KỊNH MỪNG NĂM MỚI QUÊ MẸ VN

 

KÍNH MỪNG NĂM MỚI 2025

 

TRƯỚC THEM NĂM MƠI SẮP VỀ.

THA HƯƠNG LÂU QUÁ NẶNG NỀ NHỚ THƯƠNG.

 

Ơn Trời không bị lạc đường,

Nên thân còn khỏe, tinh thần ngộ KHÔNG.

 

Đông tàn nay sắp tân niên

Logo Năm Mới, Kinh Mừng Cùng Vui.

LỊCH SỮ XUẤT HIẾN CĂY GIÁNG SINH

KHÔNG CÓ AI BIÊT RỎ CÂY GIÁNG SINH XUẤT HIỆN TỪ THỜI NÀO.

Tại nước Đức co ghi chép vào thế kỷ thứ 8 trong phái đòan truyền giáo của Anh Quốc tới nước Đức có thánh St. Boniface đã dựng lên một cây xanh bôn mùa tượng trưng cho Chúa Jesus bất diệt.

Tới thế kỷ 16, cây giáng sinh xuất hiện khắp nơi tại nước Đức.

Năm 1843 tại Anh quốc, nhà viết báo tên Charles Dickens (1812-1870) viết cuốn tiểu thuyết ngắn gọi là “Christmas Carol” kể chuyện hồn ma đêm Giáng Sinh .

PHỌNG VỆ TINH LÊN QUỸ ĐẠO THẤP LEO

 

TIM HIỂU PHÓNG VÊ TINH LÊN QUỸ ĐẠO THẤP LEO

1- NHIÊN LIỆU XỬ DỤNG PHÓNG ROCKET MANG VỆ TINH.

Dùng nhiên liệu lõng có nhiều tiện lợi hơn nhiên liệu đặc.

Với nhiên liệu lõng thi thực hiện dễ dàng tắt, mở, đốt cháy và kiểm sóat được lưu lượng nhiên liệu vào phòng đổt (Combustion chamber)

Có nhiều loại nhiên liệu dùng để phóng rocket nhưng hiện nay chi có 3 loại căn bản và rất phổ thông có trạng thái lõng (liquid) với tên là :

  RP-1, Hydrogen, Methane

RP-1 goị là Refined Petroleum hoậc Rocket Propellant tinh lọc từ dâu thô (crude oil)  kerosene

 RP-1 được xử dụng nhiêu nhất trên thế giới.  Trộn RP-1 chung với oxy lỏng trong phòng đốt cháy để đẩy rocket bốc lên khỏi mặt đất.

Hổn hợp nầy được đặt tên là kerolox nghía là kerosene trộn với Liquid Oxygen (lox).

 Hydrogen lõng trôn với oxy .

Hydrogen lõng trộn với oxy lỏng goị la hydrolox. Đôt cháy hydrolox thay cho kerolox khi rocket vào quỹ đạo ơ cao độ 67.6 km (42 miles) vì hydrolox có đặc tính thoat khí đốt xong ra nhanh hơn kerolox. Đặc tính đó goị là specific impulse cho biết vận tốc thoát khí (exhaust velocity)

Kerolox tạo sức đẩy mạnh hơn hydrolox lúc khởi sự phóng rocket nhưng có vận tốc thoát khí (specific impulse) lâu hơn hydrolox.

Specific impulse trung bình của Hydrolox là 450 giây.

Specific impulse cua Kerolox trên 470.2  giây.

Đó là lỹ do chỉ đổt hydrolox khi phi thuyền bay vào không gian .

2-SỐ LƯƠNG NGUYÊN LIỆU XỬ DỤNG CHO APOLLO 11.

 Apollo 11 phóng lên không gian ngay 16-7- 1969, đưa 3 phi hành gia Mỹ lên mặt trăng lần đầu tiên trên thế giới.

Trước giờ phóng, Apollo 11 gồm co Rocket Saturn V mang nhiên liệu và phi thuyền chở 3 phi hành gia Mỹ có sức nặng tổng cọng là 3,038,500 kg.

Riêng rocket Saturn V có sức nặng là  2,923,387 kg .Ngaỳ nay Rocket Saturn V không còn được xử dụng nữa.

Rocket Saturn có 3 tầng khác nhau.

Tầng thứ nhất S-IC do công ty Boeing tại New Orleans chê tạo.

Tạo sức đầy  3,470 00O kg lực và chứa Kerolox.

Tầng thứ hai S-II do công ty North American  Aviation tại Seal Beal Beach, California chế tạo

Tạo sức đẩy 526,176 kg lực và chứa hydrolox.

Tầng thứ ba S-IVB do công ty Douglas Aircraft Company  tại Huntington Beach,California chế tạo.

Tạo sức đẩy 104,326 kg lực và chứa hydrolox

 Sau khi phóng rocket, tất cả đều bỏ trong không gian không có gì để dùng lại . 

Tầng thứ nhất chứa oxygen lỏng và xăng loai Rp-1 để đổt tạo sức đưa rocket thoát khỏi śức kéo của địa cầu. Tầng nầy chỉ ráp vào rocket trước giờ phóng. Tầng thứ nhất có 5 động cơ đốt nhiên liệu,

khi rocket lên độ cao  67 km (42 miles) thì ngưng đổt. Sau khi đổt xong , tầng thứ nhứt đã tiêu thụ tổng cộng .

203,400 gallons(770,000 liters) nhiên liệu RP-1

318,000 gallons (1.2 triệu liters) oxy lõng.

Tiêu thụ tổng cộng 521,400 gallons kerolox

Chia sức nặng của Apollo 3,038,500 kg cho số lượng nhiên liêu 521,400 gallons kerolox đã tiêu thụ,  chúng ta tìm thấy phải tiêu thụ một gallon kerolox cho 5.83 kg ( gần 6 kg ) của rocket .

Khi 5 động cơ tầng thứ nhất đốt xong tạo sức đẩy 3,470,000 kg lực để rocket ra khoỉ sức kéo của địa câu thì tầng thứ hai của rocket đố́t nhiên liệu  hydrolox tạo lực 526,176 kg đây rocket vào quỹ đạo .

Tầng thứ ba có sức đẩy 104,326 kg làm ổn định rocket bay quanh địa cầu.

Trên cao độ vì không có không khí nên  hydrolox là nguyên liệu lý tưởng rất quan trọng vi hydrolox không bị đông đặc và có vận tốc thoát khĩ thải ra rất nhanh. Mỗi giây đã đổt cháy 18,000 kg hydrolox.

KẾT LUẬN

Từ kết quả thành công tốt đẹp đã có của công trĩnh Apollo 11, chúng ta học được như sau.

1-Sức nặng tổng cộng của Apollo 11 là 3,038,500 kg.

2-Lực nâng Apollo 11 bổc lên khỏi mặt đất là 3,470,000 kg.

3- Nhiên liệu phải dùng là Kerolox để đốt bốc rocket lên khỏí mặt đẫt. Đốt một gallon kerolox cho 5.83 kg (gần 6 kg) của rocket .

4-Trên không gian phải đốt hydrolox để đẩy rocket vì hydrolox không bị đông đặc và có độ thoát khí thải ra rất nhanh hơn kerolox.

Lỹ do RP-1 có ưu điểm như sau.

Dễ sản xuất nên rẻ tiền.Tồn trử bình thường. Ty trọng năng lương cao. Độc hại thấp. Thùng chứa nhỏ. Bốc hơi ít nên không sợ độc hại. Độ bỗ́c cháy thấp.

 

TÌM T̀ỐC ĐỘ CỦA VỆ TINH TRÊN CÁC QUỸ ĐẠO.

CÃCH TÍNH TỐC ĐỘ CỦA VỆ TINH TRÊN QUỸ ĐẠO.

I-TÍNH TỐC ĐỘ QUAY CÚA ĐỊA CẦU.

Tốc độ quay (Orbital velocity) V₀ của địa cầu quay quanh mặt trời được tính như sau.

 Bán kính của quỹ đạo mã địa cầu di chuyển trên đó  quanh mặt trời là r₁=149,598,000 km=1au.

 Chu vi của quỹ đạo địa cầu quanh mặt trời là 2 π r₁ = 939,952,000km.

 Chia chu vi đó cho 365.25 ngày rồi đổi ngày ra giây thì có tốc độ quay (orbital velocity) của địa cầu là.

 V₀ = 939,952,000 / [(365.25)x(86400)]=29.785 km/s . Gần bằng 30km/s. 

II-TÍNH TỐC ĐỘ́ CUA VỆ TINH TRÊN QUỸ ĐẠO

Theo nghiên cúu của Huygens và Newton đã tim được hai công thức sau.

Sức hút của đia cầu là F = mg .

Lực ly tâm của vệ tinh là F₀ = mV₀²/r

m là khối lượng của vệ tinh.

r là khoảng cách của tâm địa cầu tới tâm của vệ tinh khi vệ tình nằm trên mặt đất.

Vo là vận tốc của vệ tinh trên quỹ đạo. Vận tốc nằm trên tíếp tuyến với quỹ đạo.

g là trọng lực (gravity) của địa cầu, là sức hủt kéo của địa cầu trên vật chất .

Địa cầu có g=9.8 do Newton nghiên cứu tìm ra năm 1686 đo bằng đơn vị goị là Newton.

Muốn vệ tinh bay quanh địa cầu thì lực ly tâm của vệ tinh phải bằng sức hút của địa cầu đối với vệ tinh. 

Lực ly tâm tuỳ thuộc vào khoảng cách và vận tốc bay của vệ tinh.

Khoảng cách gồm bán kính  r của địa cầu cộng với độ́ cao h cách mật đất.

Nên chúng ta viết  mg = mV₀²/r

Bỏ m, chúng ta có g = V₀²/r,

             và   gxr = V₀²

Chúng ta thấy rỏ tốc độ bay vo của vế tinh tuỳ thuộc vào trong lực g của địa cầu và độ cao r của vệ tinh đối với tâm của địa câu.

 Đơn vị đo trọng lực g là Newton hoậc m/s²        

Trọng lức của địa cầu do Newton đã tìm ra là g=9.8 m/s². Nếu tính theo đơn vị Newton thì g=9.8 N

go là trong lực (gravity) của vệ tinh mà chúng ta phải tìm. Khi tim được go thì sẽ tim được dễ dàng tốc độ của vệ tinh trên quỹ đạo theo bài tính dưới đây. Càng lên cao thĩ trọng lực go của vệ tinh càng giảm xuống.                          

Bán kính của địa cầu đo tại xích đạo là 

r= 6400 km.

Muốn có trọng lực (gravity) g₀  thì áp dụng công thức g/g₀  = ( h/r)²  

h là cao độ của vệ tinh đo tới tâm của địa cầu..

go = g / (h/r)^2.

Bán kính của địa cầu là 6400 km.

Thí du nếu vệ tinh ở cao độ 40 km đối mặt đất

thì h = 40 km + 6400 km = 6440 km. Đổi h ra mét. Sau khi tính, chúng ta tìm thấy V₀ = 7.9 km/s gần bằng V₀ = 8 km/s .

Vậy muốn vệ tinh không bị địa câu kẽo xuống khi lên cao đố 40 km thì vệ tinh phải có tốc độ bay quanh địa cầu  V₀ = 8 km/s goị là escape velocity. 

Trên thực tế  vo tính theo công thức _.

   V_e = 1.4142 x 8 = 11.31 km/s.

1.4142 là căn số của con số 2.

Nếu velocity lớn hơn 8km/s và nhỏ hơn 11.3km/s , thì vệ tinh sẽ vào quỷ đạo hình ellipse quanh địa cầu.

Nếu rocket chở vệ tinh có velocity lớn hơn  

11.3km/s (escape velocity) thì vệ tinh sẽ không còn bay quanh địa cầu nữa.

Lúc nầy tầng thứ hai của rocket mang vệ tinh phải khai hỏa lần thứ nhứt tạo tộc độ phóng vệ tinh goị là  launch velocity bằng 32.72 km/s để vào Hohmann Transfer Orbit.(Xem hình vẽ)

KẾT LUẬN

1-Muốn vệ tinh bay quanh địa cầu trên nhiều quỹ đạo cao hay thấp khac nhau thì phải :

-Tìm go là trọng lực (gravity) của vệ tinh theo cách tính trên.

-Tìm được go thì tinh được tốc độ của vệ tinh theo công thức gxr = V₀^2.

-Chọn cao độ tuỳ ý rồi cộng với đường bán kính của địa cẩu lả 6400 km.

2-MUỐN VỆ TINH BAY LÊN HOẢ TINH THÌ ROCKET MANG VỆ TINH PHẢI CÓ ESCAPE VELOCITY LÀ 32.72 km/s MỚI CÓ THỂ BAY TRÊN QUỸ ĐẠO Hohmann Transfer Orbit theo hinh vẽ.

Quỹ đạo Hohmann Transfer giúp chúng ta ít tốn nhiên liệu đẩy rocket mang vệ tinh.

3-Một Newton (1 N) là trọng lực của địa cầu tác động trên một khối vật chất nặng khoảng 102 gram.

9.8 N  là trọng lực của địa cầu tác động trên khối vật chất nặng 1 kg.

CÁCH XỬ DỤNG NHỮNG QUỸ ĐẠO KHÔNG GIAN

 

TÌM HIẾU NHƯNG QUỸ ĐẠO KHÔNG GIAN VÀ CÁCH XỬ DỤNG

Quỹ đạo trên không gian đã được chưng minh có thật bởi Johannes Kepler và Isaac Newton từ thế kỹ 17.

Trước thế kỹ 17,  người Âu Chau tin tưởng mật trời di chuyển quanh địa cầu. Ai nói ngược sự tin tương đó đêu bị tội tử hình hoậc bị tù .

Tơi thế kỷ 20 ,Albert Einstein tìm được luật căn bản về vật lỹ nên chưng minh đia cầu di chuyển chứ không đứng yên và trên không gian có nhiều quỹ đạo để đia cầu và các hình tinh di chuyển quanh mặt trời.

Ngaỳ nay thế giới đã tìm thấy có 7 loại quỹ đạo trên không gian.                        

1-Quỹ đạo thẩp goị là LEO (Low-Earth orbit). Có cao từ 160 km tới 1600Km

Thời gian vệ tinh bay trong LEO lâu 90 phút.

2-Quỹ đạo cao “High Earth Orbit” (HEO) gọi là “Geostationary Orbit” hoặc tên Geosynchronous Orbit” nghía là quỹ đạo đồng bộ với đia câu. Lý do đồng bộ là thởi gian vế tinh bay trên quỹ đạo nầy băng thời gian 24 giờ quay của địa cầu .

Độ cao cuả Geosynchronous Orbit” (HEO) là 36 000 km. HEO còn có tên là GEO 

3-Quỹ đạo trung bình “Medium Earth Orbits”

(MEO). Nầm giữa LEO và HEO. Có cao độ từ 2,000km tới 35,786 km.Thời gian vệ tinh bay trên MEO mất 12 giờ.

Ba qũỹ đạo và Lagrange Points sau đây được dùng để nghiên cứu về mặt trời và địa cầu.

4-Quỷ đạo cực địa cầu. Polar Orbit. Có cao độ 200km-1000km thuộc loại LEO.

Quỹ đạo nầy bao trum địa cầu. Vệ tinh trên quỹ  đạo nây quan sát tất cả bề mặt của địa cầu từ bắc cực tới nam cực. Vệ tinh chỉ bay tư bắc xuống nam nhưng tại hai cực thì bị nghiêng một góc 20-30 độ

5-Quỷ đạo Transfer Orbit (GTO)

6-Quỷ đạo đồng bộ với mặt trời

   Sun-sychronous Orbit (SSO)

Vệ tinh trên quỹ đạo nầy theo dõi độ nghiên của mặt trời và cũng theo dõi các vệ tinh.  

7- Lagrange Points. 

II-CÁCH XỬ DỤNG CÁC QUỸ ĐẠO

1-Quỹ đáo thấp nhất gọi là LEO (Low-Earth orbit) có cao độ trên mặt biển từ 160km tới 1,600 km.

Vệ tinh không thể bay dưới 160 km vĩ sức cảng của khí quyển.

Muốn cho phi thuyền bay quanh địa cầu thì cân phải dùng lực đẩy phi thuyền lên tới quỹ đạo nây.

Trên quỹ đạo nây, phi thuyền bay một vòng  lâu 90 phút. Thời gian của một vòng bay quanh goị là  Orbital Period tính bằng giây (s)

Trạm không gian qùốc tế ISS hiện nay đang bay 16 vòng mỗi ngày trên quỹ đạo LEO.

 Trên xích đạo mặt phầng của LEO hơi nghiên (tilted plane) với gọc 23.4 độ theo độ nghiên của trục địa cầu cho nên có rất nhiều vệ tinh bay tha hồ theo nhưng  đường bay riêng không bị trở ngại.

Có khoảng 55 phần trăm vế tịnh bay ở quỹ đạo LEO

2-Quỷ đạo cao (High Earth Orbit) goị là  “Geostationary Earth Orbit” (GEO) hoặc “Geosynchronous Orbit” cách mặt đất  36 000 km. 

Lỹ do đặt hai tên như vậy vi vệ tinh thời tiết phải bay trên quỹ đạo nầy cung với tốc độ quay của địa câù mới có thể quan sát sứ thay đổi thời tiết trên địa cầu trong 24 giờ.

Dưới đất nhìn thấy mỗi ngay vế tình tiên đóan thời tiết xuất tại một chố không thay đổi,

Những vệ tinh thời tiết “Geostationary satellites” được cho bay theo quỹ đạo hình tròn nằm cao trên xích đạo của địa cầu.

Trên quỹ đạo GEO nầy còn có những vê tinh theo dõi những tai nạn mảy bay và tàu biển trên địa cầu, nhừng vệ tinh chuyên môn gới sóng điện thoại.

Trên quỹ đạo GEO có khoảng 35 phần trăm vệ tinh hoạt động.

3-Quỹ đạo trung bình”Medium Earth Orbits” (MEO).

Nằm giữa quỹ đạo LEO và  quỹ đạo HEO tức là giứa hai cao độ 2,000km và 35,786 km đối với mặt biển.

Vệ tinh bay một vòng trên quỹ đạo MEO mất 12 giờ.

Trên quỷ đạo nầy co nhiều vệ tinh goị là GPS (Global Positioning System ) bay ở cao độ 20,000 km

III- CÁCH ĐƯA PHI THUYỀN LÊN CÁC QUỸ ĐẠO.

 Trước tiên phải khai hỏa tầng thứ nhứt của  rocket lên tới khoảng 160 km để vào quỹ đạo vòng tròn số 1 quanh đia cầu với tốc độ quay quanh địa câu là  8km/s. 

Nếu tốc độ lớn hơn 8km/s và nhỏ hơn 11.3km/s , rocket sẽ vào quỹ đạo hình ellipse số 2 quanh địa cầu.

Nếu rocket có tốc độ bằng 11.3km/s gọi là “escape velocity”  thì sẽ không còn bay quanh địa cầu nữa vì lực ly tâm của rocket lớn hơn lực niú kéo của địa cầu.

Lúc nầy tầng thứ hai của rocket phải khai hoả lần thứ nhứt tạo launch velocity bằng 32.72 km/s để vào quỷ đạo gọi là  Hohmann Transfer Orbit nếu chúng ta muốn phi thuyền tới một hành tinh khác. 

Năm 1925  Kỹ sư người Đức Germany tên là

 Walter Hohmann đã chứng minh được quỹ đáo hình ellipse tiếp tuyến với quỹ đạo của địa cầu và tiếp tuyên với quỹ đạo của hành tinh là đương phi thuyền ít tốn năng lượng.

Thế giơi từ lâu đã xứ dúng quỹ đạo nầy nên đật tên cho quý đạó là “Hohmann Transfer Orbit “.

iV-CÁCH TÍNH NĂNG LƯỢNG ĐỂ ĐƯA PHI THUYÊN LÊN QUỸ ĐẠO-

Còn tiếp