Robert H. Goddard, cha đẻ người Mĩ của ngành tên lửa học hiện đại, đã chế tạo và thử nghiệm tên lửa nhiên liệu lỏng đầu tiên trên thế giới vào năm 1926. Thành tựu của ông được đánh giá ngang với chuyến bay đầu tiên của anh em nhà Wright. Trên con đường sự nghiệp của mình, Goddard không những phát triển các phép tính lí thuyết cho chuyển động bay của tên lửa mà còn đem đến những tiến bộ thực tế trong thiết kế và chế tạo tên lửa.
Tiến sĩ Robert Goddard đứng bên một tên lửa trong xưởng nghiên cứu của ông ở Roswell, New Mexico, tháng 10 năm 1935
Thời son trẻ
Robert Hutchings Goddard sinh ngày 5 tháng 10 năm 1882 ở Worcester, Massachusetts, là con trai duy nhất còn sống của ông bà Fannie Louise Hoyt và Nahum Danford Goddard. Goddard trở nên yêu thích không gian vũ trụ sau khi đọc tác phẩm khoa học viễn tưởng “Cuộc chiến của những thế giới” của H.G. Wells.
Goddard vào học tại Viện Bách khoa Worcester. Vào năm 1907, ông thu hút sự chú ý khi thử bắn một tên lửa bột từ tầng hầm của tòa nhà khoa vật lí. Ông lấy bằng cử nhân khoa học vào năm 1908, và tiếp tục học lấy bằng thạc sĩ và tiến sĩ vật lí ở trường Đại học Clark.
Năm 1912, ông vào làm tại Phòng thí nghiệm Vật lí Palmer ở trường Đại học Princeton. Sau đó, ông làm trợ giảng bán thời gian tại Đại học Clark. Năm 1924, ông cưới bà Esther Christine Kisk.
Khoa học tên lửa
Ban đầu Goddard nghiên cứu tên lửa với tiền túi tự bỏ ra. Ông bắt đầu làm thí nghiệm với bột thuốc súng, và đã phóng tên lửa bột thuốc súng đầu tiên của ông tại Đại học Clark vào năm 1915, lần này là bên ngoài tòa nhà. Nhưng tên lửa bột thuốc súng không hiệu quả; chỉ 2% năng lượng sẵn có được biến đổi thành chuyển động.
Goddard chuyển sự chú ý của ông sang thành phần cấu tạo của tên lửa. Một kĩ sư người Thụy Điển, Gustav De Laval, đã thiết kế một tuabin cho động cơ hơi nước triển khai một loại vòi mới thổi những luồng hơi nước lên trên bánh xe. Cái vòi ban đầu thu hẹp, sau đó giãn ra, cho phép hơi nước đạt tới tốc độ âm thanh và mang lại sự biến đổi nhiệt thành chuyển động một cách hiệu quả.
Bằng cách thay cái vòi hiện có của ông bằng vòi De Laval, tên lửa của Goddard đã có thể tăng hiệu suất lên tới 63%.
Năm 1917, Goddard nhận được 5.000 USD tài trợ từ Viện Smithsonian ở thủ đô Washington, ủng hộ ông phát triển một tên lửa để khảo sát tầng cao khí quyển. Trường Đại học Clark cũng có góp tiền tài trợ, và Goddard được phép sử dụng phòng thí nghiệm của họ và phòng thí nghiệm tại Viện Bách khoa Worcester để thử nghiệm.
Năm 1919, Viện Smithsonian công bố nghiên cứu của Goddard. Mặc dù những bài báo đó tập trung vào những phương pháp mà Goddard tìm kiếm để đưa những thiết bị ghi đọc thời tiết lên những độ cao mới, và phát triển những lí thuyết toán học của sức đẩy tên lửa, nhưng ông còn bàn về khả năng thoát ra khỏi trọng trường của Trái đất hoàn toàn. Theo những tính toán của ông, một ngày nào đó tên lửa sẽ có thể đi lên tới mặt trăng và cho nổ một tải bột nổ sáng để đánh dấu sự tới nơi của nó.
Công bố của ông nhận được nhiều quan tâm. Nhiều người phản bác ý kiến rằng tên lửa có thể hoạt động trong chân không vũ trụ. Bản thân Goddard nhận được rất nhiều chú ý, phần lớn là tiêu cực. Tờ New York Times công bố một bài bình luận chỉ trích quan điểm của ông; vào năm 1969, sau chuyến bay của tàu Apollo 11, tờ báo danh tiếng mới đăng bài đính chính.
