụng định luật của Newton để tính toán và sau đó cho kết quả là: ước tính vào các năm 1759, 1835, 1910 sẽ có sao chổi xuất hiện. Mười bảy năm sau ngày Halley mất, những tiên đoán này đã được ứng nghiệm chính xác: lần lượt vào các năm 1759,1835,1910, sao chổi của Halley đến hẹn lại lên. Năm 1781, nhà thiên văn học nghiệp dư người Anh gốc Đức, William Herschel đã phát hiện ra hành tinh Uranus (hành tinh thứ bảy của hệ Mặt trời), hay còn gọi là Thiên vương tinh. Năm 1846, Le Verrier, người Pháp và Adams, người Anh cùng lúc tính toán được vị trí của sao Neptune, hay còn gọi là Hải vương tinh mà khi đó con người chưa phát hiện ra nó. Sau đó Galle, nhà thiên văn người Đức, đã dùng kính viễn vọng phát hiện ra hành tinh này. Năm 1930, nhà thiên văn 24 tuổi người Mỹ 14 Năm 1846, Le Verrier, người Pháp và Adams, người Anh đã tính toán được vị trí của sao Hải vương. Hình bên cũng là hình mƠ phỏng về Hải vương tinh. 15Clyde Tombaugh đã phát hiện ra sao Pluto, hay còn gọi là sao Diêm vương... Từ đó, các hành tinh chủ yếu của hệ Mặt trời lần lượt được công bố, và con người đã bước vào một giai đoạn hiểu biết về vũ trụ bằng những quan niệm hoàn toàn khác trước. Năm 1781, nhà thiên văn học nghiệp dư người Đức: William Herschel đã phát hiện ra Thiên vương tinh. Hình bên là hình phỏng lại theo trí tưởng tượng về sao Thiên vương từ góc nhìn của các vệ tinh của sao Thiên vương. Thuyết tương đối mô tả không gian dưới dạng cong, hình giữa dưới có cùng một cảnh của mình trên nhưng có giá trị biểu kiến. KHÔNG GIAN VÀ THỜI GIAN CONG QUAN NIỆM VỀ VŨ TRỤ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI 16 Có thể nói rằng, Newton với định luật vạn vật hấp dẫn đã mở một cánh cửa giúp loài người tiếp cận vũ trụ, thế nhưng người có công đưa ra ánh sáng tất cả bản chất tiềm ẩn của vạn vật lại chính là Einstein, tác giả của Thuyết tương đối. Ông đã xây dựng cho loài người một nhân sinh quan mới về vũ trụ đồng thời xác lập một nền Nhà khoa học vĩ đại nhất của thế tảng lý luận cơ bản nhưng hết sức kỷ XX Einstein. vững chắc. Chính vì lẽ đó mà ông đã trở thành nhà vật lý vĩ đại nhất của thế kỷ 20. Einstein gốc người Do Thái, sinh ngày 14-3-1879, tại Ulm, một thành phố nhỏ miền Nam nước Đức. Cũng như Newton, lúc bé học lực của Einstein chỉ vào hạng trung bình, thậm chí năm 4 tuổi, ông còn chưa biết nói, nhưng tất cả những chi tiết này không mảy may cản trở mức phát triển trí tuệ đến độ thiên tài của ông. Ngay từ năm 16 tuổi, Enstein cứ suy nghĩ mãi về một vấn đề. Nếu một người di chuyển với tốc độ của ánh sáng thì anh ta sẽ thấy được cảnh tượng gì quanh mình? Và có phải lúc đó sóng điện từ sẽ ngưng chạy? Vậy thì trước hiện tượng này, điện học sẽ giải thích ra sao? Hàng loạt Einstein trong không gian 4 chiều. 17 những nghi vấn đã tạo nên tiền đề cho ông viết bài: Thuyết động điện học của vật thể di chuyển động, sau này đã trở thành một quyển sách nổi tiếng khắp thế giới. Lần đầu tiên trong bài viết của mình, ông đề cập đến thuyết tương đối thu hẹp, ông giải thích mối liên hệ mang tính vận động giữa thời gian, không gian, khối lượng và vật chất. Thuyết tương đối thu hẹp của Einstein cho rằng: ở bất kỳ hệ qui chiếu nào thì các tia sáng truyền đi trong không gian tự do đều di chuyển với tốc độ tuyệt đối như nhau, và tốc độ ánh sáng là tốc độ lớn nhất trong số các vật thể chuyển động được. Hơn nữa, bất kỳ định luật tự nhiên nào cũng có thể áp dụng lên các hệ qui chiếu. Căn cứ vào hai nguyên lý này, Einstein rút ra một loạt các kết luận cho thuyết tương đối thu hẹp của mình: tính tương đối trong tính đồng thời, tính dài ngắn của khái niệm thời gian, khoảng cách xa gần của không gian, những thay đổi của chất lượng vật thể tuỳ theo tốc độ, mối tương quan giữa vật chất và năng lượng, vv... Năm 1907, Einstein lại đưa ra một phương trình về mối liên hệ giữa vật Thuyết tương đối của Einstein cho chúng ta biết rằng thời gian và không gian đều bị bẻ cong. 18 chất và năng lượng: E = mc2, trong đó E là năng lượng, m là khối lượng vật chất và c là tốc độ ánh sáng. Phương trình này cũng đã giúp giải thích hiện tượng bức xạ nguyên tố, giải phóng năng lượng và giải thích vấn đề nguồn năng lượng của Mặt trời. Năm 1916, Einstein lại cho ra đời Thuyết tương đối tổng quát. Trong thuyết tương đối tổng quát, ông tập trung giải thích bản chất và hiệu quả của lực hấp dẫn. Theo đó, thuyết này cho rằng do có sự tồn tại của vật chất, mà không gian và thời gian đều bị bẻ cong, và trường hấp dẫn cũng là không gian bẻ cong. Bước đầu thuyết tương đối tổng quát đã giải thích hiện tượng lệch pha trong quĩ đạo của sao Thủy, một hành tinh quay gần Mặt trời nhất nên chịu ảnh hưởng mạnh nhất. Tiên đoán quan trọng thứ hai của thuyết tương đối tổng quát chính là lực hấp dẫn hồng ngoại, nghĩa là quang phổ sẽ di chuyển hướng về vùng hồng ngoại trong trường hấp dẫn. Và điều này đã được minh chứng chính xác bởi các nhà thiên văn học bằng việc quan sát thiên văn. Tiên đoán thứ ba của Einstein là tia sáng sẽ bị bẻ cong khi đi ngang qua trường hấp dẫn. Tiên đoán này đã được rất nhiều người quan tâm, bởi lẽ tiên đoán ít ai ngờ tới này cuối cùng lại được chứng nghiệm bằng thiên thể của vũ trụ. Theo tiên đoán của Einstein: tia sáng của một hành tinh xa xôi truyền đến bề mặt Trái đất thì nó sẽ bị lệch một cung 1,75 giây. Năm 1919, hai nhóm kiểm tra người Anh đã quan sát và kiểm tra được cung lệch ấy trung bình là 1,79 giây, điều này cho thấy những tiên đoán của Einstein là hoàn toàn chính xác, và kết quả này đã làm rúng động toàn thế giới. Thuyết tương đối của Einstein được thiết lập trên cơ sở cải cách triệt để quan niệm về không gian thời cận đại, nó đã mang lại một cuộc cách mạng to lớn đối với học thuyết về cơ học kinh điển của 19 Đây là mô hình hệ mặt trời, gồm mặt trời và các hành tinh bao quanh. Dưới tác dụng của lực hấp dẫn, các tia sáng khi đi vào trường hấp dẫn đều bị lệch. Newton. Einstein đã có công kiến lập nên một khái niệm hoàn toàn mới về vũ trụ ở thế kỷ XX. Trong quá trình giải thích vũ trụ, thuyết tương đối đã đưa đến hai khả năng hoàn toàn ngược nhau: Thứ nhất, vũ trụ là hữu hạn, nó cũng như một tinh cầu, nếu cứ đi mãi về một hướng, cuối cùng chúng cũng về đến điểm xuất phát; Thứ hai, vũ trụ là vô hạn, nó tỏa ra rất nhiều hướng đi, cho dù đi mãi đi mãi cũng chẳng đến đích. Còn vấn đề khả năng nào có tính logic hơn thì theo như lời giải thích của Einstein, vị bác học thông minh hơn người, ông nói: Điều này hoàn toàn phụ thuộc vào số lượng nhiều hay ít của vật chất có trong vũ trụ. Nếu vật chất tồn tại trong vũ trụ nhiều thì lực hấp dẫn của chúng sẽ làm cho các góc cong trong không gian kết dính lại và khi đó vũ trụ sẽ hữu hạn. Từ đầu thế kỷ XX đến nay, nhiều nhà khoa học đã thử chứng minh một trong hai khả năng này, nhưng dường như từ những năm 60 trở về 20 sau của thế kỷ XX, các nhà thiên văn học muốn chứng minh một điều rằng số lượng vật chất trong vũ trụ không đủ nhiều để tạo thành lực hấp dẫn khép kín. Từ những năm 30 của thế kỷ XX, Einstein đã bắt đầu nghiên cứu lý luận trường nhất quán trong mọi hình thức vận động của vũ trụ, nhưng cuối cùng ông cũng chưa vừa ý. Ngày 18-4-1955, ông từ trần tại nhà riêng ở Princeton (Mỹ). Mười mấy năm sau ngày ông qua đời, hàng vạn nhà khoa học đã bước tiếp con đường ông đi, họ đã dày công khám phá bí mật của vũ trụ, nhưng mãi cho đến nay vẫn chưa cho ra đời học thuyết nào tiến bộ hơn thuyết tương đối của Einstein, và lẽ dĩ nhiên cũng chưa đưa con người tiến sâu hơn nữa vào các nấc thang bí mật của vũ trụ, tất cả cũng chỉ dừng lại ở những phát hiện của Einstein mà thôi. Thuyết tương đối của Einstein đã mở rộng tầm nhìn cho loài người, giúp chúng ta hiểu biết nhiều hơn về vũ trụ. 21 Người kế tục sự nghiệp của Einstein là một nhà vật lý học nổi tiếng nhất của thế kỷ XX Stephen Hawking, ông từng bác bỏ khá quyết liệt công thức toán học của Einstein. Hawking tốt nghiệp Đại học Oxford, sau đó ông lấy được học vị tiến sĩ triết học tại Đại học Cambridge. Năm 20 tuổi, đột nhiên ông mắc phải chứng bệnh xơ cứng và co rút các cơ. Thông thường, những người mắc chứng bệnh này đều qua đời ba năm sau ngày phát bệnh. Tuy nhiên có lẽ đây là trường hợp hi hữu ông vẫn tiếp tục sống. Mặc dù trên cơ thể ông chỉ còn có 3 ngón tay cử động được; nhưng điều đó cũng không mảy may cản trở ông trở thành nhà khoa học vĩ đại thừa kế học thuyết của Einstein. Hawking nghiên cứu chủ yếu về vũ trụ và thuyết tương đối tổng quát. Trong quyển Kết cấu không gian qui mô lớn do ông và một nhà khoa học khác là đồng tác giả, ông đã phê bình phương pháp xử lý lực hấp dẫn của thuyết tương đối tổng quát. Theo đó, ông cho rằng lối lý luận của Einstein hoàn toàn không thể giải thích được một số hiện tượng kỳ lạ đang tồn tại trong vũ trụ. Theo hai ông, trong số đó nổi lên hai hiện tượng: Thứ nhất đó là khi các dải ngân hà bị vỡ hoặc co rút thành lỗ đen và thứ hai là những hiện tượng khởi đầu vủa vũ trụ. Chính vì vậy, Hawking được coi là cha đẻ của Thuyết hấp dẫn lượng tử. Hawking nổi tiếng nhất trong công trình nghiên cứu về lỗ đen. Năm 