Lịch sử của tên lửa

Con người đã tiến hành các thử nghiệm liên quan đến nguyên lý hoạt động của tên lửa từ hàng nghìn năm trước. Trong một thí nghiệm vào năm 400 trước Công nguyên, Archytas – nhà triết học và toán học người Hy Lạp – đã trình diễn một thiết bị có khả năng bay nhờ lực đẩy phản lực. Đó là một con chim bồ câu bằng gỗ, sử dụng hơi nước bị nén lại và thoát ra để bay.

Khoảng 300 năm sau đó, Hero xứ Alexandria – một nhà phát minh người Hy Lạp – đã thiết kế aeolipile, một thiết bị hình cầu đặt trên một nồi nước sôi. Hơi nước theo ống dẫn đi vào bên trong quả cầu và thoát ra ngoài qua hai vòi phun hình chữ L đặt ở hai phía đối diện trên quả cầu. Luồng hơi nước thoát ra tạo lực đẩy phản lực làm quả cầu quay.

Những bước phát triển tiếp theo trong công nghệ tên lửa sơ khai diễn ra vào thế kỷ thứ 9, khi người Trung Quốc cổ đại chế tạo thành công thuốc súng, một hỗn hợp của diêm tiêu (kali nitrat), lưu huỳnh và than củi. Họ lần đầu tiên sử dụng “hỏa thương bay”, một loại tên lửa thuốc súng để chống lại đế quốc Mông Cổ vào thế kỷ 13.

Đến thế kỷ 16, tên lửa dưới dạng vũ khí thường xuyên được sử dụng trong các cuộc giao tranh quân sự ở châu Á và châu Âu cũng như trong các màn bắn pháo hoa. Một số nhà nghiên cứu bắt đầu suy nghĩ đến tiềm năng ứng dụng của các tên lửa. Nổi bật trong số đó là kỹ sư quân sự người Áo Conrad Haas, người đã viết một chuyên luận về công nghệ tên lửa, bao gồm cả tên lửa có người lái.

Một thế kỷ sau, Kazimierz Siemienowicz, một vị tướng phục vụ trong quân đội của Khối thịnh vượng chung Ba Lan-Litva, đã xuất bản cuốn sách “The Complete Art of Artillery” (Nghệ thuật pháo binh hoàn chỉnh). Trong đó, ông đã công bố bản thiết kế về tên lửa nhiều tầng. Ý tưởng của ông đã trở thành nền tảng công nghệ cho các tên lửa bay vào không gian vũ trụ sau này. Ngoài ra, Siemienowicz cũng đề xuất hệ thống cánh hình tam giác để giữ ổn định cho đường bay của tên lửa quân sự vào thời điểm đó.

Năm 1687, nhà bác học người Anh Isaac Newton đã công bố ba định luật chuyển động, đặt nền móng cơ bản cho cơ học cổ điển. Trong đó, định luật thứ ba đề cập đến hiện tượng phản lực có cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều với lực tác động. Đây là tiền đề giúp con người hiểu rõ cách thức hoạt động của tên lửa dưới góc độ khoa học.

Sự phát triển song song của khoa học và kỹ thuật đã góp phần vào sự hoàn thiện của tên lửa sau này. Đầu thế kỷ 19, nhà phát minh người Anh William Congreve đã thử nghiệm nhiều thiết kế mới cho tên lửa quân sự, và cuối cùng ông đã sáng chế ra loại tên lửa Congreve nặng 27kg với các bộ phận điều hướng, giúp người dùng có khả năng kiểm soát đường bay của tên lửa ở một mức độ nào đó. Cả người Mỹ và người Anh đều sử dụng tên lửa Congreve trong cuộc chiến vào năm 1812.

Trong khi đó, nhà khoa học viễn tưởng người Pháp Jules Verne (1828-1905) đã hình dung ra một loại súng khổng lồ có khả năng bắn khoang chứa làm bằng nhôm mang theo các phi hành gia lên Mặt trăng vào năm 1865. Hơn một thế kỷ sau, con người đã chính thức bay lên Mặt trăng trong sứ mệnh Apollo 8 vào năm 1968. Mặc dù Verne không hoàn toàn mô tả tên lửa ở dạng hiện đại trong tác phẩm “From the Earth to the moon” (từ Trái đất đến Mặt trăng), nhưng tầm nhìn của ông đã có ảnh hưởng không nhỏ đối với những người tiên phong trong lĩnh vực chế tạo tên lửa.