Tiến sĩ Goddard và tên lửa nhiên liệu oxygen lỏng-xăng trên giàn phóng, chuẩn bị cho vụ phóng thử nghiệm ngày 16 tháng 3, 1926
Các ứng dụng quân sự
Trong đời mình, Goddard đã cố gắng giành lấy sự quan tâm của giới quân sự. Trong phần lớn thời gian, ông thấy ít có ứng dụng thực tiễn trong việc sử dụng những ý tưởng của ông trên chiến trường. Sau khi nước Mĩ nhập cuộc Thế chiến thứ nhất, ông đã phát triển vài tên lửa quân sự, nhưng chưa có cái nào được triển khai lúc ấy. Trong Thế chiến thứ hai, một vũ khí chống tăng tương tự như cái Goddard thiết kế đã được sử dụng – đó là bazooka. Trong Thế chiến thứ hai, Hải quân Mĩ đã thuê Goddard chế tạo tên lửa nhiên liệu lỏng cho chiến cơ hỗ trợ cất cánh.
Tên lửa nhiên liệu lỏng
Tên lửa bột thuốc súng vẫn không hiệu quả. Goddard trở lại với ý tưởng ông đã phát triển đầu tiên vào năm 1914 cho một tên lửa nhiên liệu lỏng. Konstantin Tsiolkovsky ở Nga đều đi tới kết luận giống như vậy. Làm việc độc lập nhau – không hề tham thảo nghiên cứu của người bên kia – họ đã có những phát triển giống nhau trong lĩnh vực khoa học tên lửa. Cả ba người đều được xem là cha đẻ của ngành tên lửa hiện đại.
Tên lửa của Goddard hoạt động dựa trên hỗn hợp xăng và oxygen lỏng. Hai chất lỏng cùng chảy vào buồng đốt. Để khắc phục nhiệt độ cao cần thiết cho sự cháy của oxygen tinh khiết, Goddard thiết kế oxygen lỏng cực lạnh để làm lạnh buồng đốt khi nó đi từ thùng nhiên liệu, một phương pháp vẫn sử dụng ngày nay.
Vào ngày 16 tháng 3 năm 1926, Goddard khai hỏa tên lửa nhiên liệu lỏng đầu tiên của ông. Nó cháy trong khoảng 20 giây trước khi cất cánh, làm chảy một phần vòi phun khí. Trong 2,5 giây nó đi lên tới độ cao 12,5 m, vòng xuống và rơi chạm đất, trung bình khoảng 96km/h.
Trong vài năm sau đó, Goddard tiếp tục nghiên cứu các phương pháp ổn định hóa tên lửa của ông. Ông sử dụng con quay hồi chuyển để điều khiển chuyển động và chong chóng đẩy luồng khí thải để lái chúng.
Năm 1929, một trong những tên lửa phóng của Goddard đã gây đình đám, thu hút sự chú ý của người anh hùng hàng không Charles Lindbergh. Lindbergh bắt đầu tài trợ tài chính cho nghiên cứu của Goddard. Những đóng góp sau này thì từ phía dòng họ Guggenheim.
Goddard chuyển đến Roswell, New Mexico, vào thập niên 1930, tại đó ông tiếp tục nghiên cứu tên lửa trong suốt quãng đời mình. Vùng đất hoang hóa đó là nơi lí tưởng để ông thử nghiệm tên lửa một cách an toàn, và ông đã cho phóng 31 tên lửa trong 15 năm.
Nhưng Goddard không sống tới ngày chứng kiến giấc mơ của ông có một tên lửa bay vào không gian vũ trụ. Ông qua đời vì chứng ung thư thanh quản tại nhà riêng ở Baltimore vào ngày 10 tháng 8 năm 1945, 12 năm trước khi Liên Xô phóng vệ tinh Sputnik.
Goddard sở hữu 214 bằng sáng chế. Trong số này, 131 để lại cho vợ ông sau khi ông qua đời. Trung tâm Du hành Vũ trụ Goddard của NASA ở Maryland được đặt theo tên của ông. Ngoài ra còn có một hố mặt trăng được đặt tên Goddard.
— Nola Taylor Redd, Space.com
Trần Nghiêm dịch