1974, bằng toán học, ông đã chứng minh rằng lỗ đen không "đen", mà thật ra nó không ngừng truyền các hạt phân tử ra ngoài với một tốc độ ổn định. Phát hiện của Hawking đã thật sự mở ra một chân trời mới cho lĩnh vực nghiên cứu vật lý học về thiên thể. Ngay từ năm 1796, nhà toán học kiêm nhà thiên văn học người Pháp Lagrange từng tiên đoán: "một nơi có mật độ như Trái đất 22 mà đường kính bằng tia sáng của 250 dải ngân hà của Mặt trời sẽ không cho phép bất kỳ tia sáng nào rời khỏi nó". Chính vì lý do này mà chúng ta không thể nhìn thấy thiên thể phát sáng lớn nhất trong vũ trụ. Một trăm năm sau, thuyết tương đối một lần nữa khiến nhà thiên văn học người Đức phải đưa ra tiên đoán mới: ông cho rằng lỗ đen là một thiên thể có dạng cầu, không quay và không dẫn điện. Điều kiện để cấu thành lỗ đen là tỉ lệ giữa khối lượng và bán kính của thiên thể tương đương 67.500.000 tỉ gram-mm, chính do có lực hấp dẫn mạnh nên tia sáng và tất cả các vật chất khác không thể tránh khỏi bị lực hấp dẫn tác động lên. Trước mắt, những kiến thức phổ thông nhất về lỗ đen chính là lỗ đen là vùng không gian có lực hấp dẫn mạnh nhất; do đó bất cứ vật nào tiếp cận nó, kể cả tia sáng đều bị hút vào các lỗ sâu hun hút đó và không thể thoát ra ngoài được. Người kế tục Einstein: Stephen Hawking. Toàn thân ông chỉ còn 3 ngón tay là có thể cử động được. 23 Hai nhà thiên văn học người Mỹ đã dùng máy tính vẽ ra một tinh cầu có kích cỡ tương đương với Mặt trời và thử cho nó rơi vào lỗ đen. Kết quả là lỗ đen đã dùng hai cách "nuốt chửng" lấy tinh cầu. Theo đó, cách thứ nhất, khi tinh cầu đó di chuyển hướng về lỗ đen thì nó lập tức bị lực hấp dẫn của lỗ đen kéo dài ra, và biến nó thành một chùm tia vật chất hút tọt vào lỗ đen, đồng thời nó phát ra khối năng lượng khổng lồ. Cách thứ hai: khi tinh cầu rơi vào trường hấp dẫn của lỗ đen, thì lớp vật chất trên tinh cầu sẽ hình thành một kết cấu dạng đĩa bao xung quanh lỗ đen, và khí thể và bụi sẽ quay xung quanh lỗ đen theo quĩ đạo, sau đó mới bị hút vào trong lỗ đen. Đây là lỗ đen được mô tả bằng máy tính, ảnh lớn là tinh cầu bị xoáy vào lỗ đen. Trong quá trình bị cuốn vào, chúng thường thay đổi về kích thước, hình dạng. Hình bên trái là ảnh ảo của tinh cầu to bên phải. 24 Các nhà thiên văn học suy đoán rằng, trung tâm của dải ngân hà rất có khả năng tồn tại một lỗ đen. Ngày 27-2-1994, kính viễn vọng không gian đã chụp được ảnh dải tinh cầu Tiên nữ M87, và họ đã phát hiện ở giữa các tinh cầu này xuất hiện một lớp khí dạng đĩa giống như lớp mây trên trời và đang xoay dữ dội như trong một cơn lốc. Phần lớn các vật chất của lớp "mây" dạng đĩa này là lớp khí hydrô dạng ion ở nhiệt độ khoảng 10.0000C. Theo kết quả tính toán thì khu vực trung tâm của lớp hình đĩa này tồn tại một lớp tương đương 3 tỉ Mặt trời, trong khi đó thể tích của nó lại nhỏ hơn thiên thể của hệ Mặt trời. Căn cứ vào đó, các nhà thiên văn học bắt đầu phân tích, kết quả họ đều thống nhất rằng trong thiên thể này có một lỗ đen xuất hiện ở trung tâm của dải ngân hà. Những tinh cầu có khối lượng lớn thì sẽ biến thành lỗ đen, và có tất cả mọi vật chất kể cả những vật chất phát sáng cũng có xu hướng rơi vào lỗ đen. Cũng chính vì trọng lực ở lỗ đen lớn vô cùng, cộng thêm tình trạng hỗn loạn trong kết cấu của không gian nên các nhà khoa học đã không thể xác lập nguyên tắc vật lý nhất định cho nó, vì thế nó được gọi là "điểm kỳ lạ". Tuy nhiên, Hawking và người đồng tác giả của ông đã chứng minh sự tồn tại của lỗ đen. Hơn nữa, bằng các phương trình toán học, Hawking đã chứng minh được rằng "điểm kỳ lạ" này đã tồn tại ngay từ thời kỳ đầu của vũ trụ. Nếu xét riêng cái "điểm kỳ lạ" này trong vũ trụ thì chắc chắn nó sẽ gây ra nhiều nguy cơ bùng nổ vũ trụ. Chính vì vậy mà nhiều nhà vật lý đã cố sức tìm phương án để những "điểm kỳ lạ" này thôi xuất hiện. Tuy nhiên, Hawking lại chứng minh sự tìm kiếm này là vô ích, bởi lẽ những nguy cơ bùng nổ, biến mất của vũ trụ là những sự kiện mà con người không thể không đối mặt. Nhưng nói thế không 25 phải cho rằng vũ trụ được sinh ra từ "điểm kỳ lạ", trên thực tế "điểm kỳ lạ" chính là thế giới riêng mà khoa học của loài người chưa thể tiếp cận được, hay nói cách khác nó là điểm giới hạn của khoa học. Về mặt lý luận, Hawking một mực ra sức kết hợp thuyết lượng tử của ông với thuyết tương đối của Einstein, đây cũng là quá trình nghiên cứu mà Einstein chưa đạt được kết quả. Trước mắt, những kết quả nghiên cứu vũ trụ của Hawking đã thật sự gây chấn động thế giới, tuy nhiên chúng vẫn chưa được hoàn toàn thừa nhận. Trên con đường nghiên cứu vũ trụ, Hawking luôn lẻ loi, bởi lẽ rất ít người đủ kiên nhẫn tiến hành những nghiên cứu sâu sắc hơn nữa về vũ trụ trong quá khứ, hiện tại và tương lai. Không gian bao la, mênh mông của vũ trụ luôn ẩn chứa nhiều bí mật mà con người khó mà giải thích. Cũng có thể những hiểu biết có hạn của chúng ta ngày nay về vũ trụ biết đâu lại hoàn khác với trạng thái thật của vũ trụ thì sao. Tuy nhiên, lòng nhiệt tình, tính kiên nhẫn của Hawking chắc chắn sẽ mang đến nhiều kết quả giúp con người nâng cao trình độ nhận thức về vũ trụ mà trước nay chúng ta chưa hề đạt được. 26 KHOẢNG KHÔNG BAO LA Khi nhắc đến vũ trụ, con người không thể không cảm ơn những chiếc kính viễn vọng khổng lồ. Chính những chiếc kính này đã mở rộng tầm nhìn của con người về vũ trụ. Như chúng ta biết, từ thời cổ đại, con người luôn quan niệm rằng vũ trụ chẳng qua chỉ là một không gian nào đó ở sát gần họ. 27 Ngày nay, con người đã thuộc nằm lòng những vùng không gian lân cận quê hương - Trái đất mà họ đang sống. Trái đất gần như có dạng hình cầu, hơi dẹp ở hai đầu. Chu kỳ tự quay của Trái đất là một ngày; Trái đất cùng với những hành tinh khác trong hệ Mặt trời quay xung quanh Mặt trời. Quĩ đạo quay của Trái đất và các hành tinh khác là một đường ê-líp, bán kính trung bình là 150 x 106 km, tốc độ quay trung bình đạt 30.000 m/giây. Khối lượng Trái đất khoảng 6 x 1021 tấn. Mặt dù Trái đất to lớn là thế nhưng nó cũng chỉ là một thành viên hết sức bình thường trong hệ Mặt trời. Trong hệ Mặt trời thì Mặt trời là trung tâm, là cái lõi. Kỳ thực, Mặt trời chẳng qua chỉ là một khí thể hình cầu có thể tự phát sáng, đường kính vào khoảng 1,4 x 106 km. Khối lượng của Mặt trời bằng 140 lần tổng khối lượng của tất cả các hành tinh khác trong hệ Mặt trời. Chính vì "khổng lồ" như thế Mặt trời mới có lực hấp dẫn mạnh vô biên, nhờ vậy nó mới có thể điều khiển chặt chẽ mọi hoạt động của các hành tinh hay thiên thể nhỏ trong trường hấp dẫn của nó, và đủ sức co cụm các thành viên trong hệ Mặt trời lại với nhau. Thứ tự các hành tinh ở gần Mặt trời nhất là: sao Thủy, sao Kim, Trái đất, sao Hỏa, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên vương, sao Hải vương và sao Diêm Vương. Ngoài sao Thủy và sao Kim thì tất cả các hành tinh khác đều có vệ tinh, chẳng hạn Mặt trăng Hình chụp thẳng đứng của dải ngân hà. 28 chính là vệ tinh của Trái đất. Ngoài ra giữa quĩ đạo của sao Hỏa và sao Mộc còn nhiều hành tinh nhỏ khác. Hầu như tất cả các hành tinh đều quay quanh Mặt trời trên cùng một bề mặt. Trong hệ Mặt trời, chúng ta không những có các hành tinh, tiểu hành tinh và vệ tinh của các hành tinh, mà chúng ta còn có vô số sao chổi, sao sa, sao băng. Khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời khoảng 150.000.000 km và khoảng cách này thường được gọi là một đơn vị thiên văn (hay năm ánh sáng), đây là thuật ngữ của ngành thiên văn học. Tốc độ di chuyển trung bình mỗi giây của ánh sáng là 300.000 km, mỗi năm ánh sáng đi được khoảng 9,46 x 1012 km và con số này được gọi là một năm ánh sáng và từ đó nó được đặt cho đơn vị không gian của vũ trụ. Còn những thiên thể nào có khả năng tự phát sáng được như Mặt trời thì được gọi là các tinh tú, cách gọi như vậy là để phân biệt với những hành tinh không tự phát sáng được. Nhiều tinh tú kết hợp lại với nhau tạo thành dải ngân hà. Ở giữa dải ngân hà thì dày, hai bên mỏng dần, đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng, trong đó chứa vài trăm tỉ tinh cầu. Tuy nhiên, dải ngân hà không phải chứa hết tất cả mọi tinh tú, mà bên ngoài dải ngân hà chúng ta còn thấy có sự tồn tại của các dải thiên hà, trong đó gần dải ngân hà nhất chính là dải sao Tiên nữ, dải này cách Trái đất 2.200.000 năm ánh sáng. Đây cũng chính là dải thiên hà xa nhất mà con người có thể dùng mắt thường quan sát. Theo ước tính, những tia sáng do sao Tiên nữ phát ra và đến Trái đất hôm nay đã được truyền đi từ 2.200.000 năm trước, do đó những phát hiện của chúng ta ngày hôm nay đều là những sự kiện, 29 bối cảnh xảy ra trong quá khứ. Điều này chứng tỏ rằng càng khám phá ra nhiều điều, nhiều sự kiện thì các sự kiện ấy càng xa xưa lỗi thời. Các nhà thiên văn học cũng phát hiện rằng nếu coi dải ngân Cụm siêu tinh của sao Tiên nữ hà là trung tâm thì trong vòng chu vi 3.000.000 năm ánh sáng có khoảng 40 thiên hà giống dải ngân hà, và các thiên hà này kết lại thành một quần thể thiên hà. Các thiên hà trong quần thể này liên kết rời rạc với nhau, chúng không có kết cấu, tổ chức và phần lõi