Đây là một trong những chương trình nghiên cứu thành công nhất trong lịch sử ngành hàng không.
60 năm trước, Robert Michael White đã trở về từ không gian, nhưng không giống như hầu hết các nhà du hành vũ trụ, ông ấy không đến đó bằng tàu vũ trụ
Thay vào đó, ông đã bay cùng một chiếc máy bay chạy bằng tên lửa hiện đại mang tên X-15. Điều này đưa ông trở thành phi hành gia người Mỹ đầu tiên đến không gian mà không cần tàu vũ trụ truyền thống. Và chuyến bay vào ngày 17 tháng 7 năm 1962 của ông đã mở đường cho du lịch vũ trụ cũng như mở ra một cuộc tranh luận về nơi gọi là rìa không gian.
Một trong những điều làm nên sự độc đáo trong chuyến bay lên vũ trụ của Robert Michael White (1924 – 2010) là lần đầu tiên trong lịch sử bay vào vũ trụ, người phi công Mỹ này có thể kiểm soát quỹ đạo của chính mình - từ khi cất cánh đến khi hạ cánh.
Bốn người Mỹ đã đến không gian trước Robert Michael White đều là thành viên của biệt đội phi hành gia Mercury Seven của NASA ở Langley, bang Virginia, Mỹ - và các vụ phóng của họ được điều khiển từ xa bằng đội kiểm soát mặt đất.
Để có được kỷ lục năm 1962 đó cũng như nhiều kỷ lục khác được lập về sau, người Mỹ đã dày công phát triển một chương trình bay siêu âm có tên X-15. Cụ thể chương trình này như thế nào?
Mỹ-Xô đấu nhau: Mở đường cho những kỷ lục mới
Các sứ mệnh trong Chương trình Mercury của NASA phần lớn là một nỗ lực nhằm cân bằng sự tiến bộ của Liên Xô trong không gian sau khi nước này phóng thành công vệ tinh nhân tạo Sputnik 1 vào tháng 10 năm 1957.
Sau sự kiện đó, Chiến tranh Lạnh (1946-1991) đã tăng lên một tầm cao mới do người Mỹ lo sợ sẽ thua trong cuộc chạy đua vào không gian với Liên Xô. Sau khi ra đời, máy bay tên lửa siêu thanh X-15 có cánh đã lập lại thế cân bằng Xô-Mỹ và mở đường cho chuyến bay vào vũ trụ do con người điều khiển.
Mercury Seven và các sứ mệnh Mercury diễn ra dưới sự chỉ đạo của NASA. Nhưng phi hành gia Robert Michael White là một phần của một chương trình hợp tác riêng biệt giữa Không quân Mỹ và NASA để thử nghiệm máy bay mang tên lửa hành trình với tốc độ siêu thanh được gọi là Chương trình X-15.
Chương trình X-15 thể hiện cho một sự tăng tốc chưa từng có trong sự phát triển của hàng không Mỹ. X-15 lập kỷ lục về tốc độ và độ cao vào những năm 1960, vươn tới rìa ngoài không gian và quay trở lại với dữ liệu quý giá được sử dụng trong thiết kế máy bay và tàu vũ trụ sau này.
Đạt được tốc độ siêu âm (lớn hơn nhiều so với tốc độ âm thanh) không phải là một kỳ công nhỏ. Những chiếc máy bay này, được phát triển vào thập niên 60 của thế kỷ 20, đã được tạo ra và thử nghiệm rõ ràng để bay nhanh hơn tốc độ âm thanh. Đây là những loại máy bay tạo ra sóng Mach bằng cách phá vỡ rào cản âm thanh.
Michelle Evans, tác giả cuốn "X-15: Rocket Plane Flying the First Wings into Space" (tạm dịch: X-15: Máy bay tên lửa có cánh đầu tiên vào không gian), đã nhấn mạnh sự thành công ngoài sức tưởng tượng của Chương trình X-15, ngay cả theo tiêu chuẩn ngày nay.
Robert Michael White nhanh chóng lập kỷ lục trong Chương trình X-15 khi bay ở tốc độ 3.661km/giờ. Ông cũng là người đầu tiên đạt vận tốc Mach 4 (tương đương 4.939 km/giờ), và trong vòng 8 tháng sau đó, ông tiếp tục điều khiển X-15 đạt vận tốc Mach 5 (6.173 km/giờ).
Trong lịch sử, Robert Michael White được ghi nhận là phi công đầu tiên đạt tốc độ Mach 3, 4 và 5. Tuy nhiên, chính chuyến bay vào vũ trụ bằng X-15 vào ngày 17 tháng 7 năm 1962 mới đưa ông lên trang bìa của Tạp chí Life vào tháng 8 năm đó và trở thành người nổi tiếng.
Robert Michael White được ghi nhận là phi công đầu tiên đạt tốc độ Mach 3, 4 và 5. (Nguồn: PhotoQuest/Archive Photos/Getty Images)
Trong khi Robert Michael White giữ kỷ lục vào thời điểm đó (năm 1962) về độ cao cao nhất mà một máy bay có cánh đạt được, thì kỷ lục thế giới về tốc độ nhanh nhất từng đạt được của một máy bay có phi hành đoàn được thực hiện bởi một phi công khác trong Chương trình X-15 vào ngày 3 tháng 10 năm 1967, đó là William J. Knight (1929 – 2004), khi ông đạt đến tốc độ Mach 6,7 (tương đương 7.274 km/giờ) - Một tốc độ cực siêu thanh.
Một đơn vị Mach là tỷ số giữa tốc độ chuyển động của một vật với tốc độ âm thanh, vì vậy phi công William J. Knight di chuyển trong máy bay X-15 nhanh hơn 6,7 lần tốc độ âm thanh - mức cao nhất từng đạt được trong một chiếc máy bay. Kỷ lục về tốc độ của máy bay có người lái X-15A-2 mà William J. Knight thực hiện vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay sau 55 năm đã qua, dữ liệu NASA ghi nhận.
"Mọi người đều biết Blackbird - máy bay trinh sát chiến lược tầm xa do Lockheed Corporation phát triển, được Không quân Mỹ và NASA sử dụng. Tuy nhiên, Blackbird chỉ bay nhanh bằng một nửa so với X-15. Hơn 50 năm qua đi, chưa có một phương tiện nào đạt được như những gì X-15 đã làm (về tốc độ và độ cao). Và phải đến năm 2004, mới có "thứ gì đó" đánh bại được X-15 về độ cao" - Michelle Evans giải thích.
William J. Knight - người điều khiển X-15 đạt tốc độ kỷ lục chưa ai phá sau 55 năm.
Hóa ra, Chương trình X-15, và chuyến bay lịch sử của Robert Michael White vào vũ trụ, không chỉ mở đường cho sự tiến bộ trong lĩnh vực quân sự mà còn cho du lịch vũ trụ.
"Thứ gì đó" mà Michelle Evans ám chỉ trong việc vượt qua X-15 về độ cao vào năm 2004 chính là SpaceShipOne, một máy bay tư nhân chạy bằng tên lửa có khả năng đạt đến độ cao cận quỹ đạo, đã giành được giải thưởng Ansari X-Prize trị giá 10 triệu USD và mở ra một kỷ nguyên mới cho du hành vũ trụ.
Độ cao mà SpaceShipOne đạt được năm 2004 là 112 km, phá vỡ kỷ lục mà X-15 giữ liên tục trước đó trong hơn 40 năm (ở độ cao 108 km).
[Ansari X-Prize là một giải thưởng trao cho tổ chức phi chính phủ đầu tiên có thể chế tạo một phương tiện có thể chở hành khách vào không gian nhiều lần].
SpaceShipOne dần dần phát triển thành SpaceShipTwo, một phi cơ vũ trụ do Công ty du hành vũ trụ Mỹ Virgin Galactic sở hữu và vận hành.
Không gian bắt đầu từ đâu?
Định nghĩa về không gian đối với khách du lịch, phi công và các chính phủ không phải là không có tranh cãi. Tuy vậy, luật pháp quốc tế không bao giờ xác định ranh giới thực của không gian. Có nhiều định nghĩa khác nhau theo thể chế về ý nghĩa của ranh giới không gian.
Cho đến nay, có 2 quy ước xác định "Rìa không gian":
- Liên đoàn Hàng không quốc tế (FAI) xác định không gian là bắt đầu từ độ cao 100 km so với mặt đất - Theo quy ước này, Đường Kármán ở độ cao 100 km chính là rìa không gian.
- Trong khi đó NASA, Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA) và Lực lượng Không quân Mỹ (USAF) thường quy ước, độ cao tính từ 80 km so với mặt đất là rìa không gian
Năm 2021, phi cơ vũ trụ SpaceShipTwo thuộc công ty Virgin Galactic của tỷ phú Anh Richard Branson đã bay lên độ cao hơn 80 km so với mặt đất, trong khi tàu vũ trụ New Shepard thuộc công ty vũ trụ Blue Origin của tỷ phú Mỹ Jeff Bezos đã bay đến độ cao 101 km.
SpaceShipTwo trở về sau chuyến bay thử nghiệm. (Ảnh: GENE BLEVINS / AFP / Getty)
Đường Kármán cố gắng xác định ngưỡng giữa không gian và bầu khí quyển của Trái đất. Nó được đặt theo tên của nhà vật lý và kỹ sư người Mỹ gốc Hungary Theodore von Kármán (1881-1963), người từng làm việc trong lĩnh vực hàng không và du hành vũ trụ. Năm 1957, Theodore von Kármán là người đầu tiên cố gắng xác định độ cao giới hạn giữa bầu khí quyển và không gian của Trái đất.
