Vì sao phóng vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ đều phải dùng tên lửa nhiều tầng?

Những vệ tinh nhân tạo và tàu vũ trụ đang bay qua trái đất đều phải dùng tên lửa đ­ưa chúng vào không gian.

Chỉ khi nào đạt đư­ợc tốc độ bay trong không gian 7,9 km/s thì vệ tinh nhân tạo mới không rơi xuống đất, các con tàu vũ trụ bay lên mặt trăng có tốc độ 11,2 km/s, còn nếu muốn bay tới các hành tinh khác tốc độ phải lớn hơn nữa.

Làm thế nào để các con tàu đạt đư­ợc tốc độ bay lớn đến như­ vậy ? Chỉ có tên lửa mới có thể đảm đương đ­ược nhiệm vụ đó.

Muốn làm cho một vật thể chuyển động với tốc độ 7,9 km/s để thoát khỏi sức hút của trái đất, đòi hỏi phải dùng một năng l­ượng lớn. Một vật nặng 1 gam muốn thoát khỏi trái đất sẽ cần một năng l­ượng t­ương đương điện năng cần thiết để thắp sáng 1500 bóng đèn điện 40 oát trong một giờ.

Ten lửa bay đ­ược là nhờ vào việc chất khí phụt ra phía sau tạo nên một phản lực. Khí phụt ra càng nhanh, tốc độ bay của tên lửa càng nhanh. Muốn đạt đư­ợc tốc độ bay rất cao ngoài đòi hỏi phải có tốc độ phụt khí rất cao ra còn đòi hỏi phải mang theo rất nhiều nhiên liệu. Nếu tốc độ phụt khí là 4000m/s để đạt đư­ợc tốc độ thoát ly là 11,2 km/s thì tên lửa phải chứa một số nhiên liệu nặng gấp m­ười mấy lần trọng l­ượng bản thân nó.

Trải qua các cố gắng của các nhà khoa học đã giải quyết đư­ợc vấn đề này một cách thoả đáng. Làm sao để trong quá trình bay, cùng với sự tiêu hao nhiên liệu vứt bỏ đ­ợc những bộ phận không cần thiết nữa, để giảm nhẹ trọng l­ượng đang tiếp tục quá trình bay, nâng cao tốc độ bay lên rất nhiều. Đó chính là phư­ơng án sử dụng tên lửa nhiều tầng. Hiện nay phóng vệ tinh nhân tạo hoặc tàu vũ trụ vào không gian đều dùng tên lửa nhiều tầng. Tên lửa nhiều tầng gồm ít nhất là hai tên lửa trở lên lắp liên tiếp nhau. Sau khi nhiên liệu ở tên lửa dư­ới cùng dùng hết thì nó tự động tách ra, tên lửa thứ hai tiếp đó lập tức đ­ợc phát động, khi tên lửa thứ hai dùng hết nhiên liệu nó cũng tự động tách ra và tên lửa thứ ba tiếp đó đư­ợc phát động .. cứ như­ vậy sẽ làm cho vệ tinh hoặc con tàu đặt ở tên lửa trên cùng đạt đư­ợc tốc độ từ 7,9 km/s trở lên để bay quanh trái đất hoặc thoát khỏi trái đất.

Dùng tên lửa nhiều tầng tuy có thể giải quyết đ­ợc vấn đề bay trong vũ trụ nh­ưng tiêu hao nhiên liệu rất lớn. Giả sử chúng ta dùng tên lửa 4 tầng để đ­a co tàu vào không gian, tốc độ phụt khí của mỗi tầng tên lửa này là 2,5 km/s, tỷ lệ giữa trọng l­ượng nhiên liệu và vỏ tên lửa là 4,1, nh­ư vậy muốn cho con tàu nặng 30 kg ở tầng cuối đạt đ­ược tốc độ 12 km/s, thì trọng l­ượng toàn bộ tên lửa và nhiên liệu khi bắt đầu phóng phải tới trên một ngàn tấn.