như dải ngân hà. Tuy nhiên trong quần thể thiên hà cũng tồn tại một số trung tâm tập hợp các thiên hà lại với nhau, và những trung tâm đó được gọi là cụm thiên hà; ngoài ra cụm thiên hà kết hợp với quần thể thiên hà tạo thành cụm siêu tinh và kích thước của chúng vào khoảng 300 triệu năm ánh sáng. Cho đến nay, các nhà thiên văn học đã phát hiện một dải ngân hà cách Trái đất 11.900 triệu năm ánh sáng, dù vậy thiên hà này vẫn chưa phải là điểm dừng của vũ trụ. 30 NGC 2300 là một quần thể thiên hà xa xôi. VỤ NỔ VŨ TRỤ 31 Theo suy đoán của các nhà thiên văn học, kích thước không gian của vũ trụ vào khoảng 20 tỉ năm ánh sáng, điều này chứng tỏ rằng vũ trụ đã 20 tỉ tuổi rồi, và hiện đang "sống" ở giai đoạn nào trong cuộc đời của nó thì chúng ta không biết. Ngày nay theo lý luận được khá nhiều người chấp nhận Quan sát bằng quang phổ đã là thuyết Big Bang, tương truyền chứng thực một điều: các thiên hà rằng vũ trụ được sinh ra sau một càng rời xa Trái đất càng di chuyển với vận tốc lớn. vụ nổ cách đây 20 tỉ năm. Sự kiện nổ vũ trụ đã đặt nền tảng cho một sự thật quan trọng sau: số là các nhà thiên văn học phát hiện, hầu như tất cả các thiên hà đều tránh né nhau và di chuyển với vận tốc rất cao, có nghĩa là cả vũ trụ cứ như gợn sóng, và những đợt sóng cồn này lại không có điểm nào là trung tâm cả; vì thế nhìn từ bất kỳ góc độ nào ta cũng có thể thấy các thiên thể đang rời xa chúng ta. Có điều thú vị là, càng cách xa, tốc độ của chúng càng lớn. Thuyết nổ vũ trụ cũng chứng minh một điều rằng mỗi giờ mỗi giây cả vũ trụ đều ở trong trạng thái sôi sục và biến hóa. Nếu chúng ta đi ngược dòng thời gian càng xa thì vũ trụ lúc đó càng nhỏ, cũng giống như một quả bong bóng bị xì, càng về sau nó càng bị thu nhỏ và cuối cùng chỉ còn là một điểm. Vậy thì, 20 tỉ năm trước, cũng có thể vũ trụ chỉ nhỏ như một dấu chấm. Nhưng còn trước đó thì sao? Nếu dùng những hiểu biết và lý luận mà chúng ta hiện có để giải thích hiện tượng này sao cho logic là điều cực khó. Tuy nhiên có một lối giải thích thường gặp đó là khái niệm thời gian và không 32 gian chỉ xuất hiện sau vụ nổ vũ trụ. Và khi vụ nổ chưa xảy ra thì khái niệm thời gian hoàn toàn không tồn tại, vậy thì vào thời đó chúng ta cũng chẳng có ý niệm gì về "trước đó" và "sau đó". Thật ra đây là lối giải thích có vẻ không chặt chẽ, xét về mặt logic thì còn chấp nhận được, nhưng nếu chỉ dựa vào nó thì chúng ta không thể nào thấu hiểu và tưởng tượng ra nổi. Cũng có thể, 20 tỉ năm trước đây, vũ trụ cũng hỗn loạn như vậy. Tuy nhiên phạm vi của vũ trụ là điều mà bằng lý luận hiện nay chúng ta có thể giới hạn được. Bởi lẽ khi di chuyển càng xa thì vận tốc các thiên hà càng lớn; trường hợp ta nói có những thiên thể ở xa tít tắp, xa đến mức con người không thể biết nó ở đâu và nếu quả thật như vậy thì khi đó vận tốc của chúng cũng phải vô hạn. Và đây là vấn đề không thể chấp nhận được, bởi vì thuyết tương đối thì vận tốc lớn nhất của các vật thể chính là vận tốc ánh sáng; như vậy nó cũng hàm ý rằng biên giới của vũ trụ chỉ có thể xác định ở những nơi mà tốc độ của nó bằng tốc độ ánh sáng, ước tính vào khoảng 20 tỉ năm ánh sáng. Và như vậy thước đo thời gian của vũ trụ được xác định là 20 tỉ năm. Ngoài ra thuyết bùng nổ của vũ trụ cũng đã thể hiện một bức tranh hết sức hoành tráng về những thay đổi của vũ trụ. Thuyết này cho biết, trong 3 phút đầu của vụ nổ, vũ trụ đã ra đời, nhiệt độ nhanh chóng hạ xuống còn 1 tỉ 0C, và các hạt vật chất cơ bản cũng bắt đầu hình thành, rồi từ từ hình thành hạt nguyên tử. Sau đó trải qua 400.000 năm, nhiệt độ lại hạ xuống còn 4.0000C, và vũ trụ từ trạng thái bức xạ chuyển sang trạng thái vật chất. Và sự tồn tại những bức xạ này ngày nay đã được các nhà thiên văn học chứng minh. Sự hình thành thiên hà và các cụm thiên hà là sự kiện xảy ra sau đó 200 triệu năm, và thực trạng lúc bấy giờ của chúng như thế nào vẫn còn là một ẩn số. Hiện nay đang tồn tại 2 trường phái đối lập nhau về việc giải thích sự thành lập thiên hà và cụm thiên 33 34hà. Một trường phái thì cho rằng thiên hà được hình thành trước, rồi sau đó dưới tác động của lực hấp dẫn giữa chúng mà các thiên hà tập hợp lại với nhau tạo thành cụm thiên hà. Còn trường phái kia thì cho rằng ngay từ thời kỳ đầu khai sinh vũ trụ thì cụm thiên hà hay những vật chất có kích thước lớn hơn cụm thiên hà được hình thành trước, sau đó chúng co rút và có kết cấu dẹp Hình ảnh dải ngân hà đang chuyển động như dòng lốc xoáy thu được qua kính viễn vọng năm 1993 như những miếng "bánh mỏng", rồi sau đó chúng lại nứt ra, vỡ vụn ra thành những thiên hà. Cả hai lập luận này còn đang chờ khẳng định lại bằng những nghiên cứu khoa học. Tóm lại, sau khi thiên hà hình thành rồi thì cũng phải mất vài trăm triệu năm nữa vật chất trong thiên hà dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn mới từ từ thu nhỏ lại thành các khối cầu. Trong quá trình thu hẹp lại, nhiệt độ của chúng càng lúc càng tăng lên, áp lực bên trong cũng nhanh chóng tăng lên và đối kháng với lực hấp dẫn, và thế là bên trong các khối cầu ấy xảy ra phản ứng hạt và hệ quả là các tinh tú xuất hiện. Đây là một thiên hà được cho là cách xa Trái đất nhất, khoảng cách từ đó đến Trái đất là 11.900 triệu năm ánh sáng CUỘC ĐỜI CỦA MỘT TINH TÚ Các nhà thiên văn đã xác minh được một điều: hầu như tất cả các tinh tú đều trải qua các giai đoạn sau: giai đoạn chủ tự tinh, giai đoạn hồng cư tinh, giai đoạn tuổi già và giai đoạn lâm chung. Ở giai đoạn đầu, các phản ứng hạt đã giải phóng một năng lượng cực lớn chặn đứng hiện tượng thu hẹp do lực hấp dẫn gây ra, và chính phản ứng này cũng làm cho nhiệt độ bề mặt của các tinh tú tăng lên và nó bức xạ các tia sáng thấy được ra ngoài. Khi tuyệt đại đa số khí hydrô sau phản ứng hạt chuyển thành khí helium, thì tinh tú lại thu nhỏ lần nữa, và khi chúng thu nhỏ đến một mức nào đó thì nhiệt độ, tại trung tâm của tinh tú lại tăng lên và tạo nên phản ứng tổng hợp hạt nhân nhằm chặn đứng sự thu hẹp do lực 35 hấp dẫn gây ra. Giai đoạn này gọi là giai đoạn hồng cư tinh, và kéo dài khoảng một tỉ năm. Sau đó, khi năng lượng hạt tiêu hao gần hết thì quá trình phản ứng hạt sẽ dần dần ngừng lại và cuối cùng kết thúc, khi đó tinh tú đi vào giai đoạn "tuổi già" và "lâm chung". Trước mắt, các nhà khoa học đã xác định được thời gian Mặt trời hình thành, đó là khoảng một tỉ năm trước và hiện Mặt trời đang ở giai đoạn sao chủ tự tinh. Nếu bất ngờ một vì tinh tú xuất hiện ở nơi mà trước đây không hề có ngôi sao nào hiện diện, chúng ta thường cho rằng "ngôi sao mới" xuất hiện hoặc cho rằng đó là "ngôi sao mới ra đời". Nhưng thực tế thì ngôi sao đó không phải là ngôi sao mới ra đời mà là sắp sửa "qua đời". Khi một tinh tú đi đến giai đoạn cuối thì nó thường phát nổ; trước khi nổ, gần như không ai trong thấy sự phát nổ của nó, nhưng đến khi nó nổ thì độ sáng của nó có thể tăng lên đến 100.000 lần trở lên. Hiện các nhà khoa học đã chứng minh được rằng đa số hay gần như toàn bộ các ngôi sao mới đều xuất hiện trong hệ thống song tinh, chúng được tạo thành từ sự kết hợp giữa một sao và một vì tinh tú có nhiệt độ tương đối thấp. Sao này là một vì sao đã "chết", nó phát sáng được do nguồn nhiệt năng còn sót lại. Mật độ và lực hấp dẫn của nó rất lớn, ước tính lực hấp dẫn của nó lớn gấp 300.000 lần của Trái đất chuyển lực hấp dẫn thành nhiệt năng và làm cho nhiệt độ bề Đây là ảnh chụp tia X sao Thiên mặt tăng lên. Thành phần chủ yếu hậu A sinh ra từ mảnh vụn của một của nó là khí hydro, khi điều kiện siêu tinh mới. bên ngoài của sao đủ để phát sinh 36 phản ứng tổng hợp hạt nhân hydrô thì nó sẽ phát nổ và tạo nên nhiều hành tinh mới. Nếu qui mô vụ nổ vượt quá thiên thể của các tinh mới thì được gọi là siêu tinh mới, và một khi biến thành siêu tinh mới thì vì tinh tú ấy hoàn toàn lịm tắt. Siêu tinh mới thường được chia làm hai loại lớn: loại I và II. Với siêu tinh mới loại I không chứa hydrô nhưng siêu tinh mới loại II thì có hàm lượng khí hydrô. Hơn nữa, sau vụ nổ thì siêu tinh mới loại I hoàn toàn bị vỡ tung còn loại II thì các mảnh vỡ sót lại sẽ biến thành sao neutron, một số ít biến thành lỗ đen. Tuy nhiên hiện tượng siêu tinh mới rất hiếm khi xảy ra, điển hình là kể từ năm 1604, khi các nhà khoa học phát hiện ra siêu tinh mới trong dải ngân hà đến nay thì chưa phát hiện thêm trường hợp thứ hai nào nữa. Tuy nhiên ở các thiên hà khác thì mỗi năm cũng có vài siêu tinh mới xuất hiện. Ngày 28-2-1987, một nhà thiên văn học người Canada đã phát hiện ra một ngôi sao và lập tức nó được nhận diện là siêu tinh mới, và sau đó đã gây chấn động mạnh mẽ trong giới thiên văn học trên toàn thế giới. Nó cũng chính là một siêu tinh mới mà con người có thể dùng mắt thường để nhìn từ năm 1604. Và siêu tinh mới này được đặt tên là 1987A. Cũng giống như các vì tinh tú, thiên hà, và cụm thiên hà... và cả những cụm thiên thể có kích thước lớn vô cùng cũng đều được sản sinh ra từ một điểm "vô" nào đó, và cuộc sống của chúng đích thực là sinh ra từ hư vô và khi mất đi chúng cũng trở về cõi hư vô. Cũng có thể vũ trụ cũng "sống" như thế và "cuộc