- Để tận dụng tối đa quán tính lực quay của trái đất khi phóng vệ tinh VINASAT-1 lên quỹ đạo, tên lửa đẩy Ariane 5 sẽ không bay hoàn toàn theo chiều thẳng đứng mà theo vectơ tốc độ quay của trái đất. Quá trình phóng tên lửa theo chiều thẳng đứng chỉ diễn ra trong vòng 6 giây đầu tiên sau khi tên lửa rời bệ phóng.

Phác đồ tách các thành phần phóng của tên lửa Ariane 5 và lịch trình tách VINASAT-1 khỏi tên lửa, tiếp tục quỹ đạo mở rộng dần theo hình xoáy trôn ốc để tăng khoảng cách với trái đất theo mặt phẳng xích đạo.

Vậy tên lửa Ariane 5 sẽ phải bay theo hướng nào để tận dụng tối đa quán tính lực quay trái đất?

Chúng ta thường nhìn thấy mặt trời mọc lên ở hướng đông và lặn ở hướng tây, nhưng do mặt trời đứng yên, còn trái đất tự quay quanh chính mình, nên có thể suy ra chiều quay của trái đất là từ tây sang đông, hay ngược chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ trên xuống.

Thông thường, khi lực hút của trái đất chiếm ưu thế hoàn toàn trên mặt đất, lực ly tâm từ quán tính quay của trái đất hầu như không thể nhận thấy. Nhưng khi lực đẩy của tên lửa bắt đầu thắng lực hút của trái đất, lực ly tâm sẽ thể hiện rõ, và về lý thuyết có thể đưa một vật bay ra khỏi trái đất nếu nó vô hiệu được lực hút của trái đất.

Như vậy, lực ly tâm theo quán tính quay của trái đất sẽ phải thuận theo chiều quay từ tây sang đông. Để tận dụng, cũng như tránh phải tốn nhiên liệu để kháng lại lực ly tâm này, tên lửa Ariane 5 sẽ phải bay chếch về hướng đông tính từ bệ phóng với tốc độ khoảng hơn 9km/giây, đồng thời vẫn nằm trên mặt phẳng đường xích đạo và đạt tới độ cao khoảng 600km trở lên để thả vệ tinh vào trạng thái bay trên quỹ đạo.

Hiệu ứng này giống như khi một người nhảy ra từ một chiếc đu quay tròn đang chạy với tốc độ cao, anh ta thường phải nhảy theo hướng chéo và thuận với chiều quay để tránh bị ngã. Nếu nhảy vuông góc hoặc ngược với chiều quay, lực ly tâm của đu quay có thể khiến người đó bị ngã.

Ảnh tư liệu phóng tên lửa Ariane 5 tại Trạm điều khiển phóng tên lửa, Trung tâm vũ trụ Kourou.

Trong chuyến thăm làng người H’Mông tại vùng KaKao, một vùng núi cao của French Guiana hôm 15/4, phóng viên VietNamNet đã có dịp gặp gỡ một bà cụ người Việt Nam đã di cư cùng chồng sang đây từ hàng chục năm trước để khai hoang rừng, mở trang trại trồng cây và chăn nuôi gà. Bà tên là Madam Tăng Khánh Vinh.

Kể về những lần đầu tiên chứng kiến phóng tên lửa vũ trụ từ bãi phóng vũ trụ Kourou, bà Tăng chia sẻ: "Trong những lần đầu tiên thấy tên lửa vũ trụ phóng ngang trên đầu nhà mình, từ chân trời bên này cắt sang bên kia, tôi nghe có thứ tiếng động ù ù rất lớn trên đầu mình, các đồ vật trong nhà như cửa kính, cốc tách rung lên bần bật như đang có động đất vậy. Chạy ra ngoài trời nhìn lên thì thấy một vệt sáng lớn chạy ngang trên đầu mình, mọi người nói cho mới biết đó là phóng tên lửa vũ trụ". 

 "Nhưng dần dà, một vài tháng tôi lại thấy phóng một lần, lâu dần quá thành quen, chẳng buồn chạy ra xem nữa, vì lần nào cũng giống lần nào. Mấy con chó nhà tôi cũng vậy, lần đầu tiên chúng sủa loạn cả khu này lên, chạy lung tung, nhưng bây giờ thấy tên lửa phóng, chúng cũng thờ ơ như không có chuyện gì cả".

Thế nào là quỹ đạo địa tĩnh?

Trong các bài viết trước của VietNamNet về vệ tinh VINASAT-1, độ cao của quỹ đạo địa tĩnh so với trái đất được xác định là 35.768km và nằm trên mặt phẳng đường xích đạo.

Theo nguyên tắc lực quay ly tâm, khi một vật không thắng hẳn được lực hút hấp dẫn (cũng là lực hướng tâm) của một hành tinh để bay đi xa, nó sẽ có xu hướng dịch chuyển về vị trí có lực ly tâm mạnh nhất, và đó chính là mặt phẳng đường xích đạo bao quanh hành tinh. Trong thiên văn học, chúng ta cũng thường thấy các đám bụi và mảnh thiên thạch được dàn thành một hình đĩa tròn bao quanh hành tinh, cũng chính là nhờ nguyên lý này.

