Các công nghệ đằng sau dự báo thời tiết, GPS và thậm chí cả điện thoại thông minh có thể theo dõi nguồn gốc của chúng trong cuộc đua lên mặt trăng.
Phi hành gia Buzz Aldrin trên mặt trăng trong nhiệm vụ Apollo 11. Hình ảnh qua Neil Armstrong / NASA.
Jean Creighton, Đại học Wisconsin-Milwaukee
Phần lớn công nghệ phổ biến trong cuộc sống hàng ngày ngày nay bắt nguồn từ nỗ lực đưa con người lên mặt trăng. Nỗ lực này đạt đến đỉnh cao khi Neil Armstrong bước ra khỏi mô-đun đổ bộ Eagle lên bề mặt mặt trăng cách đây 50 năm.
Là một đại sứ thiên văn học trên không của NASA và là giám đốc của Đại học thiên văn Wisconsin-Milwaukee Manfred Olson, tôi biết rằng các công nghệ đằng sau dự báo thời tiết, GPS và thậm chí cả điện thoại thông minh có thể theo dõi nguồn gốc của chúng trong cuộc đua lên mặt trăng.
Một tên lửa Saturn V mang theo Apollo 11 và phi hành đoàn của nó hướng về mặt trăng nhấc lên vào ngày 16 tháng 7 năm 1969. Hình ảnh thông qua NASA.
1. Tên lửa
Ngày 4 tháng 10 năm 1957 đánh dấu buổi bình minh của Thời đại Không gian, khi Liên Xô phóng Sputnik 1, vệ tinh nhân tạo đầu tiên. Liên Xô là những người đầu tiên chế tạo các phương tiện phóng mạnh mẽ bằng cách điều chỉnh các tên lửa tầm xa thời Thế chiến II, đặc biệt là V-2 của Đức.
Từ đó, công nghệ đẩy không gian và vệ tinh di chuyển nhanh: Luna 1 thoát khỏi trường hấp dẫn Trái đất để bay qua mặt trăng vào ngày 4 tháng 1 năm 1959; Vostok 1 mang con người đầu tiên, Yuri Gagarin, lên vũ trụ vào ngày 12 tháng 4 năm 1961; và Telstar, vệ tinh thương mại đầu tiên, đã gửi tín hiệu TV trên Đại Tây Dương vào ngày 10 tháng 7 năm 1962.
Cuộc đổ bộ mặt trăng năm 1969 cũng khai thác chuyên môn của các nhà khoa học Đức, chẳng hạn như Wernher von Braun, để tải trọng lớn vào không gian. Các động cơ F-1 trong Saturn V, phương tiện phóng của chương trình Apollo, đã đốt cháy tổng cộng 2.800 tấn nhiên liệu với tốc độ 12,9 tấn mỗi giây.
Saturn V vẫn là tên lửa mạnh nhất từng được chế tạo, nhưng tên lửa ngày nay rẻ hơn rất nhiều để phóng. Ví dụ, trong khi Saturn V có giá 185 triệu đô la Mỹ, tương đương với hơn 1 tỷ đô la vào năm 2019, thì ngày nay, Falcon Falcon ra mắt chỉ có giá 90 triệu đô la. Những tên lửa đó là cách các vệ tinh, phi hành gia và các tàu vũ trụ khác rời khỏi bề mặt Trái đất, để tiếp tục mang lại thông tin và hiểu biết từ các thế giới khác.
2. Vệ tinh
Các quest cho đủ lực đẩy đưa người lên mặt trăng dẫn đến việc xây dựng các phương tiện đủ mạnh để trọng tải phóng lên tầm cao của 21.200 đến 22.600 dặm (34.100 đến 36.440 km) trên bề mặt trái đất. Ở độ cao như vậy, các vệ tinh quay tốc độ quỹ đạo phù hợp với tốc độ quay của hành tinh - vì vậy các vệ tinh vẫn ở trên một điểm cố định, trong cái được gọi là quỹ đạo không đồng bộ địa lý. Các vệ tinh không đồng bộ địa kỹ thuật chịu trách nhiệm liên lạc, cung cấp cả kết nối internet và lập trình TV.