sống" của vũ trụ sẽ kéo dài mãi cho đến khi khái niệm không gian và thời gian biến mất, và khi đó sẽ bay vào "hư không" đó. 37 Hình ảnh huy hoàng của "1987A" sau khi nó nổ tung. Với tốc độ ổn định, quần thể tinh tú đang bành trướng tứ phía. VŨ TRỤ CỦA TƯƠNG LAI Vũ trụ, như chúng ta biết, hình thành từ một vụ nổ lớn và như thế nó cũng có thể biến mất bởi một vụ nén ép hơn nào đó hoặc nó sẽ mãi mãi to lớn và phát triển rộng ra. Có vẻ những nghiên cứu của khoa học về vũ trụ đã gần đến đích, bởi lẽ hiện nay ngoài suy đoán ra, con người hầu như không 38 còn cách nào khác để nắm bắt được thực trạng biến hóa của vũ trụ. Và ngay cả suy đoán, các nhà khoa học cũng không thể nào tưởng tượng ra nổi trong tương lai vũ trụ sẽ biến đổi ra sao. Vũ trụ sẽ tiếp tục bành trướng không? Chúng ta cần nhớ rằng trọng lực sẽ có tác dụng cản trở hoặc làm chậm lại tốc độ bành trướng đó. Dù sao đi nữa, chỉ cần vận tốc của các thiên hà đạt một mức nào Cụm tinh tú có hình dạng kỳ la. Lõi đen trong hình thuộc cụm sao M87, một cụm sao phóng điện của chòm sao Thất nữ. Các nhà khoa học suy đoán rằng ở trong đấy có sự tồn tại của lỗ đen 39 đó thì chúng sẽ mãi mãi tiếp tục di chuyển ra xa, và khi đó quá trình bành trướng chẳng qua là được điều chỉnh đến một tốc độ ổn định nào đó. Hiện tượng vũ trụ trong trạng thái bành trướng ra như thế gọi là "vũ trụ mở cửa". Hơn nữa, nếu lực hấp dẫn trọng lực giữa thiên hà và những vật chất khác trong vũ trụ đủ mạnh thì hiện tượng bành trướng của vũ trụ sẽ chấm dứt. Khi đó, trọng lực sẽ kết nối các thiên hà lại với nhau, cho đến khi vũ trụ biến mất trong một vụ "nén ép lớn" nào đó, và lúc bấy giờ vũ trụ sẽ được gọi là "vũ trụ khép kín". Và khoảng không của vũ trụ sẽ bị bẻ cong tạo thành một thể tích hữu hạn. Hiện nay, giới khoa học có vẻ thiên về lập luận: vũ trụ chưa đủ sức để ngăn chặn sự phân chia, sự mở rộng và bành trướng không ngừng của các thiên hà đã chuyển hầu hết khí thể của chúng thành tinh cầu. Các tinh cầu độc lập sẽ đốt hết nhiên liệu của nó, sau đó sẽ kết thúc cuộc sống của chúng dưới hình thức một sao lùn đen, sao neutron hay lỗ đen. Sau vài triệu năm thì tuổi thọ dài nhất của một thiên thể phát sáng bất kỳ cũng từ từ biến mất, và thiên hà cũng từ từ suy yếu đồng thời đối diện với "tử vong". Những cọ xát ở cự ly gần sẽ xảy ra giữa các tinh cầu đã chết, cuối cùng cũng sẽ khiến cho phần lớn khối lượng của chúng sẽ bứt khỏi thiên hà mẹ, số còn lại sẽ bị rơi vào lỗ đen của các thiên hà có khối lượng cực lớn. Thời gian cần thiết để kết thúc quá trình này là 1.027 năm. Tương tự, những cọ xát xảy ra giữa các thiên hà đã chết cũng khiến phần lớn khối lượng của chúng bứt khỏi cụm thiên hà, số còn lại sẽ rơi vào một lỗ đen, nơi đó có thể chứa một khối lượng tương đương 100 tỉ khối lượng Mặt trời, đây còn được gọi là lỗ đen "siêu thiên hà". 40 Như Hawking từng đề cập, nếu có một hạt vật chất nào đó có thể từ trong lỗ đen chui trở ra với vận tốc cực chậm thì cuối cùng nó sẽ chuyển thành hạt (particle) hoặc đối hạt (antiparticle). Thời gian cần thiết để toàn bộ các hạt vật chất di chuyển ra khỏi lỗ đen, lỗ đen thiên hà và lỗ đen siêu thiên hà lần lượt là 1.066, 1.090, 10.100 năm. Còn có một giả thiết khác cho rằng trong trường hợp nếu chúng ta không tính được chính xác thời gian như trên, có nghĩa là khái niệm thời gian là dài vô hạn, dài đến mức mà cả sao lùn đen và sao neutron có thể bị phân giải hoàn toàn và tạo nên một vũ trụ cũng bằng cách cho kết hợp ngẫu nhiên giữa các hạt vật chất cực nhỏ với các tia bức xạ; khi điều này xảy ra thì vũ trụ sẽ không ngừng vươn dài ra, bành trướng mãi cho đến khi đạt trạng thái tối đen, nhiệt độ và mật độ thì thấp vô hạn. Cuộc "đại nén ép" có thể là cuộc cáo chung vô tiền khoáng hậu của vũ trụ, nhưng cũng có thể đó là nguyên do tạo nên một vũ trụ mới, và cứ thế, vũ trụ sẽ lặp đi lặp lại quá trình tuần hoàn giữa bành trướng và thu hẹp, chu kỳ sống của vũ trụ là bằng chứng sống động nhất để giải thích ý niệm: Cái chết bắt đầu sự sống mới Sự sống là kéo dài của cái chết 41 BAY VỀ VŨ TRỤ Hàng trăm ngàn năm nay, loài người chưa bao giờ từ bỏ ý định được tự do bay trên không gian như loài chim; hàng triệu năm sau, chắc chắn con người sẽ là những hành khách trong vũ trụ mênh mông này. 42 Nhà tiên phong bay trên không đang thử bay bằng tàu lượn BIẾN GIẤC MƠ THÀNH SỰ THẬT Hàng trăm ngàn năm nay, con người chưa bao giờ ngừng ước mơ được tự do bay lượn trong không trung. Chính vì mơ ước này mà từ xưa đến nay con người đã có rất nhiều chuyện thần thoại kể về những chuyến bay. Điển hình là chuyện cổ tích "Hằng Nga bay lên cung trăng". Chuyện kể rằng nàng Hằng Nga xinh đẹp là vợ của một anh hùng từng bắn rơi 9 ông Mặt trời. Một lần do trộm được viên trường sinh bất lão, chị uống vào và sau đó bay lên cung trăng. Trên cung trăng chỉ có hai người bạn đó là Ngọc Thỏ - chuyên giã thuốc và Ngô Cương - người đốn củi. Mỗi năm cứ đến ngày 15-8 âm lịch, nàng thường trốn ra khỏi cung, và dõi ánh mắt xa xăm nhìn xuống trần gian. Câu chuyện 43 cổ tích này đã phần nào phản ánh ước vọng được tìm hiểu vũ trụ của con người. Con người do bị lực hút của Trái đất tác động nên chúng ta chỉ có thể hoạt động trên mặt đất. Người cổ đại cho rằng sở dĩ chúng ta không bay được là do chúng ta không có cánh. Thế là họ dùng lông vũ của chim để tạo nên đôi cánh, gắn trên thân mình, rồi thả rơi tự do từ trên cao xuống. Điều đáng tiếc là đã có rất nhiều người phải mất mạng vì thử kiểu này, nó đã để lại hàng loạt những tư liệu đáng thương ghi chép những sự kiện thất bại trong quá trình thử bay. Sở dĩ con người không thể bay được là do trong tố chất cấu tạo cơ thể chúng ta không có khả năng tự bay, do đó nếu muốn bay lên không trung con người nhất định phải nhờ đến máy móc. Diều chính là dụng cụ bay đầu tiên của con người. Tương truyền rằng đã có loại diều chở được người bay lên không trung. Tuy nhiên, khinh khí cầu hơi nóng lại chính là công cụ đưa con người bay tự do trên không đầu tiên. Năm 1782, hai anh em người Pháp Joseph và Etienne Montgolfier đã thiết kế một khinh khí cầu hơi nóng vả trải qua nhiều cuộc thử nghiệm, cuối cùng vào năm 1783 tại Paris, hai anh em họ đã biểu diễn thành công chuyến bay đưa người lên không trung. Sau đó xuất hiện khí cầu và máy bay. Năm 1903, anh em Wright đã nghiên cứu và chế tạo một chiếc máy bay chở người và đã bay thử rất thành công, chính chiếc máy bay của anh em nhà Wright đã biến mơ ước được bay vào không trung của con người thành hiện thực. Mấy mươi năm sau, kỹ thuật chế tạo máy bay bước vào thời kỳ cực thịnh và dẫn đến các thay đổi ngoạn mục, từ tốc độ, cự ly bay, độ cao, tính 44 năng thao tác v.v... đã khác hẳn thời kỳ máy bay của anh em nhà Wright. Ngày nay, tốc độ cao nhất của máy bay lên đến vài ngàn km/giờ, tải trọng đạt 600 tấn. Máy bay chỉ bay được trong bầu khí quyển, bởi vì nó phải dựa vào lực không khí để bay lên cao. Đây cũng là mặt hạn chế của máy bay. Trường hợp nếu máy bay muốn bay ra khỏi bầu khí quyển chắc chắn phải được trang bị một loại động lực mới, đó chính là hỏa tiễn. Thuốc súng nguyên thủy do Trung Quốc phát minh trở thành tiền đề để con người phát minh hỏa tiễn. Các nhà khoa học đã lợi dụng quá trình đốt thuốc súng để đưa nhiên liệu vào động cơ, nguyên tắc này được áp dụng ngay từ thời Nam Tống, Trung Hoa. Lúc đó người Trung Hoa rất ưa chuộng một loại pháo, cấu tạo của nó gồm một thanh gỗ tre mỏng, được cột vào ống thuốc súng, sau đó gắn thêm một mũi tên ở một đầu, đây là tên lửa đầu tiên sử dụng bằng khí đốt. Đời nhà Minh Trung Hoa là thời kỳ phát triển cực thịnh tên lửa, lúc đó các vũ khí bằng tên lửa gồm rất nhiều loại, nổi tiếng có Ó thần phi lửa, đuốc lửa phun nước... Người đầu tiên dùng tên lửa để bay lên trời chính là một thợ mộc sống vào đời Minh, ông tên là Vạn Hổ. Vào một ngày nọ của thế kỷ 16, dưới sự chứng kiến của rất nhiều người trên sườn núi, Vạn Hổ ngồi trên một chiếc ghế mà xung quanh chiếc ghế cột đến 47 tên lửa, trên hai tay ông còn cầm lấy hai con diều lớn. Ông dự định sau khi các tên lửa đưa ông bay lên không trung, ông sẽ nhờ vào hai con diều này đỡ ông bay lượn. Thế là, sau những tiếng nổ kinh người, tên lửa bắt đầu phóng lên trời, nhưng không được bao nhiêu, chiếc ghế rơi ào xuống chân núi, kết liễu cuộc đời của Vạn Hổ. Tuy nhiên, danh tiếng của ông vẫn còn lưu mãi trong giới các nhà khoa học do những sáng tạo độc đáo và hy sinh to lớn của ông. 500 năm 45 sau, các nhà thám hiểm người Mỹ đã phát hiện một ngọn núi có hình vành khuyên ở mặt sau của Mặt trăng và họ đặt tên cho ngọn núi đó là "Vạn Hổ" để tưởng nhớ công lao ông. Người tiên phong trong kỹ thuật hàng không tên lửa hiện đại là một nhà khoa học người Nga Siolkosvki. Năm 1903, qua bài phát biểu có tựa đề là Thám hiểm không gian bằng thiết bị phản lực, nhà khoa học này đề cập đến ý nghĩa sử dụng hỏa tiễn làm động lực trong hàng không. Ông cũng chứng minh rằng muốn bứt khỏi lực hấp dẫn của Trái đất thì phải sử dụng đến hỏa tiễn đa cấp. Ý tưởng về hỏa tiễn đa cấp này sau đó đã được một tiến sĩ vật lý học người Mỹ Robert Goddard