Khái niệm này nhằm xác định một ngưỡng mà một vật thể chịu tác dụng của các lực của khí quyển hơn là lực hấp dẫn. Vì về bản chất, bầu khí quyển - và bản thân các vật thể trong không gian - rất hay thay đổi, nên việc lựa chọn một ranh giới cụ thể chỉ mang tính tương đối.
Jonathan McDowell, một nhà nghiên cứu vật lý thiên văn tại Viện Harvard Smithsonian (Mỹ), thuộc nhóm nghiên cứu của Đài quan sát tia X Chandra, ủng hộ quy ước của Lực lượng Không quân Mỹ về rìa không gian (ở độ cao 80km).
Trong một bài báo năm 2018 có tựa đề "Rìa không gian: Nhìn lại Đường Kármán", Jonathan McDowell đã viết một đoạn mã để mô phỏng sự biến đổi của khí quyển, có tính đến các thông số phụ thuộc vào những thứ như hoạt động của Mặt Trời, thời gian trong ngày và vị trí. Ông đã chạy mô hình đó 30 triệu lần để có được mật độ trong khí quyển so với độ cao.
Đối với Michelle Evans, ngưỡng 80 km cũng có vẻ hợp lý hơn so với 100 km.
Tuy nhiên, thật kỳ lạ, Michelle Evans giải thích rằng trong khi các phi công của Lực lượng Không quân Mỹ từ dự án X-15 đều nhận được Huy hiệu Phi hành gia Mỹ (sau khi họ hoàn thành khóa huấn luyện và thực hiện chuyến bay vũ trụ thành công) - thì các phi công của NASA, những người đã vượt qua ngưỡng 80 km nhưng không phải 100 km, lại không nhận được Huy hiệu Phi hành gia Mỹ cho đến năm 2005 khi người ta công nhận các phi công của SpaceShipOne là phi hành gia.
Một số phi hành gia của NASA trong "Câu lạc bộ 50-61 dặm" đã nhận được Huy hiệu Phi hành gia Mỹ sau khi mất. Tuy nhiên, may mắn thay, Robert Michael White là một phần của Lực lượng Không quân Mỹ, và là phi hành gia đầu tiên được công nhận trong Lực lượng Không quân.
Bill Dana, một phi công dân sự X-15 đã nhận được Huy hiệu Phi hành gia Mỹ vào năm 2005. (Ảnh: Smith Collection / Gado / Archive Photos / Getty Images)
Bỏ các mối quan hệ sang một bên, Robert Michael White là một trong những phi công đầu tiên nhìn thấy Trái đất từ một góc nhìn mới mẻ và tuyệt vời đến như vậy.
"Bầu trời xanh đen thăm thẳm. Tôi có thể nhìn thấy khu vực Vịnh San Francisco và đến tận bờ biển Mexico. Và tôi có thể nhìn thấy độ cong của Trái đất rõ ràng hơn bao giờ hết. Đó là một cảnh tượng tuyệt vời" - Robert Michael White nói cảm nhận của mình sau chuyến bay lịch sử năm 1962 trên Tạp chí Life.
Đối với giới chuyên môn, có hai thứ bao gồm: Một thiết bị máy móc xuất sắc; được vận hành bởi các phi công đặc biệt dũng cảm và thành thạo - chính là di sản nổi bật của Chương trình X-15.
Hugh L. Dryden (1898-1965) người từng phục vụ NASA dưới chức vụ Phó Giám đốc NASA, từng viết trong lá thư đề cử Chương trình X-15 cho một giải thưởng lớn ở Mỹ năm 1962 rằng:
"Gửi tới Nhóm Máy bay Nghiên cứu X-15, các nhà khoa học, kỹ sư, kỹ thuật viên và phi công của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA); Bộ Quốc phòng Mỹ; và North American Aviation - những người lên ý tưởng, thiết kế, phát triển, chế tạo và vận hành chuyến bay của máy bay nghiên cứu X-15.
Các bạn đã đóng góp thông tin nghiên cứu có giá trị về chế độ siêu âm và tốc độ siêu âm đến rìa không gian, và do đó đã đóng góp xuất sắc vào vai trò lãnh đạo của Mỹ trong lĩnh vực khoa học và công nghệ hàng không vũ trụ và trong việc vận hành các chuyến bay vũ trụ có người lái.
Phương tiện này đã có những đóng góp công nghệ vô giá cho sự tiến bộ của chuyến bay. Đồng thời làm nổi bật lên kỹ năng tuyệt vời và lòng dũng cảm của các phi công thử nghiệm. X-15 rõ ràng là một trong những chương trình nghiên cứu thành công nhất trong lịch sử ngành hàng không".