Vào đầu năm 2019, có 4.987 vệ tinh quay quanh Trái đất; Chỉ riêng trong năm 2018, đã có hơn 382 lần phóng quỹ đạo trên toàn thế giới. Trong số các vệ tinh hiện đang hoạt động, khoảng 40% tải trọng cho phép liên lạc, 36% quan sát Trái đất, 11% trình diễn công nghệ, 7% cải thiện điều hướng và định vị và 6% không gian và khoa học trái đất.
Máy tính hướng dẫn Apollo bên cạnh một máy tính xách tay. Hình ảnh thông qua Autopilot / Wikimedia Commons.
3. Thu nhỏ
Các sứ mệnh không gian - hồi đó và thậm chí ngày nay - có những giới hạn nghiêm ngặt về mức độ lớn và nặng của thiết bị của chúng, bởi vì cần rất nhiều năng lượng để nâng lên và đạt được quỹ đạo. Những hạn chế này đã thúc đẩy ngành công nghiệp vũ trụ tìm cách tạo ra các phiên bản nhỏ hơn và nhẹ hơn của hầu hết mọi thứ: Ngay cả các bức tường của mô-đun hạ cánh mặt trăng cũng bị giảm xuống độ dày của hai tờ giấy.
Từ cuối những năm 1940 đến cuối những năm 1960, mức tiêu thụ năng lượng và năng lượng của thiết bị điện tử đã giảm ít nhất vài trăm - từ 30 tấn và 160 kilowatt của Máy tích hợp số và máy tính xuống còn 70 pound và 70 watt Máy tính hướng dẫn Apollo. Sự khác biệt trọng lượng này tương đương với giữa cá voi lưng gù và armadillo.
Nhiệm vụ có người lái đòi hỏi các hệ thống phức tạp hơn trước, những người không người lái. Ví dụ, vào năm 1951, Máy tính tự động phổ quát có khả năng đạt 1.905 hướng dẫn mỗi giây, trong khi đó hệ thống hướng dẫn Saturn V Lần thực hiện 12.190 hướng dẫn mỗi giây. Xu hướng về điện tử nhanh nhẹn vẫn tiếp tục, với các thiết bị cầm tay hiện đại thường có khả năng thực hiện các hướng dẫn nhanh hơn 120 triệu lần so với hệ thống hướng dẫn cho phép nâng cấp Apollo 11. Nhu cầu thu nhỏ máy tính để thăm dò không gian trong những năm 1960 đã thúc đẩy toàn bộ ngành công nghiệp để thiết kế các máy tính nhỏ hơn, nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn, thực tế đã ảnh hưởng đến mọi khía cạnh của cuộc sống hiện nay, từ truyền thông đến sức khỏe và từ sản xuất đến vận chuyển.
4. Mạng lưới trạm mặt đất toàn cầu
Giao tiếp với các phương tiện và con người trong không gian cũng quan trọng như việc đưa họ lên đó ngay từ đầu. Một bước đột phá quan trọng liên quan đến cuộc đổ bộ mặt trăng năm 1969 là việc xây dựng một mạng lưới trạm mặt đất toàn cầu, được gọi là Mạng không gian sâu, để cho các bộ điều khiển trên Trái đất liên lạc với các nhiệm vụ trên quỹ đạo Trái đất có hình elip cao hoặc xa hơn. Sự liên tục này là có thể bởi vì các cơ sở mặt đất được đặt chiến lược cách nhau 120 độ theo kinh độ để mỗi tàu vũ trụ sẽ ở trong phạm vi của một trong các trạm mặt đất mọi lúc.
Do khả năng năng lượng hạn chế của tàu vũ trụ, các ăng-ten lớn được chế tạo trên Trái đất để mô phỏng tai lớn của Google để nghe những người yếu đuối và hoạt động như một cái miệng lớn, bụng để phát ra những mệnh lệnh lớn. Trên thực tế, Mạng không gian sâu được sử dụng để liên lạc với các phi hành gia trên tàu Apollo 11 và được sử dụng để chuyển tiếp những hình ảnh truyền hình ấn tượng đầu tiên về Neil Armstrong bước lên mặt trăng. Mạng lưới cũng rất quan trọng cho sự sống còn của phi hành đoàn trên tàu Apollo 13 vì họ cần sự hướng dẫn từ nhân viên mặt đất mà không lãng phí sức mạnh quý giá của họ vào thông tin liên lạc.