biến thành hiện thực. Vào tháng 46 Chú chó Laika đã sống trong buồng sinh vật trên vệ tinh một tuần; sau khi hoàn thành vẻ vang nhiệm vụ, nó đã từ tốn uống thuốc độc tự sát, nó đã thật sự góp phần cống hiến to lớn và độc đáo cho ngành khoa học hàng không vũ trụ của nhân loại. 11-1918, ông đã cho phóng thành công một hỏa tiễn sử dụng nhiên liệu dạng rắn, đồng thời ông cũng đã chuẩn bị rất kỹ khâu kỹ thuật cho loại hỏa tiễn sử dụng nhiên liệu dạng lỏng. Ngày 16-3-1926, lần đầu tiên tại bang Massachusetts một hỏa tiễn sử dụng nhiên liệu lỏng là oxy lỏng và gas đã được thử nghiệm thành công, đánh dấu sự khởi đầu thời đại hỏa tiễn hiện đại của con người và được xem là: "Người tiên phong trong việc thử nghiệm hỏa tiễn" và hỏa tiễn sử dụng nhiên liệu dạng lỏng đầu tiên trên thế giới. Có lẽ chẳng bao giờ ngờ được rằng hỏa tiễn mà ông phát minh ra lại trở thành một vũ khí lợi hại vô cùng trong chiến trường. Người ta chỉ cần lắp đầu đạn lên hỏa tiễn và gắn thêm một thiết bị điều khiển, khi đó nó trở thành tên lửa tầm tiêu. Vào Thế chiến thứ hai, nhà khoa học Đức, tiến sĩ Von Braun đã thiết kế loại hỏa tiễn V - 2 , và loại hỏa tiễn này đã thật sự gây khó khăn cho Anh, kẻ địch 47 của Đức trong cuộc chiến. V - 2 là loại hỏa tiễn lỏng đơn cấp, dài tổng cộng 14 m, nặng 13 tấn, đường kính 1,65 m, bộ đạn đạo dài khoảng 320 km, độ cao 96 km, đầu đạn nặng 1kg, nó được chế tạo trên cơ sở áp dụng các chương trình và hệ thống điều khiển tiên tiến hơn. Trên thực tế thì kỹ thuật chế tạo V - 2 đã biến ý tưởng xây dựng kỹ thuật tiên phong trong hàng không thành hiện thực, nó đã trở thành cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển hàng không vũ trụ. Chính từ kỹ thuật đó mà lần lượt hỏa tiễn liên lục địa, thậm chí phi thuyền không gian ra đời. Ngày 4-10-1957, Liên Xô đã thành công trong việc dùng hoả tiễn cấp 3 Soyuz 1 để phóng một vệ tinh nhân tạo đầu tiên trong lịch sử loài người. Khi tin này vừa được loan đi, cả thế giới bị chấn động hoàn toàn, đặc biệt là ở Mỹ, các giới trong xã hội Mỹ đã chỉ trích dữ dội sự bất tài của chính phủ Mỹ, các bản tin trong nước đã ào ạt dấy lên phong trào đòi hỏi cơ quan kỹ thuật không gian của chính phủ Hoa Kỳ phải có chính sách hoạt động tích cực hơn, các yêu sách này dữ dội đến nỗi đã gây hoang mang trong giới chính trị. Ngay khi các yếu nhân trong chính phủ Mỹ đang ra sức diễn thuyết để trấn an nhân dân và hứa sẽ bằng mọi giá đuổi kịp Liên Xô, thì vào ngày 3-11, Liên Xô cho phóng vệ tinh thứ hai. Vệ tinh thứ hai không chỉ nặng hơn vệ tinh trước nhiều lần mà trên đó còn có đem theo cả một con chó. Trên cơ thể con chó, các nhà khoa học cho gắn các thiết bị đo mạch, hô hấp, huyết áp, và thông qua thiết bị vô tuyến điện những dữ liệu về mạch, hô hấp... sẽ được truyền về Trái đất. Sau lần này, nhân dân Mỹ thật sự hốt hoảng, tổng thống Mỹ lúc bấy giờ là Dwight Eisenhower đã lập tức cho vạch ra một loạt các kế hoạch, tập trung sức người, sức của để nghiên cứu và chế tạo 48 vệ tinh. Vì quá nóng vội, ngày 6-12, vệ tinh do hải quân Mỹ phóng lên chỉ được 2m lập tức nổ tung. Ngày 1-2-1958 họ thiết kết thành công hỏa tiễn và đưa vệ tinh nhân tạo đầu tiên là Discovery 1 lên quỹ đạo. Từ đó diễn ra cuộc chạy đua về không gian giữa Mỹ - Liên Xô. Ngày 15-5-1958, Liên Xô phóng vệ tinh thứ ba, kể từ đó Mỹ luôn là người phải rượt đuổi phía sau. Xét về mặt khách quan, cuộc chạy đua quyết liệt giữa Mỹ và Liên Xô ở lĩnh vực này dẫn đến sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật không gian thế giới. Đến năm 1960, kỹ thuật thu hồi vệ tinh ngày càng thuần thục hơn, và đã từng bước biến ước mơ của con người dần dần trở thành hiện thực. Tiến sĩ Von Braun người Đức, là người đã chế tạo thành công hỏa tiễn V - 2 và được phong tặng danh hiệu "Bộ não thiên phú", ông đã được mời đến Mỹ, và đã đóng góp nhiều công sức cho sự nghiệp hàng không vũ trụ Hoa Kỳ. 49 Gagarin trong tàu vũ trụ. Chín giờ bảy phút ngày 12-4-1961, Liên Xô đã cho phóng một phi thuyền vũ trụ đầu tiên trên thế giới có chở người mang tên là Vostok 1 lên không gian. Phi hành gia đầu tiên của nhân loại lái phi thuyền lên quĩ đạo cách Trái đất 169 - 1313 km này chính là trung úy Yuri Gagarin. Phi thuyền do ông lái đã bay lên không phận thuộc những vùng có khá nhiều dân cư ở. Gagarin ngồi trong cabin, và ông đã mô tả những cảnh kỳ diệu mà con người chưa ai từng trông thấy thông qua máy điện đàm được gắn trên VỊ KHÁCH CỦA VŨ TRỤ: GAGARIN 50 phi thuyền: "Lần đầu tiên chính mắt tôi trông thấy hình dáng bên ngoài của Trái đất. hình ảnh Trái đất nhìn từ bên ngoài đẹp vô cùng, màu xanh nhạt bao quanh và hòa lẫn với màu đen của không gian..." Ở độ cao 327 km trên không trung, Gagarin dần dần không thích ứng với tình trạng không trọng lực nên ông đã trải qua những thử nghiệm trên phi thuyền một cách rất bài bản và bình tĩnh. Sau khi bay vòng quanh Trái đất một tuần, lúc 10h 27 phút sáng, phi thuyền đã từ vùng Bắc Phi ngoài vũ trụ bay vào bầu khí quyển Trái đất, khi đó cabin máy móc tự động rơi ra, cabin sinh hoạt bắt đầu từ từ hạ cánh xuống. Khi cách mặt đất còn 7.700m, Gagarin và chiếc ghế ông nằm bị đẩy ra và ông đáp dù an toàn tiếp đất. chuyến đi của ông là chuyến đi mang ý nghĩa lịch sử, đánh dấu sự kiện lần đầu tiên ngành hàng không vũ trụ đã thành công trong việc đưa Gagarin và Kruchev vị tổng bí thư đương thời người lên không gian. trong ngày trở về từ phi thuyền. 51 Phi thuyền vũ trụ Vostok 1 Đây là sự kiện mang ý nghĩa trọng đại. Khi Gagarin trở về tổ quốc, hàng vạn người đã chen nhau đến chúc mừng chiến thắng của ông. Ngày 5-5, Mỹ cũng cho phóng phi thuyền Freedom 7, một phi hành gia trong chuyến bay đó, đã thám hiểm không gian trong 15 phút 23 giây. Tuy nhiên ngày trở về ông không được tiếp đón nồng nhiệt như Gagarin, bởi lẽ người Mỹ cứ mãi cay cú về chuyện bước sau Liên Xô. Ngay cả khi tổng thống Mỹ Kennedy biết tin Liên Xô cho phóng phi thuyền có chở người lên không gian đã buồn bã thốt: "Nhìn thấy Liên Xô vượt hẳn chúng ta trong lĩnh vực hàng không vũ trụ có lẽ không ai thất vọng bằng ta...". Từ đó về sau, hai nước Mỹ - Liên Xô đã không ngừng cho phóng phi thuyền có chở người lên không gian, tính năng của phi thuyền ngày càng được cải thiện, chúng mạnh hơn và nhanh hơn, ngoài ra các nhà du hành vũ trụ cũng ngày càng thích ứng được với cuộc sống ngoài Trái đất. Ngày 18-3-1965, một phi hành gia, Liên Xô đã rời cabin kín trên phi thuyền "Bay lên", trên người ông cột một sợi dây an toàn và lần đầu tiên ông đã thực hiện được ước mơ bao đời nay của con người: đi trong không gian. Ba tháng sau, một phi hành gia Mỹ cũng đã rời khỏi cabin kín của phi thuyền "song tử tinh" bước ra ngoài dạo khoảng 20 phút. Ngày 7-2-1984, tàu con thoi Challenger của Mỹ đã thực hiện lần bay thứ 11, lần đó một phi hành gia đã mặc bộ áo dành cho phi hành gia có kèm thiết bị trợ đẩy và đó cũng là lần đầu tiên con người có thể đi lại trong không gian trong tình trạng dây an toàn không siết chặt, ông đã đi lại được 95 phút, đồng thời còn dừng lại để tu sửa vệ tinh nhân tạo "Year of the sun". Sau khi sửa chữa và loại bỏ các vật gây chướng ngại xong, ông đã đưa nó trở về quĩ đạo bay. Sự kiện này đánh dấu lần đầu tiên con người 52 hoàn thành nhiệm vụ đón giữ và sửa chữa vệ tinh. Từ đó, việc con người có thể di chuyển trong tình trạng không trọng lực không còn là hoang tưởng nữa mà nó ngày càng trở nên dễ dàng. Trong niềm vui đó, con người đã đặt ra một giả tưởng khác, liệu một ngày nào đó, chúng ta có thể ung dung tự tại vừa dạo mát trong không gian, vừa ngắm cảnh đẹp của không gian như con người thực hiện được ở Trái đất không? Tuy nhiên, mãi mãi chúng ta sẽ không thể nào quên được tên tuổi người đầu tiên bay vào vũ trụ, bởi lẽ sau đó ông đã hy sinh trong một chuyến bay. Đó là vào năm 1968, Gagarin chuẩn bị cho chuyến bay vào vũ trụ lần hai. Ngày 27-3, ông cùng với một nhà phi hành kiêm nhà thiết kế ngồi trên chiếc Mig 15, phi thuyền đang phóng lên thì đột nhiên hệ thông tin vô tuyến bị đứt đoạn, thế là phi hành gia đầu tiên của thế giới đã cùng với chiếc phi thuyền lâm nạn rơi trên đồng cỏ. Một phi hành gia bước ra khỏi phi thuyền vũ trụ và đang trôi bồng bềnh trên không. 