Người viết hy vọng bài tổng hợp này giúp người đọc hiểu được phần nào di sản to lớn của GS Nguyễn Xuân Vinh ngay từ buổi đầu của nền khoa học không gian thế giới, 1965.
Nguyễn Tường Tâm
GS Nguyễn Xuân Vinh là một khoa học gia không gian nổi tiếng người Mỹ gốc Việt
(Tiếp theo)
MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CỦA GS VINH
1. Second-Order Analytic Solutions for Aerocapture and Ballistic Fly-Through Trajectories.
Đây là bài nghiên cứu của GS Vinh hợp tác với 3 khoa học gia không gian khác, được bảo trợ bởi NASA. Nguyên văn trích đoạn phần abstract của bài nghiên cứu như sau “…The second-order theory displays explicitly the influence of the ballistic coefficient, entry speed and entry angle on exit conditions. The analytic solution is in excellent agreement with the numerical solution. The critical entry angle at which the vehicle fails to skip out can be predicted by an explicit formula to within one hundredth of a degree.” Trong phần kết luận, bản nghiên cứu ghi nguyên văn, “…Những kết quả thâu được thật hữu ích cho việc hiểu sâu sắc understanding of a ballistic skip trajectory, đồng thời tạo một giai đoạn quan trọng trong vấn đề planetary aerogravity capture và vấn đề of aeroassisted orbital transfer.”
2. Analytic theory of orbit contraction due to atmospheric drag
Đây là bài nghiên cứu do GS Vinh viết cùng ba khoa học gia không gian khác được xuất bản bởi công ty Pergamon Press Ltd., 1979. In tại Anh Quốc.
Một trích đoạn trong phần abstract ghi “Chuyển động của một vệ tinh trên quĩ đạo, phải chịu một lực của bầu khí quyển (atmospheric force) và chuyển động của một phi thuyền trở về trái đất cũng chịu những lực tương tự, gọi là, gravitational and aerodynamic. Điều này cho thấy việc rút ra một bộ phương trình (the derivation of a uniform set of equations) có thể được áp dụng cho cả hai trường hợp …” Một phần trích đoạn của kết luận của bản nghiên cứu này ghi “Để xóa sự cách biệt giữa lý thuyết vệ tinh bay trong bầu khí quyển và lý thuyết phi thuyền trở về (bầu khí quyển) chúng tôi đã phát triển một bộ phương trình (a set of equations) bằng cách dùng một bộ a set of dimensionless variables áp dụng cho cả hai trường hợp …”
3. Optimum Reentry Trajectories of a Lifting Vehicle
Nguyên văn “Optimum Reentry Trajectories of a Lifting Vehicle, Nguyễn Xuân Vinh và Jeng-Shing Chern (học trò của ông), Báo cáo 3236 cho NASA (NASA Contractor Report 3236) Prepared for Langley Research Center under Grant NSG-1448.” Nguyên văn trích đoạn của bản tóm tắt của nghiên cứu này ghi “Sự thành công của các trạm không gian thường trực trong tương lai tùy thuộc vào sự phát triển một phi thuyền không gian con thoi (a space shuttle vehicle) có khả năng vận hành khí động học ( aerodynamic maneuvering capability). Mục tiêu của bản báo cáo kỹ thuật này là nghiên cứu to investigate the optimum maneuver of such a vehicle reentering a spherical, stationary, and locally exponential atmosphere…”
4-Cuốn Hypersonic and Planetary Entry Flight Mechanics, by N.X.Vinh; A.Busemann and R.D. Culp. The University of Michigan Press, 1980.
Sách dùng rồi (used book), vẫn được bán trên ebay với giá $279.99, miễn trả lại. Ở bìa sau, cuốn sách được giới thiệu bởi bốn giáo sư khoa học không gian quốc tế:
-Professor Angelo Miele, thuộc đại học Rice University: “Đây là một cuốn sách excellent, rất hữu ích để làm sách giáo khoa cũng như tham khảo.”
-Dr.J. P. Marec, thuộc trung tâm nghiên cứu không gian Onera, France (The Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA) is the French national aerospace research centre.): “Đây là cuốn excellent book xuất hiện đúng thời điểm…Một cuốn sách tham khảo giá trị cho việc nghiên cứu cũng như giáo dục trong thời đại Phi thuyền không gian (Space Shuttle era.) Classical theories are presented in a self-contained and very didactic progressive way, and synthesized into a comprehensive unified theory.”
