Tai nạn tàu con thoi Challenger (phần 2)

* Tai nạn tàu con thoi Challenger (phần 1)
* Tai nạn tàu con thoi Challenger (phần 3)
* Tai nạn tàu con thoi Challenger (phần 4)

Để có thể hiểu rõ nguyên nhân vụ tai nạn Challenger, chúng ta xem qua các modul chịu trách nhiệm đưa nó lên quỹ đạo. Dưới đây là hình ảnh tiêu biểu của một tàu con thoi chuẩn bị phóng.


(Source: nasa.gov) 

Bạn đọc có thể thấy bốn khối chính, bao gồm bản thân tàu con thoi, thùng chứa nhiên liệu lỏng (màu nâu đỏ, dưới bụng tàu) và hai tên lửa nhiên liệu rắn ở hai bên, gọi là tên lửa đẩy trái và tên lửa đấy phải. Từ góc nhìn này, các bạn chỉ thấy tên lửa trái. Thùng to đùng kia cấp nhiên liệu (Oxy và Hydro lỏng, nén ở áp suất rất cao) cho động cơ tàu con thoi. Có một vách đặc biệt bên trong để giữ hai khí hóa lỏng này không bị trộn lẫn vào nhau – oxy ở phía trên và hydro ở phía dưới.

Khi phóng, người ta khởi động cùng lúc cả 5 động cơ: 2 động cơ tên lửa trái phải và 3 động cơ trên thân tàu con thoi - đôi khi còn gọi là module quỹ đạo. Động cơ tên lửa sẽ tạo ra khoảng 70% tổng lực đẩy, còn tàu chịu trách nhiệm 30% còn lại. Chừng 2 phút sau khi phóng, hai tên lửa cháy hết nhiên liệu và tách ra khỏi tàu. Nó bung dù hãm và thường thường sẽ rơi trên biển, nơi người ta vớt chúng lên rồi tái sử dụng cho lần phóng sau.

Tàu con thoi, cho đến lúc này vẫn gắn với thùng chứa, tiếp tục tăng tốc nhờ nhiên liệu lỏng. Hydro và oxy được một máy bơm tốc độ cao đẩy vào động cơ – chừng 60,000 lít oxy và gần 180,000 lít hydro mỗi phút, qua một ống dẫn có đường kính 43cm. Nếu cứ hoạt động như thế này, mỗi phút nó bơm đầy 160 bồn chứa nước Sơn Hà loại 1.5 khối mỗi bồn – hoặc tương đương 1/20 công suất của trạm bơm Yên Sở, chịu trách nhiệm bơm thoát cho toàn thành phố Hà nội.

Động cơ hoạt động trong 6 phút tiếp theo, đưa tàu lên độ cao quỹ đạo cần thiết. Sau khi hoàn thành công việc, thùng chứa tách khỏi tàu – lúc đó vẫn còn một ít nhiên liệu bên trong. Các kỹ sư thiết kế cố tình làm như vậy, để đảm bảo bình chứa phát nổ hoàn toàn khi quay trở lại tầng khí quyển. Các mảnh vụn của nó rơi rải rác trên Thái Bình Dương hoặc Đại Tây Dương, tùy theo hướng phóng từ mũi Canaveral.

Hollywood có làm bộ phim tên là Armageddon, kể về 2 chiếc tàu con thoi đưa đội khoan lên phá một thiên thạch đe dọa trái đất. Phim dựng cảnh tách module quỹ đạo rất hoành tráng, cả thùng nhiên liệu và hai tên lửa bung ra, quay quay trong không gian, tàn lửa văng lên từ sau đuôi. Động cơ tàu khởi động phụt ra một luồng lửa, hai con tàu theo nhau lao vọt tới trước. Nhìn thì rất đẹp nhưng không giống thực tế. Mấy ông NASA xem phim này chắc bò ra mà cười tụi kỹ xảo ẩu tả.

Tên lửa nhiên liệu rắn rất được ưa chuộng trong quân sự. Người ta có thể nạp trước hàng tháng, chuyển đi mọi nơi mà vẫn đảm bảo phóng thành công. Việc nạp nhiên liệu và bảo quản cũng dễ dàng, không đòi hỏi máy móc phức tạp. Tốc độ cháy có thể tiên liệu và điều chỉnh từ lúc nạp, rủi ro phát nổ nhỏ. Nhược điểm của nó là kém linh hoạt, một khi đã đánh lửa thì không dừng lại được nữa. NASA sử dụng loại nhiên liệu này trong giai đoạn đầu của quá trình phóng, lúc cần sức đẩy lớn.

Nhiên liệu lỏng thì khó chế tạo, khó bảo quản, khi nạp lại cần có công cụ đặc biệt. Một khi nạp xong không để quá lâu được. Bình chứa phải cách nhiệt và chịu áp suất cao, nên tốn kém. Bù lại nhiên liệu lỏng có hiệu suất lớn, vượt 30%-40% so với nhiên liệu rắn. Động cơ có thể điều chỉnh linh hoạt, thay đổi công suất, tạm dừng, đánh lửa lại thoải mái. Người ta muốn có độ linh hoạt này ở giai đoạn cuối, để điều chỉnh hướng bay, bù trừ các sai lệch cũng như căn chỉnh tàu vào quỹ đạo cần thiết.

So với dự án Apollo chỉ sử dụng nhiên liệu lỏng, phối hợp cả nhiên liệu lỏng và rắn là một ý tưởng độc đáo, đem đến khả năng tái sử dụng tên lửa đẩy. Song nếu bất cẩn, thật chẳng khác nào tự tay bật lửa để soi xem bình xăng còn hay hết. Hình như không phải mọi quan chức của NASA đều hiểu được điều này.