Vào ngày 4/10/1957, Liên Xô đã phóng thành công Sputnik 1, vệ tinh đầu tiên trên thế giới đã bay quanh Trái đất trong 21 ngày. Chưa đầy một tháng sau, Liên Xô tiếp tục phóng vệ tinh Sputnik 2, tiếp tục nâng cao vị thế dẫn đầu của quốc gia này trong công nghệ hàng không vũ trụ so với phần còn lại của thế giới. Trong khi đó, Mỹ vẫn chưa thể tiến hành các chuyến bay lên quỹ đạo, vì chương trình công nghệ tên lửa của họ chủ yếu tập trung vào việc phát triển tên lửa quân sự.
Trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh, nhiều người bắt đầu cảm thấy danh tiếng siêu cường công nghệ của Mỹ không bao giờ có thể phục hồi.
Mọi chuyện đã thay đổi khi Mỹ phóng thành công vệ tinh Explorer 1 đầu tiên của họ lên quỹ đạo vào ngày 31/1/1958. Sự kiện này đã cứu vãn uy tín khoa học và kỹ thuật của Mỹ, cũng như mang lại cho họ chỗ đứng trong cuộc đua vũ trụ. Nhưng có lẽ ít người biết đến công lao của Mary Sherman Morgan, người phụ nữ thầm lặng đã phát minh ra nhiên liệu tên lửa hydyne, làm cho tên lửa của Mỹ có đủ sức mạnh để đưa vệ tinh Explorer 1 bay vào vũ trụ.
Morgan sinh ra trong một gia đình nông dân đông con và nghèo khó ở Ray, bang North Dakota (Mỹ) vào năm 1921. Những năm tháng đầu đời của bà chìm đắm trong công việc nhà và đồng áng, đến nỗi bà không được đi học cho đến năm 9 tuổi. Vượt qua mọi khó khăn, bà luôn nỗ lực trong học tập và thi đậu vào chuyên ngành hóa học tại một trường đại học nhỏ ở bang Ohio. Tuy nhiên, vì áp lực phải đóng góp cho cuộc Chiến tranh Thế giới lần Thứ hai và vấn đề tài chính cá nhân, bà đã bỏ dở việc học để làm việc tại một nhà máy vũ khí ở gần đó.
Sau chiến tranh, Morgan bắt đầu làm việc tại Công ty North American Aviation của Mỹ chuyên thiết kế động cơ tên lửa. Trong khoảng thời gian này, bà không chỉ phải đối mặt với định kiến xã hội đối với phụ nữ, mà còn là nhân viên duy nhất làm việc trong phòng kỹ thuật của công ty mà không có bằng đại học. Tuy nhiên, chính tại đây, bà đã sáng chế ra nhiên liệu tên lửa hydyne trong điều kiện làm việc cực kỳ khó khăn và gian khổ.
Vào thời điểm đó, nước Mỹ đã chiêu mộ thành công nhà khoa học Werner von Braun, người chịu trách nhiệm phát triển tên lửa V2 có khả năng bay xa hơn 300km cho Đức quốc xã trong Thế chiến Thứ hai. Quân đội Mỹ hy vọng Braun sẽ nâng cao hiệu suất công nghệ tên lửa của họ.
Ngay từ lúc nhỏ, Braun đã ấp ủ ước mơ chinh phục không gian và ông đặt mục tiêu đưa tên lửa Jupiter C của Mỹ lên quỹ đạo với động cơ A-7, được cải tiến từ động cơ của tên lửa V2. Braun và các cộng sự sử dụng hỗn hợp ethanol + nước làm nhiên liệu và oxy lỏng (gọi là lox) làm chất oxy hóa để vận hành động cơ A-7. Mặc dù hỗn hợp nhiên liệu này tạo ra lực đẩy khá mạnh, nhưng nó cũng chỉ đủ khả năng đưa tên lửa đi được 93,1% quãng đường bay lên quỹ đạo quanh Trái đất.
Trong bối cảnh đó, quân đội Mỹ đã nhờ đến sự trợ giúp của Công ty North American Aviation. Tại đây, Morgan nổi tiếng với khả năng tính toán lý thuyết phức tạp, vì vậy bà được giao nhiệm vụ khó khăn là tìm ra một loại nhiên liệu tốt hơn cho tên lửa nhưng không thay đổi bất kỳ khía cạnh nào trong thiết kế của động cơ. Bà trở thành người đứng đầu bộ phận kỹ thuật của dự án.
