Một sự kiện cách đây 100 năm đã thay đổi mãi mãi cách loài người bay lên bầu trời. Tiếp đó là cách chúng ta khám phá không gian. Và rồi cách chúng ta nghiên cứu hành tinh của chính mình. Đó là việc thành lập một cơ quan mà ngày nay là trung tâm nghiên cứu Langley của NASA đặt tại Hampton, Virginia - nơi sẽ kỷ niệm sinh nhật thứ 100 của mình trng năm 2017.
Bài viết này được đăng trên website của NASA và là bài viết đầu tiên trong chuỗi bài nói về quá khứ, hiện tại và tương lai của trung tâm này - trung tâm nghiên cứu đầu tiên của NASA và đóng vai trò hết sức to lớn trong việc khám phá không gian của NASA nói riêng và thế giới nói chung.
Được thành lập chỉ sau khi Mỹ tham gia Thế chiến thứ nhất đúng ba tháng, phòng thí nghiệm hàng không tưởng niệm Langley là cơ sở nghiên cứu dân sự đầu tiên của quốc gia này về lĩnh vực hàng không. Mục tiêu thành lập vốn rất đơn giản: giải quyết các vấn đề cơ bản của việc bay lên bầu trời.
Ngay từ những ngày đầu, những kỹ sư tại Langley đã phát minh ra những công nghệ giúp các chuyến bay trở nên an toàn hơn, xa hơn, cao hơn và nhanh hơn. Họ thuê những người tài năng nhất. Những hầm gió hiện đại nhất và cơ sở hạ tầng đã được xây dựng.
Các giải pháp độc đáo đã được phát hiện ra. Các nhà nghiên cứu tại Langley đã phát hiện những hình dạng chuẩn của cánh máy bay vẫn còn được sử dụng đến ngày nay. Cánh quạt tốt hơn, động cơ có tấm che, máy bay làm bằng kim loại hoàn toàn, những loại máy bay cánh quạt và trực thăng, máy bay nhanh hơn vận tốc âm thanh là những bước đi đột phá của trung tâm nghiên cứu Langley ngay trong những thập kỷ đầu tiên.
Năm 1958, cơ quan quản lý của trung tâm Langley là Ủy ban cố vấn quốc gia về hàng không – NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) được đổi tên thành Cơ quan Hàng không và Không gian quốc gia (NASA). Từ đó, nhiệm vụ của Langley không chỉ giới hạn ở bầu trời mà là vươn ra ngoài không gian.
Vẫn tiếp tục nhanh hơn nữa
Trong Thế chiến thứ hai, Langley đã thử nghiệm máy bay tiêm kích P-51 Mustang tại hầm gió đầu tiên sử dụng cho mẫu máy bay hoàn chỉnh. P-51 được thiết kế để tiêu tốn ít nhiên liệu hơn và bay nhanh hơn, đây là yếu tố thay đổi cục diện giao chiến trên không và giành chiến thắng toàn cục cuộc chiến.
Với việc đẩy các thử nghiệm hàng không tới giới hạn, các kỹ sư tại Langley đã hợp tác với quân đội chế tạo ra Bell X-1, chiếc máy bay đầu tiên có khả năng vượt qua tốc độ âm thanh. Sau đó, Đại úy của Không quân Chuck Yeager đã trở thành người đầu tiên vượt qua giới hạn vận tốc âm thanh khi lái chiếc X-1.
Nhưng như vậy vẫn chưa thỏa mãn được các nhà nghiên cứu, họ quay lại Langley và tiếp tục làm việc với các hầm gió. Từ đó, họ đưa ngành hàng không của Mỹ vươn tới những giới hạn tốc độ từng bị coi là phi thực tế như siêu âm và hơn cả thế.
Năm 1959, chiếc X-15 đã vươn tới được vận tốc siêu âm, nhanh gấp năm lần vận tốc âm thanh và đặt viên gạch đầu tiên mở đường cho những chuyến bay vào không gian sau này. Những dữ liệu thu thập được từ việc thử nghiệm X-15 đã đóng góp trực tiếp vào chương trình không gian của Mỹ.
Chạy đua vào không gian
Làm việc tại một bãi biển hẻo lánh phía đông Virginia, các nhà khoa học của Langley đã giải quyết được các vấn đề của việc phóng tên lửa, từ một nhóm chuyên gia nhỏ, họ đã khởi động chương trình đưa con người vào không gian của Mỹ.
Với mối lo ngại về việc Liên Xô sẽ chiếm ưu thế trong không gian, NACA đã được nâng cấp thành NASA (1958). Với mục tiêu của cuộc chay đua là đưa con người đặt chân lên Mặt Trăng, các chuyên gia của Langley đã giải quyết rất nhiều thách thức như các chuyến bay vào không gian, đào tạo phi hành gia, quản lý dự án Mercury, đảm nhận vai trò chính trong hai chương trình Gemini và Apollo. Langley cũng dẫn đầu sáng kiến Lunar Orbiter, không chỉ vẽ bản đồ bề mặt của Mặt Trăng mà còn lựa chọn điểm đổ bộ cho chuyến bay đầu tiên của loài người lên đó.
