Tìm Hiểu

I- Trung tâm phóng phi thuyền và các cấu trúc.

1/ Trung Tâm.

Trung tâm này trứơc kia có tên là Cape Canaveral dịch nghĩa từ tiếng I-Pha-Nho Cabo Cañaveral. Đây là phần đất của đảo Merrit Island thuộc Florida. Việc chọn nơi đây làm trung tâm phóng hỏa tiễn thí nghiệm quân sự hay các phi vụ không gian là có một nguyên cớ về vật lý và toán học, địa lý và an sinh cho cộng đồng.

Theo vật lý, khi một vật được ném ra từ một vật khác đang chuyển động với vận tốc vo thì vật được ném sẽ có vật tốc đầu là vo. Phương trình chuyển động của hỏa tiễn tương đối với trái đất cũng chỉ là phương trình tổng quát. Nếu h là cao độ, t là thời gian chuyển động, g là gia tốc tổng hợp[1] của hỏa tiễn, trái đất và các thiên thể, lại có vận tốc đầu là v_o chính là vận tốc của trái đất và nếu chọn gốc chuyển động là nơi phóng, phương trình ấy sẽ là:

h = ½ g t²  +  vot   (1)

Vận tốc tức thời Vtt của hỏa tiễn lúc đạt tiêu chuẩn để vào quỹ đạo là đạo hàm của phương trình (1) nên vân tốc ấy là:

Vtt = g t  +  vo 

Nhìn vào đây ta thất vo quan trọng như thế nào.

Bây giờ ta khảo sát vo tại các điểm khác nhau trên trái đất.

Theo toán học, một vật có chuyển động tròn đều là nó quay đều, cách một điểm cố định là tâm. Ta quan sát một chuyển động đều trên vòng tròn có bán kính R. Gọi T là thời gian mà chuyển động lập ra một chu kỳ và vận tốc góc là w.

Ta có:         

Ta lại gọi vận tốc dài hay còn gọi là vận tốc tiếp tuyến là V.

V được định bởi công thức:

V= R.w (tích số của R và w)

Hay nói khác đi thì vận tốc này tỉ lệ thuận theo bán kính. Như vậy, nếu có cùng vận tốc góc và bán kính càng lớn thì vận tốc tiếp tuyến càng cao.

Bây giờ ta lại xét về địa lý. Vì hỏa tiễn được phóng tại trái đất, nên vận tốc quay của nó có ảnh hửơng đến vận tốc của hỏa tiễn[2]. Vận tốc này nhanh nếu được phóng cùng chiều quay của trái đất; như vậy hỏa tiễn phải được phóng về phương đông để có cùng chiều quay với trái đất từ tây sang đông. Nếu vận tốc trái đất nơi phóng càng nhanh thì hỏa tiễn có lợi làm vận tốc vo của nó cũng nhanh theo nên dễ thoát khỏi hấp lực trái đất. (Nếu phóng ngược lại thì phương trình là h = ½ g t²  -  vot). Trái đất là một thiên thể quay đều quanh một trục, vậy tại mỗi điểm trên trái đất đều có chuyển tròn đều cùng có vận tốc góc như nhau w.

Nhìn vào hình vẽ dưới đây, ta xét chuyển động của 2 điểm A và B; A tại ngay xích đạo và B là một điểm nằm trên vĩ tuyến x nào đó. Khi trái đất quay, A và B cùng vẽ nên 2 vòng tròn; đó chính là xích đạo và vĩ tuyến x. Tâm quay của A chính là tâm O của trái đất; tâm quay của B chính là I, nhưng cả hai có cùng có vận tốc góc w. Tuy nhiên, bán kính của hai điểm khác nhau là R và r.

Dựa vào hình vẽ và công thức toán để tính vận tốc tiếp tuyến của chuyển động tròn đều, ta thấy ngay vận tốc tiếp tuyến lớn nhất là tại đường xích đạo nơi có bán kính đối với trục quay lớn nhất. [3]

---

[1] Thật ra g cũng còn thay đổi theo cao độ, vì càng lên cao thi gia tốc trái đất giảm đi trong khi gia tốc tạo ra bởi các thiên thể khác cùng hỏa tiễn tăng lên. Nhưng để đơn giản hóa cho độc giả dễ hiểu, ta cứ xem như là hằng số.

[2] Trong việc phóng một phi thuyền lên vũ trụ, thì trái đất được coi như là một thiên thể phóng ra một vật.

[3] Ta tính xem vận tốc tiếp tuyến tại một điểm ở xích đạo và một điểm nằm trên vĩ tuyến 36 khác nhau như thế nào: Theo công thức tính vận tốc góc:  với

T = 24 giờ (thời gian lập được 1 chu kỳ chính là 1 ngày), ta có w = .2618 rad.

Trái đất có bán kính gần bằng 6400 km (thật ra bán kính này hơi khác nhau vì trái trái đất hơi dẹt ở hai cực). Vậy R= 6400 km, còn tại vĩ tuyến 36 thì bán kính r = R.cos (36º) = 5177 km.

Vận tốc tiếp tuyến tại xích đạo Va = 1670 km/giờ và tại vĩ tuyến 36 Vb = 1355 km/giờ.

Xem ra như vậy, con người dù đang nằm ngủ cũng di chuyển trên 1000 km/giờ trên một vòng tròn khổng lồ. Ngoài ra trái đất quay quanh mặt trời với vận tốc dài là 29,78 km km/giây hay 107218 km/giờ. Do đó ta đã di chuyển khủng khiếp quanh thái dương hệ, nhưng ta chẳng biết gì.

Để lợi dụng vận tốc tại xích đạo, các hãng Boeing Commercial Space, Energia (Russia), Aker Solution (Norway) và SDO Yuzhnoye / PO Yuzhmash (Ukraine) phối hợp đã cộng tác, lập dàn phóng nổi, lưu động để phóng các vệ tinh trên mặt biển.