Tại sao động cơ tên lửa vẫn đốt cháy rực được ngoài vũ trụ?

Tên lửa là một động cơ phản lực không lổ và có lực đẩy mạnh mẽ bậc nhất của công nghệ hiện tại.

Chắc hẳn thời từng là trẻ con, hầu hết những tâm hồn mơ mộng trong chúng ta đều đã từng có lần mơ ước đến một dịp nào đó được bay khỏi Trái đất, lên vũ trụ thám hiểm bằng những phi thuyền và tên lửa cực "ngầu". Tất nhiên, lớn lên rồi chúng ta mới biết rằng để làm được điều đó thì không hề dễ dàng một chút nào về cả mặt phương tiện, công nghệ và kỹ năng, trình độ nữa.

Thế nhưng, chắc chắn là có một câu hỏi mà cho tới nay, não bộ của mỗi người có lẽ vẫn chưa mảy may hiểu được tại sao nó lại xảy ra như vậy. Đó là dù không có oxy ngoài vũ trụ, nhưng tên lửa vẫn có thể đốt cháy động cơ và bay đều đều hàng tỷ cây số ra ngoài đó. Vì sao lại có "phép màu" này vậy?

Tên lửa là gì?

Trước hết, chúng ta cần phải hiểu được định nghĩa của tên lửa. Đây là một động cơ phản lực không lổ và có lực đẩy mạnh mẽ bậc nhất của công nghệ hiện tại. Sức mạnh của nó phải đủ để chiến thắng trọng lực cũng khổng lồ không kém của chính mình. Theo ước tính tương đương, sức tác động của nó sẽ bằng đến 10.000 chiếc ô-tô đang rồ ga trên đường cùng kéo một lúc.

Phi thuyền đưa người vào không gian sẽ không thể bay lên nếu không có động cơ tên lửa. Vì vậy, tên lửa là một trong những yếu tố cốt lõi để thực hiện sứ mệnh của con người. Nó sẽ giúp đẩy phi thuyền lên nhờ việc xả luồng lửa đốt xuống dưới đất, tạo hướng phản lực đối lập.

Tuy nhiên, vai trò chính của nó là giúp phi thuyền bay ra tận ngoài vũ trụ, chứ không phải mỗi ở bầu khí quyển của Trái đất. Do đó, sẽ không có oxy tự nhiên ở ngoài không gian kia như chúng ta đang hít thở hằng ngày để duy trì sự cháy được. Và chìa khóa cho câu hỏi này lại nằm ở nơi khác.

Đẩy và kéo

Lực đẩy giúp đưa tên lửa và phi thuyền bay thẳng lên là dựa vào lượng khí đốt xả ra và cả lưu lượng xả theo thời gian để tạo áp lực nữa. Khi đã đủ thắng được trọng lực và chênh lệnh hơn đáng kể, nó sẽ đưa phi thuyền thực hiện kế hoạch của mình. Được biết, không chỉ có trọng lực là "kẻ thù" mà còn cả lực cản của không khí cũng là yếu tố khiến tên lửa phải hoạt động hết công suất hơn bao giờ hết.

So với động cơ của máy bay thương mại hiện nay, điều này có khác biệt đôi chút: Máy bay phản lực không lên thẳng đứng, mà lại lướt thật nhanh theo hướng ngang vì lực cản của không khí đối với máy bay đã có 2 cánh lợi dụng để làm yếu tố định hướng lực, góp phần hỗ trợ nâng máy bay lên cao hơn khi lướt đi. Càng di chuyển nhanh, lực tác động hỗ trợ càng lớn và đủ để nâng cao, bay xa hơn nữa. Và để hạn chế lực cản không khí tiêu cực khi bay nhanh, các phương tiện tốc độ cao luôn được làm thon thân mình - kể cả tên lửa - để tối giản hóa nó đi.

Động cơ tên lửa

Hệ thống đẩy phản lực là phần quan trọng nhất, như đã đề cập. Và lý do chúng có thể bay cao, xa mãi đến tận ngoài vũ trụ hàng tỷ km là vì có một bình oxy khổng lồ dự trữ trong động cơ. Nó sẽ làm nhiệm vụ "nuôi" ngọn lửa đẩy liên tục, không để tắt ngay cả khi vũ trụ là không có dưỡng khí.

Những thế hệ tên lửa hiện đại hơn còn có thể sử dụng một phương án thay thế hỗ trợ nữa là nhiên liệu lỏng - như oxy lỏng hay hydro lỏng - phun ra đồng thời để duy trì sự đốt. Chúng ban đầu được bảo quản ở nhiệt độ cực thấp và nén áp cao để có thể mang theo nhiều nhất có thể trong những thùng chứa khổng lồ, giúp phi thuyền bay xa và năng suất cao hơn nữa.