53 Tàu vũ trụ Apollo 9 lên Mặt trăng. KẾ HOẠCH LÊN MẶT TRĂNG: "APOLLO" 54 Con người lên cung trăng là một sự kiện vĩ đại của cả thế giới trong thế kỷ 20. Sau chuyến bay khỏi Trái đất 43 ngày của Gagarin, Tổng thống Mỹ Kennedy đã thay mặt chính phủ Hoa Kỳ tuyên thệ với Quốc hội: "Trong vòng 10 năm, Mỹ sẽ đưa một người lên Mặt trăng và cũng sẽ đưa anh ta an toàn trở về." Và kế hoạch này được đặt tên là kế hoạch "Apollo". Kế hoạch Apollo phân làm ba giai đoạn. Giai đoạn đầu là "kế hoạch sao Thủy". Người ta sẽ Trong bài phát biểu của mình, Tổng thống Kennedy tuyên bố trong vòng 10 năm sẽ đưa một người Mỹ lên Mặt trăng. đưa phi hành gia lên không gian để kiểm tra khả năng hoạt động của con người trong không gian. Kế hoạch sao Thủy này là bước chuyển tiếp trong kế hoạch đưa phi thuyền chở người lên không gian, nó sẽ được nối tiếp với kế hoạch "song tử tinh". Kế hoạch giai đoạn này có hai mục đích, một là xem xét xem liệu môi trường sống trên Mặt trăng có ảnh hưởng Bề mặt Mặt trăng vô vùng hoang vắng 55 gì đến tâm sinh lý của con người không; hai là cho hai tàu con thoi kết nối với nhau trên không trung, để từ đó khẳng định lại kỹ thuật cơ bản trong quá trình lên Mặt trăng. Giai đoạn cuối cùng của kế hoạch Apollo là giai đoạn của "kế hoạch sao Thổ", nghĩa là sẽ chế Đây là ảnh chụp Mặt trăng hướng về Trái đất, phần tối và phẳng là vùng biển trên Mặt trăng, tạo phi thuyền chở những vùng có chấm tròn là dãy núi hình vành khuyên. người bằng loại hỏa tiễn dùng động lực để đưa con người vào quĩ đạo Mặt trăng và khi đó nó cũng sẽ kết thúc kế hoạch lên cung trăng của con người. Từ tháng 8-1961 đến 3-1965, Mỹ đã cho phóng một loạt các thiết bị thăm dò Mặt trăng tên Shuttle. Nhiệm vụ chủ yếu của chúng là tiếp cận Mặt trăng và chụp ảnh, khảo sát năng Đây là hình bề mặt Mặt trăng do phi thuyền Apollo gửi về. 56 lượng bức xạ của bề mặt Mặt trăng, nó cũng chính là "người" tiền trạm cho những chuyến lên Mặt trăng sau này của loài người. Từ tháng 5-1966 đến tháng 1-1968, tổng cộng Mỹ đã cho phóng 7 thiết bị thăm dò lên Mặt trăng, nhiệm vụ chủ yếu của "thăm dò" là thí nghiệm việc đổ bộ lên nền đất mềm trên Mặt trăng. "Thăm dò Bề mặt Mặt trăng có những đường bức xạ kỳ lạ 3" và "Thăm dò 7" còn được trang bị một máy đào đất nhỏ, nó sẽ nhận lệnh từ Trái đất để lấy mẫu đất trên Mặt trăng theo yêu cầu, sau đó đưa qua máy scan bức xạ để phân tích thành phần hóa học. "Thăm dò 7" tận dụng các tia laser cung cấp từ mặt đất để xác định khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trăng, kết quả chính Đây là dung nham Mặt trăng xác của nó lên đến 15 micromet. Kết do phi thuyền Apollo mang về 57 quả phân tích hóa lý các thành phần vật chất trên Mặt trăng đã cho thấy rằng Mặt trăng không phải chỉ gồm toàn những lớp bụi mà còn có cả những vật chất có dạng đá màu đen, và như thế nó hoàn toàn đủ sức để cho phi thuyền chở người đáp xuống. "Kế hoạch sao Thủy" mau chóng đạt được thành công. Ngày 15-5-1963, Mercury 9 chở người được phóng đi, nó bay trong 34 tiếng, sau khi quay xung quanh Trái đất 21 vòng, nó thông báo kết thúc "kế hoạch sao Thủy". Sau đó đến "kế hoạch Song tử tinh", kế hoạch này còn diễn ra tốt hơn kế hoạch trước và đã chứng minh được rằng tình trạng sức khỏe của các phi hành gia đều rất tốt cho dù họ lưu lại một thời gian khá lâu trên không gian. Tháng 4-1965, Mỹ đã chế tạo loại hỏa tiễn Saturn 5, dài tổng cộng 85 m. Nếu đặt thẳng đứng, nó cao bằng một tòa nhà 30 tầng, cấu tạo gồm 3 phần. Saturn 5 là một mắt xích quan trọng nhất trong kế hoạch Apollo. Sự xuất hiện của nó đã đánh dấu sự vượt trội của Mỹ về kỹ thuật vận chuyển hỏa tiễn so với Liên Xô. Nhằm tiến hành nhiều nghiên cứu tường tận hơn về bề mặt Mặt trăng, trong vòng một năm kể từ tháng 8-1966, Mỹ đã cho phóng tổng cộng 5 phi thuyền bay vòng quanh quĩ đạo Mặt trăng. Năm máy này đã lần lượt chụp hết 99% khu vực lãnh thổ của Mặt trăng và những bức ảnh chúng chụp được đều có độ phân giải cao, và nó cũng đã chọn ra được 8 địa điểm bằng phẳng và an toàn cho phi thuyền đáp xuống Mặt trăng sau này, đồng thời nó còn thu được nhiều dữ liệu quan trọng về trường hấp dẫn và những khoáng chất chứa chất phóng xạ... trên Mặt trăng. Cấu tạo phi thuyền Apollo 11 gồm cabin điều khiển, cabin phục vụ và cabin đổ bộ. Cabin điều khiển là bộ phận tâm nguyên tử của phi thuyền và các phi hành gia cũng nhờ nó để trở về Trái 58 Phi thuyền Apollo 11 đáp xuống Đại Tây Dương. đất. Khoang phục vụ chủ yếu dùng để chứa nhiên liệu cần thiết và các vật dụng sinh hoạt của các phi hành gia. Khoang đổ bộ là bộ phận đưa phi hành gia lên Mặt trăng và đây cũng là khoang đưa các phi hành gia về khoang chỉ huy. Giai đoạn chuẩn bị cho Apollo lên Mặt trăng đã chính thức bắt đầu từ 1966. Trên cơ sở những chuyến bay Apollo 1 và 3 không chở người thì ngày 27-1-1967, phi thuyền Apollo 4 bắt đầu thử nghiệm chở người. Chiều hôm đó, vào lúc 13h địa phương, ba phi hành gia đã bước vào phi thuyền lơ lửng cách mặt đất 66m. Tuy nhiên cuộc thí nghiệm chỉ mới bắt đầu ở việc đếm ngược thời gian để chuẩn bị cho phi thuyền phóng lên thì gặp sự cố, chỗ ngồi trong phi thuyền bốc cháy dữ dội, đến khi ngọn lửa được dập tắt thì ba nhà phi hành đã bị cháy ra tro. Qua 59 60điều tra, phát hiện nguyên nhân trực tiếp dẫn đến sự cố đáng tiếc ấy chính là do đường dây điện bị chập dẫn đến cabin kín chứa toàn khí oxy bị bốc cháy. Bi kịch thảm khốc do Apollo Ba phi hành gia trên phi thuyền Apollo 11 [ từ trái sang ] Collins, 4 gây ra gần như không hề cản Amstrong, Aldrin. trở tiến trình lên Mặt trăng của "Apollo". Ngày 11-10-1968, sau 2 chuyến bay không chở người của Apollo 5 và 6, Apollo 7 đã chở 3 phi hành gia và họ được hỏa tiễn Saturn 1B đưa vào quĩ đạo địa cầu. Sau đó, Apollo 8 cũng đã vòng quanh được Mặt trăng và an toàn trở về Trái đất. Ngày 3-3, chuyến bay thử của Apollo 9 đã đáp hẳn lên Mặt trăng, và nó có nhiệm vụ ghép nối khoang đổ bộ với phi thuyền mẹ đã tách rời ngay ngoài không gian. Ngày 13-3, Apollo 9 đã an toàn đáp xuống Đại Tây Dương, kết thúc giai đoạn cuối cùng cho việc chuẩn bị lên Mặt trăng của con người. Theo kế hoạch đã vạch, lẽ ra Apollo 10 sẽ là phi thuyền chính thức đưa người lên Mặt trăng, nhưng sau đó do có một sự cố nho nhỏ đã làm thay đổi sứ mệnh lịch sử của nó. Để tránh những Hiện trường vụ hỏa hoạn của sự cố đáng tiếc xảy ra, viên phụ Apollo 4. trách Cục hàng không vũ trụ đã quyết định cho Apollo 10 tiến hành luyện tập một lần nữa, gọi là "Cuộc tổng diễn tập lên Mặt trăng". Cuộc tổng diễn tập này không còn mang tính mạo hiểm nữa. Chiều ngày 21-5-1969, Apollo 10 đã đi vào quĩ đạo Mặt trăng, đồng thời đã truyền hình ảnh Mặt trăng về Trái đất trong 29 phút. Sáng sớm ngày 22, hai phi hành gia bước vào khoang đổ bộ. Khi khoang này đang bay vòng thứ hai quanh Mặt trăng thì đột nhiên, phần trên của khoang xoay với tốc độ nhanh hơn, và bất ngờ nó cứ xóc nảy lên. Những diễn biến không nằm trong kế hoạch này đã khiến các phi hành gia trở tay không kịp, phải mất một lúc lâu họ mới lấy lại bình tĩnh, liền đó họ dùng hệ thống điều khiển bằng tay để giúp khoang lấy lại thăng bằng, thế nhưng đến khi môtơ khởi động để phần trên khoang đổ bộ nối ghép với khoang chỉ huy đang bay vòng quanh Mặt trăng thì khoang đổ bộ vẫn phát ra những tiếng kêu kì lạ. Tuy nhiên sau khi được xử lý kịp thời, khoang đổ bộ cũng đã kết hợp với khoang chỉ huy một cách gọn gàng. Ngày 26-5, phi thuyền an toàn trở về đất liền. Ngày 16-7-1969, tại trung tâm hàng không vũ trụ Kennedy, lúc 9h 23 phút thuộc múi giờ miền Đông nước Mỹ; phi thuyền được lệnh phóng. Apollo 11 cao 110,6 m, nặng 2.930 tấn, trong đó chở 3 phi hành gia: Armstrong, Aldrin, Collins. Chuyến đi này là chặng cuối cùng trong đoạn đường dài thăm thẳm chinh phục khát vọng được bay đến Mặt trăng của con người. Ba tiếng đồng hồ sau, phi thuyền rời quĩ đạo Trái đất để đi vào quĩ đạo Mặt trăng. Trong ngày bay thứ nhất, Apollo 11 đã truyền về Trái đất những hình ảnh về Thái Bình Dương và châu Mỹ nhìn từ trên không. Ngày thứ hai, phi thuyền đưa các hình ảnh sinh hoạt và tình trạng làm việc của các phi hành gia. Ngày thứ ba, phi thuyền truyền những hình ảnh các phi hành gia đang bước vào khoang đổ bộ và các thiết bị 61 Khoang đổ bộ của phi thuyền Apollo 11 đang hạ cánh xuống Mặt trăng, phần nền trong ảnh là Trái đất. trong khoang này. Trưa ngày hôm đó, tất cả các phi hành gia đều cảm thấy vô cùng thoải mái, bởi vì lực hấp dẫn của Mặt trăng bắt đầu có tác dụng. Sáng sớm ngày thứ tư, phi thuyền đã giảm tốc độ, mỗi giây đến 800m, để vào quĩ đạo Mặt trăng. Sau 3 vòng bay quanh Mặt trăng, chỉ huy trưởng Armstrong đã 62 cho phát sóng lần thứ tư, lần này khán giả truyền hình lần đầu tiên có thể nhìn rất rõ hình ảnh lồi lõm của bề mặt Mặt trăng. Sáng ngày 20-7, Armstrong và Aldrin lái khoang đổ bộ và từ từ cho hạ cánh. Tuy nhiên khi chỉ còn cách mặt đất 150m, Armstrong phát hiện địa điểm hạ cánh theo kế hoạch có điểm bất ổn, lập tức ông quyết định đổi địa điểm. Đúng 4 giờ 17 phút 40 giây chiều theo múi giờ của miền Đông nước Mỹ, khoang đổ bộ có tên Eagle đã an toàn hạ cánh tại vùng Tây Nam của Mặt trăng, và đã phá vỡ sự tĩnh lặng bấy lâu nay của Mặt trăng. Bắt đầu từ thời khắc trọng đại ấy, hàng tỉ ánh mắt dán chặt vào màn hình ti vi theo dõi bước chân đầu tiên của Armstrong trên Mặt trăng. Phải mất 3 phút ông mới xuống hết 9 nấc của cái thang. Đúng 22 giờ 56 phút 20 giây theo Aldrin trên Mặt trăng 63 Cuối cùng con người cũng đã in dấu chân trên Mặt trăng. giờ miền Đông nước Mỹ, dấu chân đầu tiên của con người đã in rõ trên Mặt trăng. Nhìn ngắm Mặt trăng, một hành tinh đã ngủ quên rất lâu, Armstrong phát biểu: "Đây là bước chân nhỏ của con người, nhưng lại là bước tiến vĩ đại của nhân loại". Aldrin theo sát Armstrong, họ di chuyển như chú cóc trên Mặt trăng do lực hấp dẫn trên Mặt trăng rất yếu. Mặt trăng là một thế giới hoang vắng, không có sự sống, không có không khí, cũng không có bất kỳ tiếng động nào. Từ Mặt trăng nếu ta nhìn về Trái đất, thì Trái đất như một cái đĩa tròn treo lủng lẳng trên cao nơi rừng rậm. Sau đó hai phi hành đã cắm lên Mặt trăng một tấm bảng bằng kim loại được chế tạo đặc biệt. Trên tấm bảng ấy gắn 5 bức hình của 5 phi hành gia đã gặp tai nạn, họ chính là Gagarin, Komarov người Liên Xô và Grissom, Chaffee, Chite (Edward White) người Mỹ. Sau đó, họ mặc niệm: "Hôm nay là tháng 7 năm 1969, đây là lần đầu tiên chúng tôi từ Trái đất đến, chúng tôi đến đây chỉ vì mục đích hòa bình mà thôi". Trong khoảng thời gian lưu lại trên Mặt trăng 2 h 40 phút ấy, hai nhà du hành vũ trụ đã tiến hành sử dụng pin năng lượng Mặt trời, và gắn các máy dò động đất và phản xạ tia laser. Ngoài ra họ còn lấy được 22 kg mẫu đất của Mặt trăng, đồng thời còn nói chuyện qua màn hình ti vi với Tổng thống Nixon. Một giờ 5 phút sáng ngày 21-7, khoang đổ bộ rời Mặt trăng và nối 64 Aldrin lắp đặt máy dò động đất lên Mặt trăng. ghép với phi thuyền đang bay ngoài quĩ đạo Mặt trăng. Ngày 25-7-1969, vào lúc 12 giờ 55 phút 22 giây giờ miền Đông nước Mỹ, Apollo 11 đã hoàn thành nhiệm vụ và an toàn đáp xuống vùng Tây Nam Haiwaii thuộc Thái Bình Dương. Kể từ đó, phi thuyền Apollo 11 cùng 3 phi hành gia trên chuyến bay ấy đã thật sự trở thành những anh hùng của nhân loại. Sau thành công của Apollo 11, Mỹ liên tiếp cho tiến hành Vết xe của máy dò lưu lại trên Mặt trăng. Phi hành gia của Apollo 15, James Owen, đang kiểm tra chiếc xe dùng di chuyển trên Mặt trăng. 65 thêm 5 lần lên Mặt trăng nữa, và cả 5 lần này cũng diễn ra rất thành công, tổng cộng Mỹ đã đưa 12 phi hành gia lên Mặt trăng. Tổng chi phí chương trình nghiên cứu Apollo trong 11 năm là 25.500 triệu đô la Mỹ. Kế hoạch đổ bộ lên Mặt trăng "Apollo" đã mang ý nghĩa lịch sử vô cùng trọng đại trong tiến trình phát triển của nhân loại, bởi đây là lần đầu tiên nó đưa con người văn minh lên không gian ngoài Trái đất; và qua đó cũng cho thấy những thành tựu rực rỡ của văn minh mà con người đạt được. Đối với người Mỹ thì kết quả tốt đẹp của kế hoạch Apollo còn mang một ý nghĩa khác. Bởi từ sau khi Liên Xô cho phóng vệ tinh và khi Gagarin trở thành người đầu tiên bay vào vũ trụ thì Mỹ luôn chịu nhiều áp lực, và liên tiếp thua Liên Xô trong cuộc chạy đua trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, mãi đến khi Apollo 11 đổ bộ thành công lên Mặt trăng thì cục diện "trận đấu" mới thay đổi. Có thể nói, sự kiện Apollo 11 đổ bộ lên Mặt trăng chính là điểm ngoặt đánh dấu phần ưu thế đang nghiêng về Mỹ. Trong những ngày đó, Aopllo 11 nổi tiếng khắp thế giới và được toàn dân Mỹ yêu quí bởi lẽ nó đã gỡ được danh dự cho họ. Mãi cho đến hôm nay, sau nhiều lần phóng các thiết bị thăm dò lên Mặt trăng, Liên Xô vẫn chưa đưa người lên được. Các nhà khoa học Nhật đang thiết kế một máy bay siêu tốc và siêu thanh có thể bay với tốc độ cao ngoài tầng khí quyển. Cũng có thể không bao lâu nữa, việc đến Mặt trăng của con người cũng dễ như khi ta đi du lịch ở một quốc gia nào đó trên Trái đất. 66 TÀU CON THOI Tàu con thoi có khả năng bay đi bay về nhiều lần giữa Trái đất qua các quĩ đạo, đồng thời nó còn có thể đi xuyên các quĩ đạo. Chính vì vậy nó còn được gọi là "Xuyên vũ trụ". Cho đến nay "Xuyên vũ trụ" là phương tiện giao thông trong vũ trụ ưu việt nhất, và được ưa chuộng nhất. Kỹ thuật chế tạo tàu con thoi dựa trên cơ sở chế tạo máy bay. Nếu so với phi thuyền vũ trụ thì nó tiện lợi hơn, nhanh hơn. Trước đây các nhà thiết kế mong muốn chế tạo được một tàu con thoi 67 có thể thực hiện 60 chuyến bay trong một năm, đồng thời mong muốn nó trở thành một chiếc xe tải vận chuyển trong không trung với giá rẻ, và có thể cung cấp các dịch vụ hậu cần cho tất cả các chuyến du hành vũ trụ trong không gian. Tuy nhiên sau 10 năm phát triển, chức năng sử dụng của tàu con thoi đã thay đổi, nó vừa trở thành một phòng thí nghiệm đa chức năng vừa là phương tiện vận chuyển hàng hóa vừa là xưởng làm việc. Đến tháng 6-1992, Tàu con thoi đang chờ lệnh để phóng lên 68 trên thế giới tổng cộng đã có 4 chiếc tàu con thoi của Mỹ đang vận hành, ngoài ra Liên Xô cũ cũng có một chiếc còn nằm trong kho, các nước Tây Âu và Nhật cũng còn trong giai đoạn nghiên cứu và chế tạo tàu con thoi. Việc phóng và trở về của tàu con thoi thông thường được tiến hành tự động theo một chương trình cài đặt sẵn, nhưng các phi hành gia cũng có thể điều khiển bằng tay. Thông thường tàu con thoi gồm thiết bị quĩ đạo (phần thân của tàu con thoi), thiết bị hỗ trợ phóng và buồng chứa nhiên liệu. Trước mắt, trình tự bay của tàu con thoi như sau 1. Xuất phát: Tàu con thoi được đặt thẳng đứng trên bệ phóng, hai thiết bị hỗ trợ phóng bằng hỏa tiễn và ba thiết bị khởi động chủ bằng hỏa tiễn mang nhiên liệu lỏng cùng lúc được cho kích lửa, chúng sẽ đẩy tàu con thoi lên thẳng. 2. Hỏa tiễn trợ phóng tách ra: Tàu con thoi bay lên đến một độ cao nhất định, lúc đó nhiên liệu trong thiết bị trợ phóng được đốt hết, từ từ nó sẽ tắt lửa đồng thời tách ra khỏi tàu con thoi. Trong khi đó thiết bị khởi động chủ vẫn tiếp tục làm việc, giúp tàu con thoi tiếp tục phóng thẳng lên. Còn máy trợ phóng rơi xuống biển và được thu hồi. 3. Buồng trữ ngoài tách rời khi tàu con thoi đạt độ cao trên 100 km, và tốc độ khoảng 7,8 km/giây thì nhiên liệu trong buồng trữ ngoài được đốt hết; sau đó nó sẽ tách rời khỏi điểm nối với tàu con thoi, rơi vào bầu khí quyển và tự thiêu hủy. 4. Tàu con thoi vào quĩ đạo, di chuyển với vận tốc 28.800 km/ giờ. Nó dựa vào hệ thống động lực loại nhỏ hơn được thiết kế bên trong để tự điều chỉnh và bay vào quĩ đạo đã định sẵn. 69 5. Trở về: Hệ thống động lực của các máy quĩ đạo loại nhỏ sẽ tách rời khỏi quĩ đạo, bay vào bầu khí quyển và với tốc độ 25 match khoang cuối cùng sẽ rơi một một góc 400, sau đó vận tốc giảm dần và cuối cùng đáp xuống sân bay đã định sẵn dưới dạng nằm ngang. Khi làm nhiệm vụ, tàu con thoi cũng sẽ đảo một vòng Trái đất trong thời gian khoảng 90 phút. Ngoài tính năng ưu việt hơn phi thuyền vũ trụ, tàu con thoi còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trước tiên, dung tích trong buồng chứa hàng của tàu con thoi rất lớn, chúng có thể chứa vệ tinh loại lớn và các linh kiện của trạm không gian. Kế đến, bộ phận điều khiển buồng chứa hàng có thể cho phóng vệ tinh, có thể đón vệ tinh cho vào buồng sửa chữa hoặc mang chúng trở về Trái đất. Thứ ba, nó có thể phóng vệ tinh đang ở quĩ đạo thấp lên quĩ đạo cao cách mặt đất 36.000 km. Thứ tư nó có thể đưa các linh kiện chế tạo từ Trái đất lên không gian, tạo thành một kết cấu vĩ mô. Thứ năm, nó có thể phá hỏng hoặc đón bắt vệ tinh của đối phương, triển khai vũ khí vũ trụ. Tính ưu việt và những ứng dụng độc đáo của tàu con thoi đã thực sự được nhiều nước quan tâm, trong đó những chức năng được đặc biệt quan tâm là do chúng được sử dụng nhiều lần, ứng dụng được vào nhiều lĩnh vực và rất tiết kiệm. Hiện nay, việc chế tạo và cải tiến tàu con thoi trở thành nhiệm vụ hàng đầu của ngành hàng không vũ trụ của nhiều nước trên thế giới, và con người hiện đang bước vào thời đại "Xuyên vũ trụ". 70 CHUYẾN BAY ĐẦU TIÊN CỦA TÀU CON THOI COLUMBIA DIỄN RA THÀNH CÔNG TỐT ĐẸP Ngày 12-4-1981 là một ngày đáng ghi nhớ. Đó là lần đầu tiên ở Mỹ, hay đúng hơn, lần đầu tiên con người đã phóng một tàu con thoi vào vũ trụ, mở ra "chuyến du lịch" giữa không gian và vũ trụ. Thật ra ý tưởng thiết kế tàu con thoi đã có từ lâu. Ngay từ năm 1928, một kỹ sư ngưới Uùc đã nghĩ đến việc dùng hỏa tiễn làm động lực để chế tạo một máy bay ném bom. Trước tiên, ông muốn dùng hỏa tiễn nhiên liệu dạng rắn để giúp máy bay xuất phát, sau đó dùng thêm hỏa tiễn mang nhiên liệu lỏng có lực đẩy mạnh hơn để giúp máy bay bay cao hơn. Khi vận tốc máy bay đạt 2.500 km/giờ, nó lợi dụng quán tính để tiếp tục bay lượn trong không gian. Năm 71 Đây là tàu con thoi đầu tiên trên thế giới, chiếc Columbia của Mỹ ra đời năm 1981. 