Konstantin Tsiolkovsky, cha đẻ của ngành tên lửa nước Nga, là một người tự học, nhưng ông có kiến thức uyên bác về sự du hành vũ trụ và khoa học tên lửa vẫn được sử dụng trong hơn 100 năm sau đó, mang lại cho ông vị thế lịch sử là một trong những nhà tiên phong của hàng không vũ trụ học.
Thời son trẻ
Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky là con thứ 5 trong một gia đình di cư nghèo khó người Ba Lan có đến 18 người con. Lúc lên 10 tuổi, ông bị sốt ban đỏ và bị mất phần lớn khả năng nghe, khiến ông bị cô lập khỏi những người cùng trang lứa. Năm lên 14, ông bị đình chỉ học ở trường, dù chỉ còn vài năm ngắn ngủi nữa là hoàn thành chương trình giáo dục chính thức.
Nhưng chàng trai trẻ rất khát khao học tập. Cha của ông đã sắp xếp cho ông đi Moscow khi Tsiolkovsky lên 16, ở đó ông đã tận dụng triệt để cổng vào tự do của Thư viện Chertkovskaya. Ông học toán, vật lí, hóa học và cơ học, và còn đọc các tác phẩm của nhà văn khoa học viễn tưởng Jules Verne, những câu chuyện du hành vũ trụ đã truyền cảm hứng sang ông. Tsiolkovsky tính được rằng phương pháp của Verne sử dụng một khẩu đại bác khổng lồ bắn một phi thuyền vũ trụ lên mặt trăng (trong truyện “Từ Trái đất đến Mặt trăng”) sẽ tạo ra lực gia tốc làm thiệt mạng những người có mặt trong phi thuyền.
Tsiolkovsky trở về nhà sau ba năm sống ở Moscow, cuối cùng thi đỗ để trở thành giáo viên. Trước khi lên lớp buổi đầu tiên, ông đã chế tạo một máy li tâm với ý tưởng kiểm tra các hiệu ứng hấp dẫn. Những chú gà con bé nhỏ trong xóm là đối tượng thử nghiệm của ông.
Ông dạy số học và hình học ở một ngôi trường địa phương ở Borokvsk, một thị trấn nhỏ cách Moscow 70 dặm về phía nam. Tại đó, ông cưới bà Varvara Sokolova. Năm 1892, Tsiolkovsky thuyên chuyển đến giảng dạy ở Kaluga và ở lại đó cho đến khi qua đời vào năm 1935.
Tsiolkovsky đã tự học những kiến thức uyên bác về sự du hành vũ trụ và khoa học tên lửa vẫn được sử dụng trong hơn 100 năm sau đó. Ảnh: NASA
Nghiên cứu tiên phong
Không bao lâu sau khi trở về nhà, Tsiolkovsky đã thử viết truyện khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, ông chủ yếu tập trung vào những vấn đề cụ thể mà nhà du hành vũ trụ sẽ phải đối mặt, ví dụ như vật lộn như thế nào để điều khiển một tên lửa khi nó chuyển động trong trường hấp dẫn. Vào năm 1883, ông đã công bố một bài báo nói về sự sinh sống trong không gian bên ngoài đương đầu với các tác dụng của sự không trọng lượng.
Làm việc một mình, Tsiolkovsky thấy khó kề vai sát cánh cùng với nghiên cứu mới. Khi ông tìm cách công bố những kết quả của mình về các tính chất động học của chất khí, có người nói với ông rằng đã có ai đó công bố những kết quả tương tự hồi một phần tư thập niên trước rồi.
Không nản chí, Tsiolkovsky chuyển hướng sang nghiên cứu chuyển động bay. Ông bắt đầu thiết kế phi thuyền, công bố công trình đầu tiên của ông về đề tài đó vào năm 1892 và phát triển đường hầm gió đầu tiên của nước Nga. Một bài báo năm 1894 đề xuất khái niệm phi thuyền toàn kim loại, và vào năm 1895 ông chuyển hướng sang nghiên cứu du hành vũ trụ.