-Professor Fang-Toh Sun, Institute of Applied Mathematics, National Tsing Hua University Taiwan “Đây là cuốn sách bao quát đầu tiên về entry flight mechanics mà tôi được đọc, nó chứa đựng tất cả 3 giai đoạn của phi hành không gian: the powered flight, the orbital flight, and the atmospheric entry flight, một cách chi tiết đầy đủ và hoàn toàn mạch lạc.”
-Professor Harm Buning, University of Michigan, “Một cuốn sách hoàn chỉnh và bố cục khéo léo trình bày tất cả những giai đoạn chủ yếu của một phi thuyền không gian trở về trái đất…Đối với các kỹ sư đang hoạt động cuốn sách này là một tài liệu tham khảo giá trị.)
5-Cuốn Optimal Trajectories in Atmospheric Flight. By N.X. Vinh, Elsevier Scientific Publishing Co. Amsterdam, 1981.
Đã xuất bản hơn 40 năm rồi mà giá bán trên Amazon tới $72.95
Trang mạng goodreads viết “Cuốn Optimal Trajectories in Atmospheric Flight giải quyết vấn đề quĩ đạo tối ưu cho chuyến bay trong quĩ đạo quả đất (Optimal Trajectories in Atmospheric Flight deals with the optimization of trajectories in atmospheric flight.) The book begins with a simple treatment of functional optimization followed by a discussion of switching theory. It then presents the derivation of the general equations of motion along with the basic knowledge in aerodynamics and propulsion necessary for the analysis of atmospheric flight trajectories…The final chapters present analyses of optimal reentry trajectories and orbital maneuvers.
Cuốn sách này nhằm làm sách tham khảo cho các khoa học gia và kỹ sư muốn đi vào lãnh vực quĩ đạo tối ưu cho các chuyến bay trong bầu khí quyển quả đất. Để dùng làm sách giáo khoa, cuốn này được viết ngắn gọn để các giáo sư có thể tiện dụng.”
6-Cuốn Flight Mechanics of High-Performance Aircraft, by N.X. Vinh; Cambridge University Press U.K. 1993. Paperback edition in 1995. Used book giá $104.95 trên ebay.
Trang mạng giới thiệu cuốn sách viết, “Cuốn này trình bày tất cả mọi lãnh vực của phi trình flight performance of modern day high-performance aircraft, từ cất cánh tới hạ cánh, qua những giai đoạn khác nhau của chuyến phi hành flight in climb, cruise, turning and descent… Chương cuối cùng thảo luận qui trình của một phi thuyền trở về trái đất ở tốc độ cực kỳ cao (the performance of hypervelocity re-entry vehicles)…Sách này sẽ dùng làm giáo trình mở đầu cho các lớp cử nhân cao cấp (advanced undergraduates) và bắt đầu lớp cao học. Sách cũng sẽ có giá trị cho các nhà nghiên cứu. Tác giả là một nhà nghiên cứu đồng thời là giáo sư đại học nổi tiếng trong lãnh vực đề cập.”
VÀI ĐIỀU GS VINH GIẢI THÍCH VỚI NGƯỜI VIẾT
1-Thế nào là Qũi Đạo Tối Ưu? Một lần GS Vinh giải thích với tôi, để tính toán quĩ đạo tới mặt trăng thì các khoa học gia khác có thể tính được, nhưng công thức họ tính không hữu dụng, vì để bay theo quĩ đạo đó phi thuyền sẽ cần số nhiên liệu mà nó không mang nổi. Với quĩ đạo tối ưu, sau khi ra khỏi bầu khí quyển phi thuyền sẽ dùng sức hút của các hành tinh khác để bay tới mục tiêu chứ không dùng nhiên liệu mang theo, như vậy tiết kiệm được rất nhiều nhiên liệu. (Lưu ý với sự cẩn trọng: trong dẫn giải này, nếu có điều gì không ổn thì do tôi chưa nắm được sự giải thích của Giáo sư Vinh.)