5. Nhìn lại Trái đất
Đến vũ trụ đã cho phép mọi người chuyển những nỗ lực nghiên cứu của họ về Trái đất. Vào tháng 8 năm 1959, vệ tinh không người lái Explorer VI đã chụp những bức ảnh thô sơ đầu tiên về Trái đất từ không gian trong một nhiệm vụ nghiên cứu bầu khí quyển phía trên, để chuẩn bị cho chương trình Apollo.
Gần một thập kỷ sau, phi hành đoàn của Apollo 8 đã chụp được một bức ảnh nổi tiếng về Trái đất mọc lên trên mặt trăng, được đặt tên một cách khéo léo là Earth Earthawn. Hình ảnh này giúp mọi người hiểu hành tinh của chúng ta như một thế giới chia sẻ độc đáo và thúc đẩy phong trào môi trường.
Trái đất từ rìa của hệ mặt trời, có thể nhìn thấy như một chấm nhỏ màu xanh nhạt ở trung tâm của dải màu nâu bên phải nhất. Hình ảnh qua Voyager 1 / NASA /
Sự hiểu biết về vai trò hành tinh của chúng ta trong vũ trụ ngày càng sâu sắc hơn với ảnh Voyager 1 Vạn màu xanh nhạt - một hình ảnh nhận được bởi Mạng không gian sâu.
Con người và máy móc của chúng ta đã chụp ảnh Trái đất từ không gian kể từ đó. Quan điểm về Trái đất từ không gian hướng dẫn con người cả trên toàn cầu và địa phương. Những gì bắt đầu vào đầu những năm 1960 khi một hệ thống vệ tinh của Hải quân Hoa Kỳ theo dõi các tàu ngầm Polaris của nó trong phạm vi 600 feet (185 mét) đã phát triển thành mạng lưới các vệ tinh toàn cầu cung cấp dịch vụ định vị trên toàn thế giới.
Hình ảnh từ một loạt các vệ tinh quan sát Trái đất được gọi là Landsat được sử dụng để xác định sức khỏe cây trồng, xác định sự nở hoa của tảo và tìm thấy các mỏ dầu tiềm năng. Các mục đích sử dụng khác bao gồm xác định loại quản lý rừng nào hiệu quả nhất trong việc làm chậm sự lan rộng của cháy rừng hoặc nhận ra những thay đổi toàn cầu như độ bao phủ của sông băng và phát triển đô thị.
Khi chúng ta tìm hiểu thêm về hành tinh của chúng ta và về các ngoại hành tinh - các hành tinh xung quanh các ngôi sao khác - chúng ta trở nên ý thức hơn về việc hành tinh của chúng ta quý giá như thế nào. Những nỗ lực để bảo tồn Trái đất có thể vẫn tìm thấy sự giúp đỡ từ pin nhiên liệu, một công nghệ khác từ chương trình Apollo. Các hệ thống lưu trữ hydro và oxy trong Mô-đun Dịch vụ Apollo, bao gồm các hệ thống hỗ trợ sự sống và nguồn cung cấp cho các nhiệm vụ hạ cánh trên mặt trăng, tạo ra năng lượng và sản xuất nước uống cho các phi hành gia. Nguồn năng lượng sạch hơn nhiều so với động cơ đốt truyền thống, pin nhiên liệu có thể đóng góp một phần trong việc chuyển đổi sản xuất năng lượng toàn cầu để chống biến đổi khí hậu.
Chúng ta chỉ có thể tự hỏi những đổi mới từ nỗ lực của con người đến các hành tinh khác sẽ ảnh hưởng đến trái đất 50 năm sau Marswalk đầu tiên.
Jean Creighton, Giám đốc Cung thiên văn, Đại sứ Thiên văn Hàng không NASA, Đại học Wisconsin-Milwaukee
Bài viết này được tái bản từ Cuộc hội thoại theo giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.
Điểm mấu chốt: Những cải tiến trên mặt trăng của Apollo 11 đã thay đổi cuộc sống trên Trái đất.