Trên mặt phẳng đường xích đạo của trái đất, để duy trì một vị trí ổn định và đứng yên so với mặt đất, vệ tinh phải quay cùng vận tốc góc với trái đất, và vệ tinh không bị đẩy về phía trái đất mà cũng không bay ra xa khỏi nó. Vì thế, các lực tác động lên vệ tinh phải triệt tiêu lẫn nhau, chủ yếu là lực ly tâm và lực hướng tâm với trái đất.

Khi ở độ cao 35.786km phía trên đường xích đạo, điều kiện các lực triệt tiêu lẫn nhau sẽ được đảm bảo. Và đây là khoảng cách mà hầu hết các vệ tinh địa tĩnh cần phải có khi khai thác sử dụng. Với độ cao này và vận tốc góc cùng với trái đất, tốc độ bay của vệ tinh trong quỹ đạo sẽ là 11.052km/h.

Nhóm chuyên gia VINASAT-1 của Việt Nam chụp ảnh lưu niệm tại phần đầu quả tên lửa Ariane 5 đã lắp ráp 2 vệ tinh VINASAT-1 và Star One C2 vào bên trong. Từ trái sang: Kiều Nguyễn, chuyên viên tham gia dự án VINASAT-1 từ những ngày đầu tiên tại Mỹ; Nguyễn Quang Tuấn, cán bộ kỹ thuật sang văn phòng VINASAT-1 tại Kourou từ đầu tháng 3; Trưởng ban dự án VINASAT Hoàng Minh Thống; Nguyễn Văn Vinh, cán bộ kỹ thuật dự án VINASAT.

VINASAT-1 sẽ bay lên quỹ đạo địa tĩnh bằng cách nào?

Theo kế hoạch phóng vệ tinh của hãng hàng không vũ trụ Ariane Space, VINASAT-1 sẽ tách khỏi tên lửa vào phút thứ 31, ở độ cao 1.660,9km. Trong khi đó, chiều cao so với trái đất của quỹ đạo địa tĩnh là 35.768km trên mặt phẳng xích đạo. Vậy VINASAT-1 sẽ phải bay lên cao thêm gần 34.000km nữa như thế nào?

Khi đạt tới độ cao 1.660,9km sau khi rời bệ phóng được 31 phút, vệ tinh VINASAT-1 sẽ tách hoàn toàn khỏi phần thân tên lửa còn lại và tiếp tục quỹ đạo bay của nó. Phần thân tên lửa sau đó sẽ rơi trở về trái đất.

Đầu quả tên lửa Ariane 5-ECA đã được sơn xong quốc kỳ Việt Nam và logo VNPT, sẵn sàng để đưa ra bãi phóng.

Đây là thời điểm rất quan trọng, cũng là lúc chuyển giao trách nhiệm giữa hãng phóng tên lửa Ariane Space và nhà sản xuất vệ tinh Lockheed Martin. Vệ tinh VINASAT-1 sẽ "chui ra khỏi vỏ", giương các antena truyền phát tín hiệu và tấm pin mặt trời và phát tín hiệu đầu tiên về trái đất, thông báo đã tách khỏi tên lửa và khởi động thành công trên vũ trụ. Một hệ thống các antena vệ tinh của nhà sản xuất Lockheed Martin tại Mỹ và Australia sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ VINASAT-1, cũng như điều khiển vệ tinh tiếp tục hành trình lên quỹ đạo địa tĩnh.

Để tiếp tục bay lên quỹ đạo cao hơn, VINASAT-1 sẽ phải khởi động hệ thống động cơ phản lực và sử dụng nguồn nhiên liệu được nạp sẵn vào bên trong vệ tinh. Tuy nhiên, do sức hút của trái đất lên vệ tinh còn rất ít, nên chỉ cần một lực đẩy vừa phải, nó cũng có thể tiếp tục bay với tốc độ khá nhanh và nới rộng dần đường kính quỹ đạo ra ngày một xa trái đất hơn theo hình xoắn ốc ngược chiều kim đồng hồ.

Với độ cao gần 34.000km cần phải bay cao hơn trong vòng 8 ngày, mỗi giờ, VINASAT-1 sẽ phải bay cao thêm 177km so với trái đất theo hình xoắn ốc (không phải tốc độ bay của vệ tinh), tương đương bay xa khỏi trái đất thêm 4.250km mỗi ngày.

Khi đạt tới độ cao 32.768km, hệ thống động cơ phản lực của VINASAT-1 lại phải tác động một lực ngược lại với chiều bay của vệ tinh để ngừng quá trình tăng độ cao, đồng thời để vệ tinh trôi tới vị trí quỹ đạo địa tĩnh 132 độ đông và điều chỉnh tốc độ bay đúng bằng vận tốc góc quay của trái đất. Khi đã đạt được vị trí địa tĩnh và không di chuyển so với bề mặt trái đất, VINASAT-1 sẽ tiếp tục được kiểm tra, đo thử công suất kênh truyền của các bộ phát đáp, tín hiệu điều khiển... trước khi đưa vào hoạt động.

• Bình Minh (từ Kourou/French Guyana)