Cuộc đua máy bay quỹ đạo

Bắt đầu xuất hiện từ giữa thế kỷ trước, máy bay quỹ đạo liên tục phá vỡ kỷ lục về tốc độ và độ cao, mở ra cuộc đua chiếm lĩnh không gian.

Ngày 14/10/1947, mẫu nghiên cứu của máy bay quỹ đạo X-1 được thả từ “Pháo đài bay” B-29, mang theo phi công Chuck Yeager lao vút đi với tốc độ vượt âm thanh nhờ động cơ tên lửa dùng cồn và oxy hóa lỏng. Từ đó, Yeager được mệnh danh là “người đi nhanh hơn âm thanh”.

Thách thức từ nước Mỹ

Các thế hệ máy bay quỹ đạo sau này của Mỹ đã liên tục phá vỡ kỷ lục của chính mình.

Năm 1953, X-1A đạt tốc độ Mach 2,5 (2.655 km/giờ) ở độ cao trên 21 km. Năm 1956, “người em” X-2 lập kỷ lục mới về tốc độ (3.360 km/giờ), và “leo lên” 38,43 km - độ cao không tưởng vào thời điểm đó.

X-15 siêu thanh được lắp dưới cánh máy bay ném bom chiến lược B-52 chuyển đổi. Sau khi tách khỏi máy bay “mẹ”, chỉ trong vòng vài phút, X-15 đã “đạp đổ” mọi kỷ lục với tốc độ Mach 6 và độ cao 76 km. “Siêu phẩm” X-15 chạm tới ranh giới vũ trụ vào ngày 22/8/1963 ở độ cao 107,9 km.

X-15 của Mỹ được treo dưới cánh máy bay B-52.

Lấy cảm hứng từ thành công của X-15, Không quân Mỹ bắt đầu triển khai dự án “Dinah-Soar” phát triển máy bay tên lửa không gian.

Những máy bay tên lửa mang tên X-20 bay ở tốc độ 24.000 km/giờ. Khi bay vào tầng khí quyển, để chịu được gia nhiệt lên đến 2.371°C, chúng được bảo vệ bằng graphite cốt thép, và mái vòm ở phần thân trước được gia cố bằng zirconi hoặc gốm tráng men chịu nhiệt từ niobi.

X-20, theo kế hoạch, được phóng lần đầu tiên từ dưới cánh máy bay B-52 vào đầu năm 1963. Chuyến bay không người lái đầu tiên dự kiến diễn ra vào tháng 11/1964, và có người lái đầu tiên vào tháng 5/1965. Thế nhưng, chương trình này lặng lẽ “chết yểu” vì không thể cạnh tranh được với các giải pháp đơn giản và rẻ tiền hơn của NASA nhằm đưa phi hành gia vào không gian.

Tham vọng Spiral

Đúng thời điểm người Mỹ đóng cửa chương trình máy bay quỹ đạo có người lái, Liên Xô quyết định “bắt kịp và vượt qua” kỷ lục ấn tượng X-15.

Năm 1965, Cục Thiết kế 155 được giao nhiệm vụ phát triển máy bay siêu thanh trên quỹ đạo, hay chính xác hơn là tạo ra hệ thống hàng không vũ trụ 2 giai đoạn Spiral. Tổ hợp Spiral gồm 1 máy bay tăng tốc siêu thanh, máy bay quỹ đạo có người lái và tên lửa tăng tốc 2 giai đoạn 55 tấn.

Máy bay tăng tốc siêu thanh đạt tốc độ 1.800 m/giây (Mach 6). Khi bay đến độ cao 28-30 km, máy bay tăng tốc siêu thanh quay trở lại Trái Đất và hạ cánh xuống đường băng, còn máy bay quỹ đạo bay vào quỹ đạo ở độ cao 120 km nhờ lực đẩy của tên lửa tăng tốc sử dụng nhiên liệu hidroflorua. Máy bay tăng tốc siêu thanh có 4 động cơ tua-bin phản lực AL-51 sử dụng nhiên liệu hydro hoá lỏng.

Hình vẽ Spiral của Liên Xô.