Kỹ sư hàng không vũ trụ John Houbolt đã chiến thắng trong cuộc thi tìm ra điểm đổ bộ thích hợp lên Mặt Trăng cho tàu Apollo 11 và đưa phi hành đoàn trở về Trái Đất an toàn. Neil Armstrong, người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng, vốn được huấn luyện tại cơ sở nghiên cứu việc đổ bộ lên Mặt Trăng của Langley trong môi trường trọng lực chỉ bằng 1/6 của trọng lực Trái Đất. Đã có tổng cộng 24 phi hành gia tập luyện tại đây.
Trái Đất, Sao Hỏa và xa hơn nữa
Quay trở lại với Trái Đất, khi máy bay bay càng cao hơn và nhanh hơn, mối lo ngại về vấn đề môi trường đã phát sinh thì khoa học đã đưa NASA lên tới tận quỹ đạo trong không gian. Tàu con thoi của NASA là một bước tiến quan trọng trong hành trình này. Langley đã đánh giá các thiết kế tàu con thoi, cải tiến các vật liệu, và thử nghiệm các hệ thống hạ cánh cho 135 sứ mệnh sử dụng tàu con thoi.
Càng tiếp cận không gian đơn giản hơn, càng nhiều vệ tinh theo dõi Trái Đất được phóng lên. Các kỹ sư và nhà khoa học của Langley đã thiết kế, lắp ráp và quản lý hàng loạt các công cụ - sử dụng cho cả máy bay và tàu vũ trụ - để nghiên cứu vấn đề thay đổi khí hậu của hành tinh. Langley cũng thiết lập tiêu chuẩn mới về môi trường thông qua việc thu thập và lưu trữ các dữ liệu đo đạc.
Hiểu biết thêm về khí quyển của Trái Đất sẽ giúp cho việc hạ cánh xuống các hành tinh khác dễ dàng hơn. Langley đã thành công trong việc hạ cánh tàu Viking 1 xuống Sao Hoả vào năm 1976 và mở đường cho việc khám phá Hành tinh Đỏ sau này. Tháng 8 năm 2012, tàu thám hiểm không người lái Curiousity đã đổ bộ thành công lên Sao Hỏa mang theo tấm chắn nhiệt và cảm biến được chế tạo tại Langley.
Hệ thống tên lửa đẩy Space Launch System, hay SLS của NASA là phương tiện mạnh mẽ và tân tiến nhất phục vụ cho những chuyến bay của con người vươn ra xa khỏi quỹ đạo Trái Đất. Với sức mạnh và khả năng vượt trội, SLS sẽ đưa tối đa bốn nhà du hành trên tàu vũ trụ Orion cũng do chính Langley chế tạo để thám hiểm không gian.
Một di sản xanh
Khi ngành hàng không tiến vào thập kỷ thứ hai thế kỷ 21, Langley tiếp tục duy trì một di sản đồ sộ và phong phú chứa đựng những phát kiến hàng không vũ trụ mới. Ví dụ, ngày nay, nhiều may bay đã được thiết kế thêm cánh lượn, một sáng kiến của Richard Whitcomb - kỹ sư nghiên cứu tại Langley đồng thời là người có tên trong Sảnh Danh dự hàng không quốc gia. Nghiên cứu này đã dẫn tới những chiếc máy bay phản lực có tốc độ siêu âm.
Những điểm nổi bật khác như các thành tựu đột phá trong việc trượt gió khi cất cánh và hạ cánh hay chống sét đánh, hệ thống điều khiển kỹ thuật số, buồng lái thủy tinh, và những vật liệu tổng hợp mới để làm cánh máy bay. Để làm ra những chiếc máy bay thân thiện với môi trường và bớt ồn ào, các nhà nghiên cứu lại vùi đầu vào các hầm gió và phòng nghiên cứu tại Langley. Một trong những ý tưởng đã ra đời và được ứng dụng là những máy bay có cánh giang rộng giống như hình dạng của cá đuối manta.
Gần đây, việc kiểm soát không lưu đã trở nên hiệu quả hơn ở trên mặt đất lẫn bầu trời. Đó là hệ quả của việc NASA thúc đẩy nghiên cứu ngành hàng không “xanh” giúp các chuyến bay bớt ô nhiễm hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn, bớt ồn khi cất cánh lẫn khi đã lên cao.
NASA đã lựa chọn ra năm ý tưởng có thể thay đổi ngành hàng không trong thập kỷ tới: các pin nhiên liệu thay thế, cánh tự thay đổi hình dạng, pin lithium-không khí để lưu trữ năng lượng, vật liệu dẻo cho ăng ten của máy bay và các thành phần của động cơ làm từ công nghệ in 3D.
Quan trọng nhất lúc này, Langley đóng vai trò quan trọng trong kế hoạch 10 năm của NASA đã được đề xuất với cái tên New Aviation Horizons (Những chân trời mới của hàng không). Kế hoạch này mang theo tham vọng thiết kế và cho ra mắt một thế hệ máy bay hoàn toàn mới. Kế hoạch này đã được phê chuẩn và tài trợ đầy đủ.
Cách đây một thế kỷ, trọng tâm công việc của Langley là nghiên cứu các thế hệ máy bay mới và các công nghệ hỗ trợ. Hiện tại và trong tương lai, Langley sẽ đẩy mạnh việc sáng tạo và phát minh những ứng dụng cho hàng không, khoa học và thám hiểm.
Ngô Đức Long
Theo NASA