Trong kỷ nguyên hiện đại, các nhà sử học về du hành vũ trụ thường công nhận ba người là cha đẻ của tên lửa. Họ đã có công lao không nhỏ trong sự phát triển của tên lửa mà chúng ta biết đến ngày nay.

Đầu tiên là nhà khoa học người Nga Konstantin E. Tsiolkovsky (1857-1935). Ông đã công bố “phương trình tên lửa” vào năm 1903. Phương trình này liên quan đến mối quan hệ giữa tốc độ và khối lượng tên lửa, cũng như tốc độ khí thoát ra khỏi ống xả của hệ thống nhiên liệu.

Thứ hai là nhà vật lý người Mỹ Robert Goddard (1882-1945), người đã phóng tên lửa nhiên liệu lỏng đầu tiên hoạt động bằng xăng và oxy lỏng lên bầu trời vào năm 1926.

Cuối cùng là kỹ sư Hermann Oberth (1894-1989). Ông sinh ra ở Romania và sau đó làm việc cho Đức quốc Xã. Các nghiên cứu của ông về tên lửa nhiều tầng lần đầu tiên được sử dụng cho các cuộc tấn công của Đức quốc Xã vào nước Anh bằng tên lửa A4, hoặc tên lửa V2.

Sau Thế chiến II, một số nhà khoa học tên lửa của Đức quốc Xã đã di cư sang cả Liên Xô và Mỹ, hỗ trợ các quốc gia đó trong cuộc chạy đua vào không gian trong thập niên 1960. Người nổi tiếng nhất trong số những kỹ sư này là Wernher Von Braun. Sau khi di cư đến Mỹ, ông trở nên nổi tiếng với vai trò lãnh đạo dự án thiết kế tên lửa Saturn V giúp đưa con người lên Mặt trăng và phổ biến du hành vũ trụ thông qua các tác phẩm của hãng phim Walt Disney.

Năm 1957, Liên Xô đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên Sputnik 1 vào vũ trụ. Đây là sự kiện con người lần đầu tiên sử dụng một tên lửa để đưa một thứ gì đó vào trong không gian. Một năm sau, Mỹ sử dụng tên lửa quân sự Jupiter-C để đưa vệ tinh Explorer 1 lên quỹ đạo.

Năm 1961, nhà du hành vũ trụ người Nga Yuri Gagarin trở thành người đầu tiên bay vào vũ trụ nhờ lực đẩy của tên lửa Vostok-K.

Để thực hiện mục tiêu trở thành quốc gia đầu tiên bay đến Mặt trăng, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đã phát triển tên lửa Saturn V, cao 110m, gồm ba tầng. Tầng cuối cùng tạo ra lực phóng đủ mạnh để thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái đất. Tên lửa này đã thực hiện thành công sáu nhiệm vụ hạ cánh trên Mặt trăng từ năm 1969 đến năm 1972.

Ngày nay, con người sử dụng các tên lửa để đưa tàu vũ trụ ra khỏi Trái đất trong các chuyến thám hiểm không gian sâu trong hệ Mặt trời, đưa các vệ tinh lên quỹ đạo thấp của Trái đất hoặc vận chuyển hàng hóa đến Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Các phi hành gia giờ đây có thể thường xuyên di chuyển đến và đi từ phòng thí nghiệm trên quỹ đạo để thực hiện các nghiên cứu trong môi trường vi trọng lực.

Công nghệ tên lửa đang thay đổi một cách nhanh chóng trong ngành công nghiệp vũ trụ tư nhân. SpaceX và Blue Origin là hai trong số những công ty tiên phong sử dụng tên lửa tự hạ cánh và có khả năng thu hồi. Các công ty đang phóng nhiều vệ tinh trên một tên lửa duy nhất, khi công nghệ vệ tinh tiếp tục được cải thiện và thu nhỏ. Tên lửa ngày càng nhẹ và có độ bền cao thông qua công nghệ in 3D. Chúng cũng sử dụng nhiên liệu hiệu quả hơn và sở hữu hệ thống trí thông minh nhân tạo (AI) hiện đại. Du lịch vũ trụ có thể là xu hướng đáng chú ý trong những năm sắp tới, mặc dù hiện tại nó chủ yếu chỉ giới hạn trong giới siêu giàu.