Sputnik hoạt động như thế nào

Vào ngày 4 tháng 10 năm 1957, Liên Xô (USSR) đã phóng một quả bóng nhôm có đường kính nhỏ hơn 2 feet lên quỹ đạo. Điều này đặt ra một loạt các sự kiện đã thay đổi thế giới của chúng ta mãi mãi. Thiết bị đơn giản đã đánh dấu một kỷ nguyên công nghệ mới. Nó cũng làm lung lay niềm tin của người dân Mỹ, những người vào thời điểm đó tin rằng quốc gia của họ là quốc gia có nền khoa học tiên tiến nhất trên thế giới.

Thiết bị đó là Sputnik, vệ tinh nhân tạo đầu tiên . Nó không có nhiều thứ để xem và không có bất kỳ tính năng hoặc chức năng nâng cao nào. Nhưng nó đã đánh dấu lần đầu tiên con người đưa một cấu trúc nhân tạo vào quỹ đạo quanh Trái đất . Và nó cũng chứng minh rằng Liên Xô, kẻ thù trong Chiến tranh Lạnh của Hoa Kỳ, đã phát triển một hệ thống tên lửa đạn đạo xuyên lục địa ( ICBM). Một hệ thống như vậy có thể đưa các đầu đạn hạt nhân tới các mục tiêu ở phía bên kia thế giới từ Liên Xô. Nó khiến ưu thế trên không trước đây của Mỹ trở nên lỗi thời.

Vì vệ tinh phát đi tín hiệu vô tuyến đơn giản lặp đi lặp lại, những người đam mê radio nghiệp dư trên khắp thế giới có thể nghe vật thể nhỏ này phát ra tiếng bíp khi nó quay quanh Trái đất. Không thể phủ nhận thành tựu của Liên Xô. Bằng chứng là có sẵn cho bất kỳ ai có đài phát thanh ham muốn.

Sự ra mắt của Sputnik chịu trách nhiệm về nhiều thứ. Khoảng cách tên lửa được nhận thấy đã thúc đẩy chính phủ Mỹ đẩy nhanh các chương trình tên lửa tấn công và phòng thủ. Nó cũng khởi động cuộc chạy đua không gian - một giai đoạn cạnh tranh mà Liên Xô và Hoa Kỳ cố gắng trở thành những người đầu tiên đạt được những dấu mốc quan trọng trong khám phá không gian. Nó thậm chí còn gián tiếp chịu trách nhiệm cho việc tạo ra Internet. Điều đó thật đáng kinh ngạc đối với một thiết bị thô sơ như vậy.

Bỏ lỡ những cơ hội

Một nhóm kỹ sư và nhà khoa học do nhà khoa học tên lửa người Đức Werner von Braun dẫn đầu tin rằng họ có thể đã phóng vệ tinh đầu tiên lên đến một năm trước khi Sputnik ra mắt. Thay vào đó, chính phủ Hoa Kỳ đã quyết định đầu tư vào thiết kế của một đội cạnh tranh. Nếu chính phủ hỗ trợ nhóm của von Braun, cuộc chạy đua không gian có thể đã rất khác [nguồn: Nova ].

1. Lịch sử của Sputnik
2. Vệ tinh Sputnik
3. Ảnh hưởng của Sputnik

Lịch sử của Sputnik gắn liền với lịch sử của ngành khoa học chế tạo tên lửa . Khoa học tên lửa bắt đầu phát triển mạnh mẽ giữa Thế chiến thứ nhất và Thế chiến thứ hai. Vào cuối Thế chiến thứ nhất, Đức buộc phải tuân thủ Hiệp ước Versailles , trong đó có những điều cấm Đức chế tạo pháo. Các quan chức quân đội Đức cảm thấy rằng tên lửa mang theo chất nổ có tiềm năng thay thế pháo binh. Hiệp ước Versailles không đề cập đến tên lửa.

Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, tên lửa đóng một vai trò nhỏ trong kế hoạch của Đức. Hitler đã hy vọng các cuộc tấn công bằng tên lửa vào các thành phố sẽ khiến các nước hoảng sợ và phục tùng yêu cầu của Đức. Mặc dù Đức đã sử dụng tên lửa trong một số cuộc tấn công, nhưng họ đã không đạt được thành tích như mong đợi. Nhưng giai đoạn này đã được thiết lập cho những bước phát triển tiếp theo trong ngành chế tạo tên lửa.