1938, khi những ý tưởng của ông được phác thảo ra, lập tức viện nghiên cứu hàng không tốc độ cao của Mỹ cảm thấy rất thích thú đề tài này. Công ty hàng không Bell đã dựa theo phác thảo của ông để chế tạo một loạt các máy bay hỏa tiễn X-1; X-2. Trong bối cảnh đó, Uỷ viên tư vấn của hàng không vũ trụ đã đề ra kế hoạch gì? nghĩa là "dựa vào động lực bay lượn trên không". Năm 1958, kế hoạch này chính thức khởi công. Không bao lâu sau đó, một chiếc máy bay có cánh hình tam giác chuyên chở tên lửa đã ra đời, trở thành "tổ tiên" của tàu con thoi hiện đại ngày nay. Năm 1970, Mỹ đã nghiên cứu và chế tạo thành công một chiếc tàu con thoi có động cơ cỡ vừa, đặt tên là Energy. Energy được gắn trên lưng chiếc boeing 747 chuyên dùng để chở máy bay vào ngày 8-2-1977. Đây là chiếc máy bay do Cục hàng không vũ trụ Hoa Kỳ đặt mua vào năm 1974, đồng thời qua cải tiến, nó được sử dụng như máy bay vận chuyển, đặt tên là "NASA 905". Cùng ngày, lúc 8 giờ 30 phút, hệ thống máy bay kép 905 - Energy đầu tiên trên Đây là tàu Energy do Mỹ chế tạo vào năm 1970, nó đã thực hiện chuyến bay thử thành công tốt đẹp. 72 thế giới bắt đầu thực hiện hàng loạt những chuyến bay thử nghiệm đầu tiên không chở người. Đến ngày 18-6, lần đầu tiên trên chuyến bay thử có người, và với hàng loạt các chuyến bay thành công, Energy đã tự chứng tỏ tính năng tuyệt vời của nó. Tám giờ ngày 12-8, Energy chính thức tự bay, lúc đó khi bay đến độ cao 6.449 m, "905" tách rời khỏi Energy. Kết quả là mặc dù Energy không hạ cánh đúng địa điểm đã vạch nhưng nó cũng đã lao xuống với vận tốc 338 km/giờ và sau khi bay là là được 2.743 m nó đã ngừng hẳn ở đầu đường bay, kết thúc chuyến bay đầu tiên của loại tàu con thoi trong lịch sử nhân loại, đồng thời đã góp phần với chuyến bay thành công của tàu con thoi Columbia trước đó khẳng định khả năng ưu việt của chúng. Sáng tinh mơ ngày 12-4-1981, tàu con thoi Columbia đứng oai phong trên bệ phóng 38-A ở Trung tâm hàng không vũ trụ Kennedy. Lẽ ra ngày bay đầu tiên được ấn định là ngày 10-4, nhưng do sự cố máy tính buộc các nhà khoa học phải dời ngày lại. Nhưng thật ra ngày 12-4 lại có một ý nghĩa khác, đó là ngày kỷ niệm 20 năm nhà du hành vũ trụ Gagarin người Nga lần đầu bay vào vũ trụ. Thành viên của phi hành đoàn trên con tàu Columbia đã được tuyển chọn khá gắt gao, trong đó có chỉ huy trưởng John Young người 4 lần lái chiếc "Song tử tinh" và Apollo vào vũ trụ. Năm giây trước giờ xuất phát, ba máy khởi động chủ lần lượt được kích lửa, và chúng phát ra những tiếng nổ lớn khủng khiếp, lúc đó hỏa tiễn trợ phóng bên ngoài cũng bắt đầu tiếp lửa. Trong nháy mắt, tàu con thoi và cả hệ thống vận chuyển rời khỏi mặt đất. Bay được 2 phút 11 giây, hỏa tiễn mang nhiên liệu rắn đã hoàn thành nhiệm vụ trợ phóng nên tách rời ra khỏi tàu con thoi và rơi xuống Đại Tây Dương. Đến phút thứ 9, các thành viên trên tàu ấn 73 nút để ngưng máy khởi động chủ, lúc đó máy tính bắt đầu thi hành nhiệm vụ cho tách rời buồng trữ nhiên liệu phía ngoài. Sau đó ít lâu, tàu con thoi lên đến độ cao 100 km, và chuẩn bị bay vào quĩ đạo thấp. Tàu con thoi tổng cộng có 44 động cơ phun khí loại nhỏ, chúng vừa có thể tự tiếp lửa riêng rẽ cũng vừa có thể tiếp lửa dây chuyền, hai cách tiếp lửa này dùng để điều khiển phương cách bay của tàu con thoi. Khi cách mặt đất 1 giờ 30 phút, Columbia đang thực hiện vòng bay thứ 36 quanh Trái đất. Lúc đó, các phi hành gia khởi động động cơ quĩ đạo, cố gắng đưa quĩ đạo thấp nhất tiếp cận bề mặt Trái đất. Khi còn cách mặt đất một giờ 27 phút bay thì trung tâm trên mặt đất truyền chỉ thị "kích lửa cho động cơ tách rời quĩ đạo", lúc đó Đây là tàu con thoi loại nhỏ tên Maks do Liên Xô chế tạo, sau khi tách rời khỏi máy bay vận chuyển nó sẽ nhờ vào các động cơ phóng xạ lắp đặt sẵn để tự phóng vào không gian. 74 Columbia liền thực hiện quay 1800; để cho đuôi tàu ra trước, và phần bụng tàu hướng về mặt đất và cứ duy trì tư thế bay này, đồng thời cho động cơ phun ngược, giúp cho tàu mau chóng thay đổi tốc độ. Khi còn cách mặt đất 1 giờ 23 phút bay thì Columbia điều chỉnh lại vị thế để cho đầu tàu ra trước trở lại, và với độ nghiêng 400 nó bắt đầu đi vào tầng khí quyển dày đặc. Sau đó, bằng một vận tốc rất cao, tàu đi vào bầu khí quyển. Do ma sát mãnh liệt với không khí nên nhiệt độ lên cực cao làm cho lớp vỏ màu trắng bạc của con tàu bị nung đỏ. Do nhiệt độ của lớp vỏ tàu con thoi tăng cao làm cho hiện tượng điện trong không khí xảy ra, kết quả là đường dây liên lạc bằng vô tuyến điện giữa Columbia với trung tâm chỉ huy bị đứt đoạn đến 16 phút. Đến khi còn cách mặt đất 50 km, tốc độ của tàu còn 10.800 km/giờ. Hai phút sau, khi còn cách mặt đất 38 km, vận tốc lúc đó là 7.680 km/giờ, các phi hành gia thực hiện lần bay nghiêng và lộn Tàu con thoi "Columbia" bay vào khoảng không bao la trên vũ trụ. 75 vòng lần cuối cùng, họ cho đóng kín toàn bộ các van của động cơ. Vào 10 giờ 20 phút ngày 14-4, dưới sự hộ tống của 2 chiếc máy bay khác, Columbia đã an toàn hạ cánh trên đường băng với vận tốc là 340 km/giờ. Thành công của Columbia đã làm cho người dân Mỹ vui mừng khôn tả, họ như đắm chìm trong nguồn hạnh phúc vô tận. Từ đó đến nay, Mỹ vẫn tiếp tục là người về đầu trong kỹ thuật không gian. Phải 7 năm sau ngày columbia bay vào vũ trụ, Liên Xô mới đưa con tàu thoi đầu tiên của mình vào vũ trụ. Đó là lúc 6 giờ sáng ngày 15-11-1988, tàu con thoi "Bão tuyết" đã rời khỏi trung tâm vũ trụ Zhukovsky phóng lên trời, 47 phút sau nó đi vào quĩ đạo theo kế hoạch đã vạch ra. Sau khi "du lịch" vòng quanh vũ trụ 3 giờ đồng hồ, nó đã an toàn bay về đúng theo dự định. Sau chuyến bay thử đó, "Bão tuyết" đã không bay nữa. Tuy nhiên năm 1989, nó được đưa đến Paris tham gia cuộc triển lãm hàng không vũ trụ quốc tế lần I, đến năm 1991 lại tham gia triển lãm tại Mỹ, từ đó đến nay, nó không còn thực hiện thêm chuyến bay nào nữa. Sau khi Liên Xô tan rã, ngành hàng không vũ trụ của Liên Xô cũng tuột dốc; sau đó hoàn toàn bị thế giới lãng quên, "Bão tuyết" đang đợi lệnh phóng vào không trung. 76 thay vào đó là sự thống lĩnh của Mỹ trên toàn cầu và sự chớm nở của Nhật Bản. Chiếc hỏa tiễn Trường Chinh 3 của Trung Quốc có thể chứng minh rằng ngành hàng không vũ trụ Trung Quốc đã bắt đầu từ thập niên 50 của thế kỷ 20. Năm 1958, từ trong hoang tàn đổ nát, Trung Quốc vừa bắt tay xây dựng đất nước đồng thời vừa cho tiến hành nghiên cứu chế tạo tên lửa vận chuyển. Năm 1965, Trung Quốc chính thức lập kế hoạch chế tạo vệ tinh nhân tạo và tiến hành nghiên cứu vệ tinh nhân tạo có tên Đông Phương hồng 1 và hỏa tiễn vận chuyển loại lớn Trường Chinh 1. Hỏa tiễn Trường Chinh 1 cuối cùng đã phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên Đông Phương hồng vào quĩ đạo Đại Tửu Tuyền vào ngày 24 tháng 9 năm 1970, lúc 21 giờ 35 phút giờ Bắc Kinh cuối cùng đã đáp ứng được sự mong mỏi bao lâu nay của nhân dân Trung Hoa. Sau đó là chiếc hỏa tiễn loại lớn Trường Chinh 2. Hỏa tiễn này có thể chở những vật nặng từ 2,5 đến 4 tấn. Ngày 8 tháng năm 1994, Trung Quốc lại một lần nữa thành công trong việc phóng hỏa tiễn vận chuyển kiểu mới có tên là Trường Chinh 3A, đồng thời đưa vệ tinh thăm dò vũ trụ Thực tiễn 4 vào quĩ đạo ấn định sẵn. 77 ĐOẠN ĐƯỜNG TRƯỜNG CHINH BI THƯƠNG NHƯNG VẺ VANG CỦA CHALLENGER Tai nạn thảm khốc nhất của ngành lịch sử hàng không vũ trụ: tàu con thoi Challenger của Mỹ sau khi rời mặt đất 73 giây đã nổ tung. Cho đến ngày nay, nhân dân Mỹ vẫn chưa thể quên được câu nói lúc sinh thời của phi hành gia Grissom, người gặp tai nạn trong phi thuyền Apollo 4: "Nếu chẳng may chúng tôi chết đi, các bạn hãy coi đó như một sự kiện bình thường; chúng tôi tham gia chương trình này vì biết rằng nó rất mạo hiểm. Các bạn đừng vì thế mà bỏ dở công trình..." . Lời nói của ông gợi cho chúng ta nhớ đến vụ tai nạn thảm khốc nhất trong lịch sử hàng không vũ trụ của nhân loại cách đây hơn 4 năm. 78 Trước khi bi kịch này xảy ra, dường như chẳng có điềm báo nào cả. Ngày 28-1-1986, bầu trời đẹp tuyệt vời. 8 giờ sáng, cả ngàn người đã tập trung cách bệ phóng 6,4 km, trong đó có đại biểu của 19 em học sinh bang Maryland, các em đến để tiễn cô giáo của chúng, cô Sharon Christine Mc Auliffe. Tháng 11-1984, Cục hàng không vũ trụ Hoa kỳ thông báo cần tuyển một giáo viên tham gia chuyến bay trong tàu con thoi. Cô Mc Auliffe 33 tuổi, đã vượt qua hơn 10.000 ứng viên. Sau khóa huấn luyện nghiêm khắc ở Trung tâm hàng không vũ trụ Houston, cô được yêu cầu giảng 2 tiết về kiến thức khoa học của hàng không vũ trụ cho học sinh cấp I, II vào ngày thứ tư trên chuyến bay của Vào giây thứ 73 sau khi được phóng đi, tàu con thoi Challenger đã nổ và bốc cháy. 79 tàu con thoi. Các học sinh còn có thể đặt câu hỏi với cô thông qua mạng chuyên dùng. Đúng 11 giờ 38 phút, chiếc Challenger được lệnh phóng lên. Người ta đã vỗ tay hoan hô, cổ vũ; trong số những người đến cổ vũ đó có cha mẹ, chồng, con gái, cả 19 em học sinh trường Concord của cô giáo "trên vũ trụ": cô Mc Auliffe. Tàu con thoi Challenger phóng lên không được thuận buồm xuôi gió. Giây thứ bảy, nó bắt đầu xoay, giây thứ 16, lưng tàu hướng xuống đất, thực hiện hoàn hảo quá trình thay đổi góc, giây thứ 24, năng lượng lực phóng của môtơ chủ giảm xuống còn 94% công suất theo đúng dự tính. Giây thứ 42, năng lượng môtơ chủ lại giảm suống 65%, hoàn toàn khớp với kế hoạch đã vạch ra. Việc giảm dần năng lượng là nhằm tránh cho vỏ ngoài phi thuyền bị bốc cháy do quá nóng, bởi lẽ khi tàu con thoi đi vào vùng đối lưu không đều của không khí thì "thân nhiệt" của tàu sẽ tăng đột ngột. Cho đến lúc đó, mọi việc đều diễn ra tốt đẹp, tốc độ bay lên đến 667 m/giây, và ở độ cao 8.000 m. Giây thứ 52, trung tâm chỉ huy ở mặt đất ra lệnh cho động cơ trở lại tốc độ ban đầu. Giây thứ 59, khi tàu con thoi lên đến độ cao 10.000m, nó tiếp cận với bức tường âm thanh (điểm tại đó tốc độ của máy bay bằng với tốc độ của sóng âm thanh và gây ra tiếng nổ lớn), nó gặp phải áp lực không khí rất lớn, năng lượng động cơ chủ đã tăng lên đến 104%, thiết bị trợ phóng đã đốt hết gần 450 tấn nhiên liệu thể rắn. Lúc đó, màn hình vi tính trên tàu con thoi và trung tâm chỉ huy trên mặt đất hiển thị nhiều dữ liệu, thông báo một điều: tất cả đều bình thường! Giây thứ 65, chỉ huy trưởng của Challenger đã báo cáo về Trái đất: "Lực 80