2-Sự chính xác của quĩ đạo: Trong một lần được đi dạo tay đôi với GS Vinh ngoài phố San Jose (trong một dịp lễ hội của cộng đồng), tôi bận tâm suy nghĩ tới sự chính xác trên đường bay của các hỏa tiễn chống phi đạn, ví dụ lá chắn thép của Israel (Iron Dome là hệ thống phòng không của Israel chống lại các hỏa tiễn bắn bởi nhóm Hamas từ giải Gaza.) tôi hỏi GS Vinh làm sao mà một hỏa tiễn có thể nhắm bắn trúng một phi đạn đang bắn tới thì GS trả lời “Bắn trúng thế quái nào được! Nó chỉ bắn tới gần thôi, rồi thì sức nóng của phi đạn đang bắn tới khiến hỏa tiễn phòng thủ phát nổ, phá hỏng phi đạn đang bắn tới.
3-Nhiếp ảnh gia Phạm Châu, bạn tôi, một người cũng thân thiết với GS Vinh, và được nghe GS giải thích như sau: Quĩ đạo của phi thuyền bay ra hay vào bầu khí quyển sẽ tạo một góc (angle) với bề mặt trái đất.
-Trường hợp phi thuyền bay ra không gian. Nếu cái góc nghiêng này nhỏ thì phi thuyền không thể thoát ra khỏi bầu khí quyển trái đất được. Nếu góc này lớn thì phi thuyền sẽ cần nhiều nhiên liệu để tạo 1 sức đẩy thắng sức hút của trái đất (gravity). Nếu góc này là 90 độ (phi thuyền bay thẳng góc với mặt trái đất, thì nó sẽ cần số nhiên liệu cao nhất mới có thể tạo 1 sức đẩy thắng sức hút của trái đất. Vì vậy quĩ đạo tối ưu có góc bay chỉ cần số nhiên liệu tối thiểu đủ tạo một lực đẩy phi thuyền ra ngoài không gian.
-Khi bay trở về bầu khí quyền, nếu góc bay của phi thuyền gần thẳng góc với bề mặt trái đất thì tốc độ cực kỳ lớn của phi thuyền sẽ tạo lực ma sát cực kỳ lớn với bầu khí quyển khiến phi thuyền có thể bốc cháy khi lọt vào bầu khí quyển.
-Nếu phi thuyền bay trở lại bầu khí quyển với góc nghiêng với mặt đất rất nhỏ, phi thuyền sẽ nẩy lên nẩy xuống (bouncing) mỗi khi chạm vào rìa ngoài của bầu khí quyển; và rồi lại trượt ra ngoài không gian chứ không thể bay vào bầu khí quyển được (Cũng như trường hợp ta ném 1 mảnh đá mỏng trượt trên mặt nước, nó sẽ không chìm ngay mà nẩy lên nẩy xuống vài lần mỗi khi chạm vào mặt nước và văng đi thật xa.)
4-Trong các bài tôi vừa thâu tóm, các khoa học gia không gian đã viết rõ, nhưng tôi muốn lập lại những điều họ đã viết: Công thức toán của GS Vinh tính quĩ đạo cho phi thuyền bay vào vũ trụ và trở về chứ không phải chỉ vẽ quĩ đạo tới mặt trăng. Nhưng công thức và những phát kiến khác của GS Vinh đã được NASA áp dụng để phóng phi thuyền tới mặt trăng.
Kết luận: Người viết hy vọng bài tổng hợp này giúp người đọc hiểu được phần nào di sản to lớn của GS Nguyễn Xuân Vinh ngay từ buổi đầu của nền khoa học không gian thế giới, 1965. (Phi thuyền có người đầu tiên bay quanh quĩ đạo mặt trăng là phi thuyển Apollo 8. Apollo 8 bay quanh quĩ đạo mặt trăng 10 lần từ ngày 21 tới 27 tháng 12, 1968) Với những đóng góp to lớn cho khoa học không gian của nhân loại, Giáo Sư Nguyễn Xuân Vinh đáng được coi là khoa học gia lớn nhất trong lịch sử Việt Nam từ trước tới nay, và ông xứng đáng có một mộ phần hoành tráng để nhiều thế hệ người Việt trong tương lai tới tưởng nhớ và hãnh diện vì ông. (Hết)