Cả Hoa Kỳ và Liên Xô đều bắt đầu quan tâm đến việc chế tạo tên lửa. Một số kỹ sư người Đức, bao gồm cả Werner von Braun, đã đầu hàng Hoa Kỳ với hy vọng tiếp tục nghiên cứu. Trong khi đó, Liên Xô bắt đầu chương trình chế tạo tên lửa của riêng mình.

Theo nhiều cách, các chương trình tên lửa ở Liên Xô và Hoa Kỳ diễn ra song song. Cả hai quốc gia đều mong muốn phát triển các loại tên lửa tiên tiến nhất trên thế giới. Và cả hai quốc gia đều tập trung vào các ứng dụng quân sự của tên lửa hơn bất kỳ thứ gì khác. Ở cả Liên Xô và Hoa Kỳ, các ứng dụng khoa học cho tên lửa sẽ trượt qua các vết nứt nếu không có một vài cá nhân tận tâm.

Ở Liên Xô, những cá nhân này bao gồm Mikhail Klavdievich Tikhonravov và Sergei Pavlovich Korolev. Tikhonravov tốt nghiệp Học viện Không quân Liên Xô và là chuyên gia về khoa học tên lửa. Ông là người chịu trách nhiệm về nhiều tiến bộ về tên lửa nhiều tầng ở Liên Xô. Tên lửa nhiều tầng giúp tên lửa có thể bay tới quỹ đạo. Korolev là một trong những người sáng lập chương trình vũ trụ của Liên Xô. Ông rất thành thạo trong việc tận dụng các mối quan hệ chính trị để giúp tài trợ cho chương trình không gian. Ông cũng hiểu tầm quan trọng chính trị của việc đánh bại Hoa Kỳ vào vũ trụ.

Tikhonravov và Korolev đều lãnh đạo các nhóm đã giúp phát triển chương trình Sputnik. Tikhonravov tập trung chủ yếu vào việc thiết kế một tên lửa nhiều tầng có thể đạt đến quỹ đạo Trái đất . Khái niệm rất đơn giản: khi giai đoạn đầu tiên của tên lửa đạt đến tốc độ tối đa, tên lửa sẽ rời khỏi nó và giai đoạn thứ hai sẽ khai hỏa. Tên lửa sẽ phát triển dựa trên tốc độ của nó, thậm chí còn nhanh hơn. Khi giai đoạn thứ hai đạt đến đỉnh điểm, tên lửa sẽ rời khỏi nó và giai đoạn thứ ba sẽ khai hỏa. Korolev cũng đóng vai trò quan trọng trong nhiều quyết định thiết kế. Một số quyết định đó có động cơ chính trị. Ví dụ, vào năm 1955, Tổng thống Hoa Kỳ Eisenhower tuyên bố rằng Hoa Kỳ sẽ phóng một vệ tinhtrong Năm Địa vật lý Quốc tế (IGY). IGY kéo dài từ tháng 7 năm 1957 đến tháng 12 năm 1958. Ngay sau thông báo của Eisenhower, một quan chức Liên Xô nói rằng Liên Xô cũng sẽ phóng một vệ tinh trong IGY. Korolev đã phải chịu áp lực chính trị để đánh bại người Mỹ vào vũ trụ.

Trong khi Liên Xô đã lên kế hoạch phóng vệ tinh nghiên cứu khoa học lên quỹ đạo, quá trình thiết kế và sản xuất đã kéo dài. Để đảm bảo rằng Liên Xô đã phóng vệ tinh của mình trước, Korolev quyết định chế tạo một vệ tinh nhỏ hơn, đơn giản hơn nhiều. Kết quả là Sputnik, một thiết bị hơi thô sơ vẫn đáp ứng được định nghĩa về vệ tinh nhân tạo.

Nhóm của Korolev biết rằng để đưa một vệ tinh lên trước người Mỹ, nó sẽ phải nhỏ và không phức tạp. Một vệ tinh nặng hơn sẽ đòi hỏi những tiến bộ hơn nữa trong tên lửa để đạt được tốc độ cần thiết để đạt được quỹ đạo. Người Liên Xô đã phải tạo ra một thiết bị đơn giản hơn nhưng không quá nặng.

Sputnik có đường kính 22,8 inch (58 cm) và nặng 183,9 pound (83,6 kg). Nhóm của Korolev đã chế tạo quả cầu từ hai bán cầu nhôm, mỗi bán cầu chỉ dày 2 mm. Họ gắn hai ăng-ten vào vệ tinh. Họ đánh bóng bề mặt của vệ tinh để dễ phát hiện hơn bằng kính thiên văn quang học .