Theo tính toán, tầm bay của máy bay tăng tốc siêu thanh khi có tải là 750 km. Máy bay quỹ đạo cùng với tên lửa tăng tốc được cố định trên lòng máng đặc biệt của máy bay tăng tốc siêu thanh, có cấu trúc theo sơ đồ “khung chịu tải” dài 8 m với sải cánh 7,4 m và cấu hình khí động học cánh xuôi công-xon.

Theo kế hoạch, đầu năm 1970, máy bay quỹ đạo có người lái bay chuyến đầu tiên, và sau đó hoàn thiện để bay vào vũ trụ ngay trong năm.

Liên Xô dự kiến sản xuất 3 chiếc phục vụ hoạt động nghiên cứu các chuyến bay ở tốc độ dưới âm thanh, siêu âm và bội âm. Nhưng chương trình đã bị thu hẹp, và chỉ có một mẫu bay vào vũ trụ tháng 5/976.

Sau đó, Liên Xô quyết định dừng chương trình đầy tham vọng này và thay thế bằng kế hoạch phát triển tàu không gian Buran. Dù vậy, Spiral đã mang lại cho Liên Xô nhiều kinh nghiệm trong việc thúc đẩy dự án sau này.

Cuộc chiến không gian

Khi người Nga ngừng dự án Spiral, Mỹ lại tái khởi động chương trình X dang dở với X-37 của hãng Rockwell.

Với mục đích thử nghiệm tàu vũ trụ sử dụng nhiều lần thế hệ mới, vào năm 2004, X-37 được chuyển giao cho Cơ quan Nghiên cứu Phòng thủ (Bộ Quốc phòng Mỹ). Những chuyến đi, về từ vũ trụ đầy bí ẩn của X-37B thời gian gần đây chứng tỏ đây là một vũ khí chiến lược trong không gian của Mỹ.

X-37B là máy bay không người lái, hoạt động ở quỹ đạo vũ trụ tầm thấp, có 2 cánh hình tam giác, phần đuôi có 2 cánh phụ hình chữ V.

X-37B dài 8,9 m, sải cánh dài 4,5m, chiều cao (cả đuôi) 2,9 m, tổng khối lượng 4,99 tấn, vận tốc cực đại 28.200 km/giờ và có khả năng bay liên tục 270 ngày đêm. Khi hoạt động trên vũ trụ, X-37B sẽ sử dụng 2 nguồn năng lượng: mặt trời và pin Lithium-ion.

Buồng lái kín của phi hành gia trên máy bay quỹ đạo.

Giới thiên văn học đang theo dõi từng bước đi của X-37B thì cho rằng: trên X-37B còn có các động cơ đẩy, vì trong chuyến bay gần đây, nó đã nhiều lần thay đổi quỹ đạo. Các nhà thiên văn phải khá vất vả mới tìm thấy dấu vết của X-37B sau nhiều ngày “mất tích”.

Dù là quốc gia “sinh sau” trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, nhưng với tham vọng lớn và đầu tư mạnh, nền khoa học vũ trụ Trung Quốc đã phát triển vượt bậc, và đang dần thu hẹp khoảng cách với Mỹ, Nga.

Ngay từ năm 1988, Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển các mẫu máy bay vũ trụ không người lái như Trường Thành - 1 của Học viện Công nghệ Vũ trụ Thượng Hải, CALT của Viện Hàn lâm Công nghệ Không gian Trung Quốc và Thần Long của Viện 611.

Các quốc gia có chương trình phát triển máy bay quỹ đạo sử dụng nhiều lần tuyên bố là nghiên cứu khoảng không vì mục đích hoà bình, nhưng ngay từ buổi sơ khai, các loại như X-15 hay Spiral đều có kế hoạch cho mục đích quân sự. Chính các tham số và mục đích không rõ ràng đã thổi bùng lên những suy đoán về máy bay vũ trụ, khiến cuộc chạy đua trong không gian ngày càng “nóng”.

Theo Phó Tư lệnh các chương trình không gian của Không quân Mỹ Gary Payton, trong bối cảnh Trung Quốc phát triển nhanh chóng công nghệ máy bay không gian, thì Mỹ buộc phải hành động, nếu không muốn mất đi lợi thế trong tương lai.

Thu Hữu (Đất Việt)