Trên tờ Chemistry World, Brian Cantwell, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Stanford (Mỹ) đã liệt kê một số yêu cầu hóa học mà loại nhiên liệu mới cần phải đáp ứng để tăng xung lực đẩy cho tên lửa. Ông nhấn mạnh đến vấn đề kiểm soát nhiệt độ. Đây là một thách thức lớn hơn vào những năm 1950 khi tên lửa chủ yếu được chế tạo từ thép nên dễ bị nóng chảy hơn so với hợp kim niken chịu nhiệt cao ngày nay. Động cơ tên lửa tự làm mát bằng cách luân chuyển liên tục nhiên liệu qua động cơ và vòi phun, do đó nhiên liệu cũng cần phải là một chất làm mát hiệu quả.
Cantwell mô tả nhiệm vụ Morgan được giao là “một cuộc tìm kiếm vô cùng khó khăn khi số lượng các loại nhiên liệu và chất oxy hóa vào thời điểm đó khá hạn chế”.
Hydrazine tinh khiết là một loại nhiên liệu mạnh gốc nitơ, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ đóng băng tương đối cao, khoảng 2°C. Điều này nghĩa là ở nhiệt độ thấp hơn 2°C, hydrazine sẽ bắt đầu kết tinh và không thể sử dụng được dưới dạng nhiên liệu lỏng. Vì vậy, Liên Xô đã phát triển loại nhiên liệu dimethyl hydrazine không đối xứng (UDMH) với công suất tương đương nhưng điểm đóng băng thấp hơn. Tuy nhiên, tỷ trọng của UDMH không phù hợp với dung tích bình chứa nhiên liệu của động cơ A-7.
Khi nhận ra chưa có loại nhiên liệu sẵn có nào có thể hoạt động cùng với oxy lỏng để cung cấp thêm năng lượng cho động cơ A-7, Morgan bắt đầu tìm kiếm các hợp chất có thể trộn lẫn với UDMH để tăng cả tỷ trọng cũng như hiệu suất của nó.
Sau nhiều thí nghiệm, cuối cùng Morgan đã tìm ra hợp chất diethylenetriamine (DETA) đáp ứng đủ các yêu cầu cần thiết. Bà cũng phát hiện hỗn hợp UDMH và DETA theo tỷ lệ 60:40 tạo ra lực đẩy mạnh nhất cho tên lửa. Ban đầu, bà dự định đặt tên cho loại nhiên liệu mới là “bagel” (bánh mì tròn) – một tên gọi khá vui nhộn. Nhưng quân đội Mỹ với tư duy nghiêm túc hơn đã đặt lại tên cho nó là “hydyne”.
Báo chí đưa tin về vụ phóng vệ tinh nhân tạo Explorer 1 chứa đầy những bức ảnh về Braun, người được ca ngợi rộng rãi là nhà phát minh ra tên lửa giúp phóng vệ tinh đầu tiên của Mỹ. Nhưng tên lửa của ông sẽ không bao giờ đến được quỹ đạo nếu không có nhiên liệu của Morgan. Ngay cả trong số các chuyên gia hàng không vũ trụ của Mỹ, hầu như không ai biết đến bà. Một phần nguyên nhân có thể là do tính bảo mật của dự án.
Trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh, các dự án quân sự và không gian thường được bảo mật, và việc công nhận những đóng góp cá nhân, đặc biệt là của phụ nữ, thường bị bỏ qua. Điều này càng khó khăn hơn khi Morgan không có bằng cấp chính thức để chứng minh cho khả năng và những đóng góp của mình. Tuy nhiên, điều đó không thể xóa nhòa đi sự thật rằng Morgan là một nhân vật quan trọng trong lịch sử khoa học tên lửa, người đã phát triển loại nhiên liệu cần thiết giúp Mỹ đạt được thành công lớn trong cuộc đua không gian.
Trong những năm sau khi Morgan qua đời, con trai của bà đã viết một vở kịch có tựa đề Rocket Girl (Cô gái tên lửa) vào năm 2008, sau đó xuất bản một cuốn sách cùng tên vào năm 2013 kèm theo phụ đề “Câu chuyện về Mary Sherman Morgan: Nhà khoa học nữ tiên phong về tên lửa của Mỹ”. Những tác phẩm này đã kể lại một cách chân thực câu chuyện về cuộc đời của Morgan, tìm cách đưa bà ra khỏi bóng tối của sự lãng quên và công nhận những đóng góp đáng kể của bà cho khoa học và kỹ thuật.
Cuộc đời của Morgan là một câu chuyện đầy cảm hứng về sự cống hiến và quyết tâm, vượt qua những định kiến của xã hội. Nó cũng nhắc nhở chúng ta rằng những thành tựu lớn thường đến từ những nỗ lực thầm lặng và sự kiên trì không ngừng nghỉ.
Theo Chemistry World