Bên trong vệ tinh có một máy phát vô tuyến đơn giản và một bộ pin bạc kẽm . Đài phát đi một loạt tiếng bíp lặp đi lặp lại. Mục đích của việc truyền tin này là để cung cấp bằng chứng cho phần còn lại của thế giới rằng Liên Xô đã thành công trong việc phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên. Nhiều nhà điều hành vô tuyến tự hỏi liệu tiếng bíp có ý nghĩa gì nữa không, và các lý thuyết trải dài từ các bài đọc điều hướng đơn giản đến các ứng dụng nham hiểm hơn, chẳng hạn như thông tin gián điệp. Trên thực tế, việc truyền sóng vô tuyến chỉ có thể cho người nghe trên Trái đất biết nhiệt độ bên trong vệ tinh.

Vệ tinh cũng có một số cơ chế đơn giản khác bên trong nó. Có một chiếc quạt sẽ tự động bật nếu nhiệt độ bên trong vệ tinh vượt quá 86 độ F (30 độ C). Các kỹ sư đổ đầy nitơ vào vệ tinh cho đến khi nó có áp suất bên trong là 1,3 atm. Họ đã lắp đặt các công tắc khác nhau kích hoạt tùy thuộc vào sự thay đổi của áp suất hoặc nhiệt độ. Khi được kích hoạt, các thiết bị chuyển mạch sẽ thay đổi các tín hiệu do Sputnik gửi đi, giúp cho bộ phận kiểm soát mặt đất của Liên Xô biết được những gì đang diễn ra bên trong vệ tinh.

Các kỹ sư đã gắn Sputnik vào xe phóng R-7 đặc biệt. Hệ thống của Sputnik được kích hoạt khi tách khỏi xe. Tên lửa R-7 có hai giai đoạn và nặng hơn 272 tấn trước khi phóng (không tính nhiên liệu, nó chỉ nặng 22 tấn). Nó sử dụng dầu hỏa T-1 làm nhiên liệu và oxy lỏng làm chất oxy hóa. Vệ tinh Sputnik nằm trên đỉnh tên lửa, được đặt trong một vỏ bọc đặc biệt mà tên lửa sẽ phóng khi đạt quỹ đạo.

Tên lửa là phiên bản rút gọn của ICBM quân sự. Nó không có hệ thống điều khiển từ xa và chỉ hoạt động bằng con quay hồi chuyển đã được hiệu chuẩn . Các con quay hồi chuyển đã giúp tên lửa thực hiện các điều chỉnh trong quá trình bay để duy trì hướng bay của nó. Không có cách nào để kiểm soát mặt đất ảnh hưởng đến đường bay của tên lửa. Trên thực tế, không có hệ thống theo dõi hoạt động nào trên tên lửa - Liên Xô phải theo dõi quá trình hoạt động của Sputnik bằng radar và kính viễn vọng mặt đất.

Rơi tự do

Năm 1687, Ngài Isaac Newton đưa ra lý thuyết rằng tốc độ là yếu tố quan trọng nhất để có được quỹ đạo. Ông đã minh họa khái niệm này bằng một thí nghiệm suy nghĩ: Hãy tưởng tượng một khẩu đại bác trên đỉnh một ngọn núi cao. Bạn nhắm khẩu đại bác về phía chân trời. Khi bạn bắn đại bác, trọng lực kéo viên đạn pháo đi xuống cho đến khi nó tiếp xúc với mặt đất. Nếu bạn sử dụng nhiều thuốc súng hơn, viên đạn thần công sẽ di chuyển nhanh hơn và đi xa hơn. Với đủ thuốc súng, bạn có thể bắn súng thần công nhanh đến mức nó phù hợp với tốc độ Trái đất cong xuống. Quả cầu thần công sẽ rơi vĩnh viễn theo đường cong của Trái đất cho đến khi lực cản của không khí làm chậm nó. Trong môi trường không có lực cản của không khí, nó sẽ rơi mãi mãi, quay quanh Trái đất.