Năm 1903, bản thảo của ông “Thám hiểm Không gian Thế giới với Máy Phản ứng” được công bố trên tạp chí Nauchnoe Obozrenie (Scientific Review). Bài báo này và những bài báo sau đó của ông được xem là đề xuất có giá trị khoa học đầu tiên trên thế giới về việc sử dụng tên lửa để thám hiểm không gian vũ trụ bên ngoài. Các tên lửa của Tsiolkovsky được cấp nguồn bằng một hỗn hợp gồm hydrogen lỏng và oxygen lỏng, loại hỗn hợp được sử dụng trên tàu con thoi vũ trụ, mặc dù hydrogen lỏng mới được hóa lỏng lần đầu tiên vào năm 1898.
Trong bài báo của ông có nêu phương trình ngày nay mang tên ông. Công thức của Tsiolkovsky cung cấp mối liên hệ toán học giữa khối lượng đang biến thiên của một tên lửa khi nó đốt cháy nhiên liệu, vận tốc của khí thải, và tốc độ sau cùng của tên lửa. Nó được xem là cơ sở của hàng không vũ trụ học.
Tượng Konstantin Tsiolkovsky ở Moscow
Mặc dù Tsiolkovsky là người đầu tiên dấn thân vào những vấn đề phức tạp như thế, nhưng vị thế giáo viên tỉnh lẻ của ông, cùng với sự đóng cửa của tờ tạp chí, nên có rất ít bản sao của nghiên cứu của ông còn sót lại ở nước Nga. Vào thập niên 1920, nhà khoa học người người Đức Robert Goddard, độc lập nhau đã đi tới nhiều kết luận giống với Tsiolkovsky. Ngày nay, cả ba người họ đều được tôn vinh là cha đẻ của ngành tên lửa học.
Năm 1929, Tsiolkovsky công bố một bài báo khác nói chi tiết về những suy nghĩ của ông về tên lửa nhiều tầng, theo ông mô tả thì như thế là cần thiết để cho phép một vật rời khỏi quỹ đạo. Khi mỗi tên lửa tiêu thụ hết nhiên liệu của nó, nó sẽ tháo ra khỏi vật chính.
Những ý tưởng khác mà Tsiolkovsky đề xuất bao gồm việc dùng bánh lái graphite lái tên lửa đang bay, bơm nhiên liệu từ bình chứa lên buồng đốt, và chất nổ đẩy làm mát các bộ phận của tên lửa. Ông dự đoán nhu cầu sử dụng quần áo chịu áp lực khi nhà du hành vũ trụ rời khỏi phi thuyền của họ.
Ở Nga, ngày nay Tsiolkovsky được mệnh danh là “cha đẻ của hàng không vũ trụ học lí thuyết và ứng dụng”. Nghiên cứu của ông đã giúp thúc đẩy cuộc chạy đua vũ trụ của nước Nga, truyền cảm hứng cho những nhà thiết kế tên lửa như Valentin Glushko và Sergey Korolyov. Miệng hố dễ thấy nhất ở phía bên kia của mặt trăng được đặt tên ông, và còn có một tiểu hành tinh mang tên 1590 Tsiolkovsky.
Tsiolkovsky qua đời tại nhà riêng, vào ngày 19 tháng 9 năm 1935, thọ 78 tuổi.
Vài câu nói của Tsiolkovsky
- Trái đất là cái nôi của nhân loại, nhưng nhân loại không thể sống trong cái nôi đó mãi được.
- Toàn bộ cuộc đời tôi là chuỗi những trầm tư, tính toán, làm việc thực tế, và thử nghiệm. Nhiều câu hỏi vẫn chưa được trả lời; nhiều công trình chưa làm xong hoặc chưa công bố. Cái quan trọng nhất vẫn còn ở phía trước.
— Nola Taylor Redd, SPACE.com
Trần Nghiêm dịch
