Chào mừng quý vị đến với Website Nguyễn Đức Bảo.
Quý vị chưa đăng nhập hoặc chưa đăng ký làm thành viên, vì vậy chưa thể tải được các tư liệu của Thư viện về máy tính của mình.
Nếu chưa đăng ký, hãy đăng ký thành viên tại đây hoặc xem phim hướng dẫn tại đây
Nếu đã đăng ký rồi, quý vị có thể đăng nhập ở ngay ô bên phải.
Gốc > Thế giới và những phát minh >
Nguyễn Đức Bảo @ 10:13 15/08/2009
Số lượt xem: 649
Khí cầu
Nếu ngành khí cầu thật sự khởi đầu vào nửa sau thế kỉ XVIII, thì người ta thấy rằng đã có hàng loạt người đi trước đã thực hiện được nó. Như nhiều phát minh khác, hình như ánh sáng cũng lóe ra từ xứ sở con Trời. Quả vậy, hình như từ rất xa xưa, người Trung Hoa đã thích chơi trò thả các quả cầu bằng giấy, được thổi phồng bằng không khí nóng.
Khoảng giữa thế kỉ IV tCN, nếu tin cách giải thích của các sử gia đương thời, thì đại tướng Hàn Tín đã dùng những khí cầu đó làm mật hiệu cho quân của ông. Gần chúng ta hơn có thầy tu dòng Tên, người Bồ Đào Nha, Bartolomé Lorenzo de Gusmao đã thành công khi cho một khí cầu hình con chim bay được lên khỏi mặt đất vào năm 1709.
Ngày 4/6/1783, hai nhà sản xuất giấy ở Vivarais, hai anh em Joseph và Étienne Montgolfier lần đầu tiên đã trình diễn công khai một khí cầu do họ sáng chế - sau này được gọi là khí cầu Montgolfier, được làm bằng vải, dán giấy và được bơm phồng bằng không khí nóng, bay lên được nhờ một ngọn lửa của rơm ẩm, của len, treo ở dưới miệng khí cầu. Ngay tức khắc khí cầu lên cao tới 500m. tin tức khiến cho công chúng quan tâm sôi nổi đến mức khi Viện hàn lâm khoa học muốn làm lại thí nghệm ở Paris, thì chỉ trong một tuần, công chúng đã quyên góp đủ số tiền cần thiết. Để lãnh đạo công việc này, người ta đã chỉ định một trong những nhà vật lí lớn thời đó là Jacques Alexandre César Charles, ông này nghĩ rằng hydro vốn nhẹ hơn không khí nóng, và nên bơm khí cầu bằng khí đó để được một lực lên lớn hơn.
Khoảng giữa thế kỉ IV tCN, nếu tin cách giải thích của các sử gia đương thời, thì đại tướng Hàn Tín đã dùng những khí cầu đó làm mật hiệu cho quân của ông. Gần chúng ta hơn có thầy tu dòng Tên, người Bồ Đào Nha, Bartolomé Lorenzo de Gusmao đã thành công khi cho một khí cầu hình con chim bay được lên khỏi mặt đất vào năm 1709.
Ngày 4/6/1783, hai nhà sản xuất giấy ở Vivarais, hai anh em Joseph và Étienne Montgolfier lần đầu tiên đã trình diễn công khai một khí cầu do họ sáng chế - sau này được gọi là khí cầu Montgolfier, được làm bằng vải, dán giấy và được bơm phồng bằng không khí nóng, bay lên được nhờ một ngọn lửa của rơm ẩm, của len, treo ở dưới miệng khí cầu. Ngay tức khắc khí cầu lên cao tới 500m. tin tức khiến cho công chúng quan tâm sôi nổi đến mức khi Viện hàn lâm khoa học muốn làm lại thí nghệm ở Paris, thì chỉ trong một tuần, công chúng đã quyên góp đủ số tiền cần thiết. Để lãnh đạo công việc này, người ta đã chỉ định một trong những nhà vật lí lớn thời đó là Jacques Alexandre César Charles, ông này nghĩ rằng hydro vốn nhẹ hơn không khí nóng, và nên bơm khí cầu bằng khí đó để được một lực lên lớn hơn.
Thực ra, hình như hai anh em Montgolfier cũng đã có ý định ấy, nhưng đã phải bỏ vì vỏ khí cầu xốp (để hydro thấm qua) và vì gặp khó khăn khi phải sán xuất một khối lượng lớn hydro, chất khí mà tới thời điểm ấy chỉ được điều chế trong phòng thí nghiệm, trên quy mô nhỏ.
Charles nhanh chóng hoàn chỉnh được một chất phết chế từ cao su, và giao cho hai anh em Robert, nhà sản xuất dụng cụ vật lí, làm một cái vỏ bằng lụa trơn, phết cao su. Cũng lúc đó, với một cái thùng tônô và các ống dẫn, ông ứng tác một máy sing khí hydro. Phải mất bốn ngày để bơm đầy khí cho quả cầu, và ngày 27/8, khí cầu bay lên trước một đám đông chừng 300.000 người. Quả cầu do bơm quá căng đã nổ ở phía trên Gonesse gần Paris và rơi xuống.
Nhưng người ta đã nghĩ đến chuyến bay có người. Ngày 15/10, hai anh em Montgolfier trước đó đã bắt đầu bằng việc cho phóng một khí cầu chở súc vật, đã thử ở Vincennes, một khí cầu có dây giữ mang theo Francois Pilâtre de Rozier lên cao 24m và giữ ở độ cao đó 5 phút. Vì vua Louis XVI phản đối việc một người không phải là tử tù mạo hiểm là người đầu tiên bay lên bằng khí cầu tự do, nên Pilâtre de Rozier đã hứa với hầu tước Francois Laurent d'Arlances rằng ông sẽ bay cùng hầu tước trong chuyến bay đầu tiên, nếu hầu tước giải tỏa được lệnh cấm của vua. Ngày 21/11, hai ông thực hiện chuyến bay đầu tiên bằng khí cầu tự do - khí cầu Montgolfière, dùng không khí nóng - trong chuyến bay đó, họ bay xa được 9,5 km và đạt độ cao 1000m.
Mười ngày sau, Charles đã chứng minh những tính chất đáng chú ý của khí cầu hydro của ông. Ngày 1/12, sau hàng nghìn trục trặc (nổ một thùng sinh khí hydro; một sắc lệnh do nhà vua tống đạt, ra lệnh hoãn thí nghiệm xét thấy nguy hiểm này), Charles và Robert đã bay lên từ vườn hoa của cung điện Tuileries, giữ ở độ cao 600m, và 2 giờ sau hạ xuống Nesles. Ở đó, Charles để người bạn đồng hành lại, kí một biên bản rồi lại bay tiếp, đạt độ cao rất lớn là 3000m, rồi hạ xuống sau khi bay 35 phút. Như vậy, chỉ trong vài tháng con người đã làm chủ được một kĩ thuật mới, và sau đó khí cầu này đã trở nên hoàn hảo gồm đủ: giỏ treo vào khí cầu bằng một tấm lưới, cái supáp (để xả khí) điều khiển được từ chỗ giỏ, các bao cát dùng để dằn, thậm chí cả một khí áp kế, thủy tổ của các cao kế sau này nữa.
Vào thời kì đó, cái nặng hơn không khí mới chỉ là dự án, và một tương lai sáng sủa dường như đang mở rộng cho khí cầu. Vào nămn 1793 và 1794, các nhà quân sự đưa các khí cầu quan sát vào hoạt động, lần đầu tiên trong trận bao vây Maubeuge và trong trận Fleurus, theo sự gợi ý của Nicolas Conté - người đã sáng chế ra chiếc bút có ruột được làm bằng than chì. Năm 1804, nhà vật lí kiêm hóa học Louis Gay-Lussac dùng khí cầu để thực hiện một số thí nghiệm khoa học nguy hiểm. Trong chuyến bay đầu tiên, cũng nhà toán học kiêm thiên văn học Jean-Baptiste Biot, ông lên cao tới 4000m để nghiên cứu địa từ, rồi sau đó một mình ông lại bay lên, với ý định đạt đến độ cao nhất có thể và đã đạt độ cao 7016m, vượt xa những người điều khiển khí cầu giỏi nhất.
Cũng thời gian ấy, ý khiển điều khiển khí cầu nảy sinh và ám ảnh các nhà nghiên cứu. Khí cầu điều khiển được đầu tiên phải kế đến là "con tàu biết bay" kì dị của do J.P. Blanchard chế tạo năm 1784. Đó l2 một khí cầu thông thường (có dạng hình cầu) có một bánh lái giống như bánh lái tàu thủy và được quay bằng tay, một thiết bị đẩy giống như mái chèo và chân vịt. Ta chú ý rằng, ngay cùng thời gian với sự kiện phát minh khí cầu Montgolfière, đại tướng Jean-Baptiste Meusnier de La Place đã hình dung ra các cơ quan điều khiển, và xây dựng lí thuyết cân bằng của một khí cầu điều khiển được. Đặc biệt, ông đã đề nghị hình dạng kéo dài của khí cầu như một phương tiện để giảm sức cản của khí cầu, đồng thời độ ổn định của khí cầu được cải thiện nhiều.
Khí cầu điều khiển được đầu tiên, xứng đáng với tên gọi này, có dạng hình thoi, có bánh lái và được đẩy bằng một máy hơi nước, được kĩ sư Henry Giffard phát minh năm 1851. và thử nghiệm năm 1852, nhưng kết ảu lại gây nhiều thất vọng. Trong lĩnh vực này, cũng phải kể đến khí cầu điều khiển do người Đức Paul Hoenlein sáng chế năm 1872, mà động cơ dùng ngay chất để bơm cho nó làm nhiên liệu.
Gaston Tissandier là một nhà bác học rất quan tâm tới các ứng dụng khoa học của ngành khí cầu và đã chế tạo nhiều khí cầu, thậm chí đã thoát chết trong một chuyến bay đạt đến độ cao nổi tiếng (năm 1875, ông lên quá cao, đến độ cao 8600m, cùng hai người bạn đồng hành của ông là Sivel và Crocé-Spinelli - hai người đều đã chết). Không chút nản lòng vì sự việc bi đát ấy, ông tiếp tục các nghiên cứu của mình, và năm 1883, cùng với người em là Albert, ông thử nghiệm một khí cầu điều khiển được do họ chế tạo, và được thay bằng động cơ điện. Kết quả tuy khiêm tốn nhưng vẫn đáng khích lệ với đại úy Charlews Renard - người vào năm sau đã cho bay thành công một khí cầu điều khiển được khác, chạy bằng điện có tên France (nước Pháp). Trong một chuyến bay đáng nhớ, đánh dấu một bước ngoặt trong kĩ thuật của khí cấu điều khiển và cũng là lần đầu tiên trong kỉ yếu của ngành khí cầu, Renard và người bạn đồng hành A.C. Krebs đã thực hiện được vòng bay kín dài 7km, sau đó đã trở về điểm xuất phát an toàn bằng khí cầu điều khiển.
Rất nhiều tiến bộ quan trọng khác nối tiếp nhau. Đầu tiên, vào năm 1887, bá tước Ferdinand Von Zeppelin tiến hành những cuộc thử nghiệm đầu tiên dùng máy nổ để đẩy khí cầu. Cùng năm đó, một người Đức khác tên là David Schwartz sáng chế khí cầu cứng có khung nhôm, nhưng vỏ của khí cầu, cũng bằng kim loại, lại để lọt khí tại hàng nghìn chỗ. Thí nghiệm này đã gợi cho bá tước Zeppelin ý tưởng chia khí cầu thành nhiều ngăn, làm cho khí cầu dưới một vỏ ngoài chung, lại chứa nhiều khí cầu con đặt trong các ngăn. Như vậy, năm 1900 khí cầu hiện đại đã ra đời.
Khí cầu và khí cầu điều khiển, sau bao thăng trầm và tai nạn bi đát đã được thay thế bởi máy bay và trực thăng. Vì vậy, từ đầu thế kỉ này, không có nhiều cách tân về mặt kĩ thuật trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, ta cũng phải kể việc lắp một giỏ kín, có điều hòa không khí năm 1931 cho các khí cầu tĩnh khí của kĩ sư Thụy Sĩ August Piccard, và ngay sau Thế chiến thứ hai là sự xuất hiện ở Mĩ khí cầu tự do bằng chất dẻo, có cốt là sợi thủy tinh, mà vỏ có thể trực tiếp giữ giỏ, không cần lưới và các dây treo cổ điển.
Năm 1963, ở Mĩ, các nhà nghiên cứu của công ty Raytheon đã nghĩ ra một khí cầu nhẹ bằng chất dẻo, đơn giản một cách lạ kì, không lưới cũng chẳng có dây treo, không supáp và không mang theo vật dằn, mọi sự giản lược đều thu được nhờ sự trở lại độc đáo của quá khứ, vì các khí cầu náy giống như các khí cầu Montgolfière đầu tiên, đều có miệng rộng ở dưới và lên cao nhờ lực đẩy của không khí nóng. Dấu hiệu của thời đại: người ta không đốt rơm trong giỏ mà đốt butan hoặc propan trong hai bếp, do phi công điều chỉnh, đặt dưới miệng mở to của khí cầu.
Trong những năm 70-80, các ưu điểm chủ yếu của khí cầu là sử dụng đơn giản, dễ điều khiển, bảo vệ môi trường và tiêu thụ ít năng lượng, điều đó làm cho khí cầu lại gây được sự chú ý. Khí cầu giải trí cuốn hút ngày càng nhiều môn đồ, họ tổ chức nhiều cuộc đua và hội thi lớn. Khí cầu điều khiển vẫn được sử dụng, một mặt trong lĩnh vực quảng cáo, mặt khác, trong các nhiệm vụ canh gác (chẳng hạn, trên các bờ biển nước Mĩ). Cuối cùng, vào đầu những năm 1980 đã xuất hiện khí cầu hồng ngoại, sử dụng bức xạ hồng ngoại xung quanh; nó có ưu điểm là cho phép thực hiện được nhiều thí nghiệm khoa học (vật lí, hóa học) dài ngày trong khí quyển tầng cao. Năm 1982-1983, một nguyên mẫu của Pháp đã thực hiện chuyến đi vòng quanh thế giới trong bảy tuần, ở độ cao trong khoảng 18-29km, và mang theo một tải trọng hữu ích 65kg, trong đó 35kg là trang thiết bị khoa học. Các mẫu sau còn đạt thành tích cao hơn.
Charles nhanh chóng hoàn chỉnh được một chất phết chế từ cao su, và giao cho hai anh em Robert, nhà sản xuất dụng cụ vật lí, làm một cái vỏ bằng lụa trơn, phết cao su. Cũng lúc đó, với một cái thùng tônô và các ống dẫn, ông ứng tác một máy sing khí hydro. Phải mất bốn ngày để bơm đầy khí cho quả cầu, và ngày 27/8, khí cầu bay lên trước một đám đông chừng 300.000 người. Quả cầu do bơm quá căng đã nổ ở phía trên Gonesse gần Paris và rơi xuống.
Nhưng người ta đã nghĩ đến chuyến bay có người. Ngày 15/10, hai anh em Montgolfier trước đó đã bắt đầu bằng việc cho phóng một khí cầu chở súc vật, đã thử ở Vincennes, một khí cầu có dây giữ mang theo Francois Pilâtre de Rozier lên cao 24m và giữ ở độ cao đó 5 phút. Vì vua Louis XVI phản đối việc một người không phải là tử tù mạo hiểm là người đầu tiên bay lên bằng khí cầu tự do, nên Pilâtre de Rozier đã hứa với hầu tước Francois Laurent d'Arlances rằng ông sẽ bay cùng hầu tước trong chuyến bay đầu tiên, nếu hầu tước giải tỏa được lệnh cấm của vua. Ngày 21/11, hai ông thực hiện chuyến bay đầu tiên bằng khí cầu tự do - khí cầu Montgolfière, dùng không khí nóng - trong chuyến bay đó, họ bay xa được 9,5 km và đạt độ cao 1000m.
Mười ngày sau, Charles đã chứng minh những tính chất đáng chú ý của khí cầu hydro của ông. Ngày 1/12, sau hàng nghìn trục trặc (nổ một thùng sinh khí hydro; một sắc lệnh do nhà vua tống đạt, ra lệnh hoãn thí nghiệm xét thấy nguy hiểm này), Charles và Robert đã bay lên từ vườn hoa của cung điện Tuileries, giữ ở độ cao 600m, và 2 giờ sau hạ xuống Nesles. Ở đó, Charles để người bạn đồng hành lại, kí một biên bản rồi lại bay tiếp, đạt độ cao rất lớn là 3000m, rồi hạ xuống sau khi bay 35 phút. Như vậy, chỉ trong vài tháng con người đã làm chủ được một kĩ thuật mới, và sau đó khí cầu này đã trở nên hoàn hảo gồm đủ: giỏ treo vào khí cầu bằng một tấm lưới, cái supáp (để xả khí) điều khiển được từ chỗ giỏ, các bao cát dùng để dằn, thậm chí cả một khí áp kế, thủy tổ của các cao kế sau này nữa.
Vào thời kì đó, cái nặng hơn không khí mới chỉ là dự án, và một tương lai sáng sủa dường như đang mở rộng cho khí cầu. Vào nămn 1793 và 1794, các nhà quân sự đưa các khí cầu quan sát vào hoạt động, lần đầu tiên trong trận bao vây Maubeuge và trong trận Fleurus, theo sự gợi ý của Nicolas Conté - người đã sáng chế ra chiếc bút có ruột được làm bằng than chì. Năm 1804, nhà vật lí kiêm hóa học Louis Gay-Lussac dùng khí cầu để thực hiện một số thí nghiệm khoa học nguy hiểm. Trong chuyến bay đầu tiên, cũng nhà toán học kiêm thiên văn học Jean-Baptiste Biot, ông lên cao tới 4000m để nghiên cứu địa từ, rồi sau đó một mình ông lại bay lên, với ý định đạt đến độ cao nhất có thể và đã đạt độ cao 7016m, vượt xa những người điều khiển khí cầu giỏi nhất.
Cũng thời gian ấy, ý khiển điều khiển khí cầu nảy sinh và ám ảnh các nhà nghiên cứu. Khí cầu điều khiển được đầu tiên phải kế đến là "con tàu biết bay" kì dị của do J.P. Blanchard chế tạo năm 1784. Đó l2 một khí cầu thông thường (có dạng hình cầu) có một bánh lái giống như bánh lái tàu thủy và được quay bằng tay, một thiết bị đẩy giống như mái chèo và chân vịt. Ta chú ý rằng, ngay cùng thời gian với sự kiện phát minh khí cầu Montgolfière, đại tướng Jean-Baptiste Meusnier de La Place đã hình dung ra các cơ quan điều khiển, và xây dựng lí thuyết cân bằng của một khí cầu điều khiển được. Đặc biệt, ông đã đề nghị hình dạng kéo dài của khí cầu như một phương tiện để giảm sức cản của khí cầu, đồng thời độ ổn định của khí cầu được cải thiện nhiều.
Khí cầu điều khiển được đầu tiên, xứng đáng với tên gọi này, có dạng hình thoi, có bánh lái và được đẩy bằng một máy hơi nước, được kĩ sư Henry Giffard phát minh năm 1851. và thử nghiệm năm 1852, nhưng kết ảu lại gây nhiều thất vọng. Trong lĩnh vực này, cũng phải kể đến khí cầu điều khiển do người Đức Paul Hoenlein sáng chế năm 1872, mà động cơ dùng ngay chất để bơm cho nó làm nhiên liệu.
Gaston Tissandier là một nhà bác học rất quan tâm tới các ứng dụng khoa học của ngành khí cầu và đã chế tạo nhiều khí cầu, thậm chí đã thoát chết trong một chuyến bay đạt đến độ cao nổi tiếng (năm 1875, ông lên quá cao, đến độ cao 8600m, cùng hai người bạn đồng hành của ông là Sivel và Crocé-Spinelli - hai người đều đã chết). Không chút nản lòng vì sự việc bi đát ấy, ông tiếp tục các nghiên cứu của mình, và năm 1883, cùng với người em là Albert, ông thử nghiệm một khí cầu điều khiển được do họ chế tạo, và được thay bằng động cơ điện. Kết quả tuy khiêm tốn nhưng vẫn đáng khích lệ với đại úy Charlews Renard - người vào năm sau đã cho bay thành công một khí cầu điều khiển được khác, chạy bằng điện có tên France (nước Pháp). Trong một chuyến bay đáng nhớ, đánh dấu một bước ngoặt trong kĩ thuật của khí cấu điều khiển và cũng là lần đầu tiên trong kỉ yếu của ngành khí cầu, Renard và người bạn đồng hành A.C. Krebs đã thực hiện được vòng bay kín dài 7km, sau đó đã trở về điểm xuất phát an toàn bằng khí cầu điều khiển.
Rất nhiều tiến bộ quan trọng khác nối tiếp nhau. Đầu tiên, vào năm 1887, bá tước Ferdinand Von Zeppelin tiến hành những cuộc thử nghiệm đầu tiên dùng máy nổ để đẩy khí cầu. Cùng năm đó, một người Đức khác tên là David Schwartz sáng chế khí cầu cứng có khung nhôm, nhưng vỏ của khí cầu, cũng bằng kim loại, lại để lọt khí tại hàng nghìn chỗ. Thí nghiệm này đã gợi cho bá tước Zeppelin ý tưởng chia khí cầu thành nhiều ngăn, làm cho khí cầu dưới một vỏ ngoài chung, lại chứa nhiều khí cầu con đặt trong các ngăn. Như vậy, năm 1900 khí cầu hiện đại đã ra đời.
Khí cầu và khí cầu điều khiển, sau bao thăng trầm và tai nạn bi đát đã được thay thế bởi máy bay và trực thăng. Vì vậy, từ đầu thế kỉ này, không có nhiều cách tân về mặt kĩ thuật trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, ta cũng phải kể việc lắp một giỏ kín, có điều hòa không khí năm 1931 cho các khí cầu tĩnh khí của kĩ sư Thụy Sĩ August Piccard, và ngay sau Thế chiến thứ hai là sự xuất hiện ở Mĩ khí cầu tự do bằng chất dẻo, có cốt là sợi thủy tinh, mà vỏ có thể trực tiếp giữ giỏ, không cần lưới và các dây treo cổ điển.
Năm 1963, ở Mĩ, các nhà nghiên cứu của công ty Raytheon đã nghĩ ra một khí cầu nhẹ bằng chất dẻo, đơn giản một cách lạ kì, không lưới cũng chẳng có dây treo, không supáp và không mang theo vật dằn, mọi sự giản lược đều thu được nhờ sự trở lại độc đáo của quá khứ, vì các khí cầu náy giống như các khí cầu Montgolfière đầu tiên, đều có miệng rộng ở dưới và lên cao nhờ lực đẩy của không khí nóng. Dấu hiệu của thời đại: người ta không đốt rơm trong giỏ mà đốt butan hoặc propan trong hai bếp, do phi công điều chỉnh, đặt dưới miệng mở to của khí cầu.
Trong những năm 70-80, các ưu điểm chủ yếu của khí cầu là sử dụng đơn giản, dễ điều khiển, bảo vệ môi trường và tiêu thụ ít năng lượng, điều đó làm cho khí cầu lại gây được sự chú ý. Khí cầu giải trí cuốn hút ngày càng nhiều môn đồ, họ tổ chức nhiều cuộc đua và hội thi lớn. Khí cầu điều khiển vẫn được sử dụng, một mặt trong lĩnh vực quảng cáo, mặt khác, trong các nhiệm vụ canh gác (chẳng hạn, trên các bờ biển nước Mĩ). Cuối cùng, vào đầu những năm 1980 đã xuất hiện khí cầu hồng ngoại, sử dụng bức xạ hồng ngoại xung quanh; nó có ưu điểm là cho phép thực hiện được nhiều thí nghiệm khoa học (vật lí, hóa học) dài ngày trong khí quyển tầng cao. Năm 1982-1983, một nguyên mẫu của Pháp đã thực hiện chuyến đi vòng quanh thế giới trong bảy tuần, ở độ cao trong khoảng 18-29km, và mang theo một tải trọng hữu ích 65kg, trong đó 35kg là trang thiết bị khoa học. Các mẫu sau còn đạt thành tích cao hơn.
| |
Nguyễn Đức Bảo @ 10:13 15/08/2009
Số lượt xem: 649
Số lượt thích:
0 người
- Lịch sử vũ khí hạt nhân (31/07/09)
- Bí mật lịch sử về chiếc tàu ngầm đầu tiên trên thế giới (31/07/09)
- Xe đạp ! (31/07/09)
- Phát minh ra tên lửa ! (31/07/09)
- Phát minh ra tia X (06/07/09)
Các ý kiến