Không quá lời khi nói rằng sự ra mắt của Sputnik đã tạo ra một cuộc cách mạng trên thế giới. Đặc biệt, Hoa Kỳ cảm thấy áp lực phải đẩy mạnh nghiên cứu và phát triển trong các ngành từ chế tạo tên lửa , phát triển quân sự đến khoa học máy tính . Mặc dù có khả năng Mỹ sẽ đầu tư mạnh vào những lĩnh vực này nếu có đủ thời gian, Sputnik đã đưa tất cả những điều đó vào tiến độ nhanh.

Một lý do khiến Mỹ phải nhanh chóng phản ứng trước vụ phóng là để lấy lại niềm tin của người dân. Kể từ khi bắt đầu Chiến tranh Lạnh, người dân Hoa Kỳ đã tin rằng họ đang sống trong một quốc gia tiên tiến nhất hành tinh. Khi Liên Xô tuyên bố phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên trên thế giới , người Mỹ đã rất sửng sốt.

Trong khi ý nghĩ tụt hậu so với Liên Xô trong việc khám phá không gian đang gây khó khăn, một ý tưởng khác còn gây lo lắng hơn. Nếu Liên Xô phát hiện ra cách phóng vệ tinh vào không gian, họ cũng có thể bắn một tên lửa mang đầu đạn tàn khốc vào Hoa Kỳ từ khắp nơi trên địa cầu. Ưu thế của Không quân Hoa Kỳ sẽ không còn giúp Hoa Kỳ chiếm thế thượng phong trong bất kỳ cuộc xung đột nào trong tương lai.

Tổng thống Hoa Kỳ Dwight Eisenhower biết về Sputnik trước khi phóng. Ông và phần còn lại của chính phủ Hoa Kỳ đã đánh giá thấp tác động của việc phóng vệ tinh đối với người dân Hoa Kỳ. Dự án vệ tinh đầu tiên của Hoa Kỳ cũng không giúp khích lệ tinh thần của người Mỹ. Vệ tinh được gọi là Vanguard. Nó có thể thu thập dữ liệu khoa học và truyền thông tin trở lại Trái đất , khiến nó phức tạp hơn nhiều so với Sputnik. Thật không may, phương tiện tên lửa của Vanguard gặp sự cố lớn khi phóng và vệ tinh bị phá hủy. Vài tháng sau, nhóm kỹ sư của Werner von Braun đã phóng thành công Explorer I. Cuộc đua không gian đã bắt đầu.

Vào cuối những năm 1950, máy tính rất hiếm. Chỉ có một số siêu máy tính được đặt tại các viện nghiên cứu và trường đại học khác nhau. Eisenhower nhận ra sự cần thiết phải bảo vệ thông tin có trong các hệ thống máy tính khác nhau. Nếu Liên Xô bắn một tên lửa và đánh trúng một trung tâm máy tính, tất cả thông tin đó sẽ bị mất. Ông chỉ định các quan chức xem xét một cách để kết nối các siêu máy tính này với nhau thành một mạng lưới để thông tin không còn tập trung trong các túi nhỏ trên toàn quốc. Cuối cùng, mạng lưới siêu máy tính này đã phát triển thành thứ mà chúng ta gọi là Internet . Theo một cách nào đó, một vệ tinh của Liên Xô chịu trách nhiệm về trang Web bạn đang đọc lúc này.

Trong khi thành công của Sputnik có nghĩa là Hoa Kỳ đã tụt lại phía sau Liên Xô khi bắt đầu cuộc chạy đua không gian , nhưng cuối cùng Mỹ đã vượt qua Liên Xô. Liên Xô đã thành công trong việc phóng người đàn ông đầu tiên và người phụ nữ đầu tiên lên quỹ đạo. Nhưng Mỹ là quốc gia duy nhất thành công trong việc đưa các phi hành gia lên mặt trăng. Trong khi Sputnik đánh dấu sự khởi đầu của cuộc chạy đua không gian, thì cuộc đổ bộ lên mặt trăng của Apollo 11 là dấu chấm hết cho cuộc đua này.

Điều gì đã xảy ra với Sputnik

Sputnik không có ý định tồn tại trong một thời gian dài. Bộ pin của nó có tuổi thọ chỉ vài tuần. Sau hơn ba tuần trên quỹ đạo, pin của vệ tinh bị lỗi. Vệ tinh tiếp tục quay quanh Trái đất 1.440 lần trong 92 ngày. Vào ngày 4 tháng 1 năm 1958, Sputnik bốc cháy khi quay trở lại bầu khí quyển của Trái đất [nguồn: Russian Space Web ].

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn