Ky Thuat Khong Gian

[Huu Le]

BỘ ĐỒ KHÔNG GIAN

(SPACESUIT)

Kỹ sư Nguyễn Thanh Bình

1. Tai sao cần tại sao mặc spacesuit?

Để thám hiểm và làm việc ngoài không gian tức là ngoài bầu khí quyển, con người cần phải có những điều kiện thích nghi như ở trên mặt dất đất. Khi ra ngoài bầu khí quyển, họ cũng cần phải có những điều kiện đó vì không có áp suất không khí, không có dưỡng khi (oxygen) để thở nên cần có bộ đồ đặc biệt để bảo vệ họ.

Bầu khí quyển chúng ta có khoảng 20% oxygen, 80% nitrogen từ mặt biển lên đến cao độ 75 miles. Ở cao độ 18,000 feet, không khí 50% loảng hơn ở mặt dat, va o cao do 45,000 feet, không khí không khí la loảng,độ oxygen quá ít nên chúng ta không thể sử dụng bình oxygen được. Trên 63,00 feet, con người cần spacesuit có hệ thông cung cấp oxygen để thở và giữ áp suất được điều hòa dể chất lõng trong cơ thể luôn luôn ở trạng thái lỏng.

Spacesuit dùng trong Phi thuyền Con Thoi (Space Shuttle) được giữ áp suất ở 4.3 psi (pounds per square inch), trong spacesuit được cung cấp 100% oxygen thay vì 20% như ở mặt đất. Vì vậy, phi hành gia trước khi đi, họ phải làm quen tập thở 100% oxygen trong nhiều giờ trong phòng thực tập ở mặt đất trước. Phương pháp nầy với mục đích loại bỏ hết chất nitrogen đã chứa dựng trong có thể.

Spacesuits chế tạo cho những phi hành gia làm việc tại Trạm Không Gian (Space Station) có độ áp suất 8.3 PSI.

Spacesuit cũng dùng để ngăn cản những phóng xạ nguy hiểm từ không gian hay những điều vẫn thạch (micrometeoroids), đồng thời có những lớp đặc biệt bảo vệ độ cực nóng và cực lạnh ngoài không gian. Vì không có bầu khí quyển, spacesuit hướng mặt trời nóng đến 250 do F, phía không có mặt trời lạnh đến 250 do F.



2. Bộ dồ Không gian là gì?

Phi hành gia trên Phi Thuyền không những chỉ mặc một bộ đồ thôi mà tùy theo nhiệm vụ mà họ cần phải mặc đồ khác nhau.

Trong lực phóng lên và lúc trở về quả đất, họ mặc một loại đồ đặc biệt gồm có bộ đồ áp suất, hệ thống dù dùng để thoát hiểm trong trường hợp khẩn cấp lúc ở gần mặt đất. Bộ đồ nầy còn có nón helmet, hệ thống liên lạc, bao tay, giầy boot, phần che thân mình, hễ thống cung cấp dưỡng khí và áp xuất riêng trong trường hợp phi hành gia phải thoát ra ở cao độ ngoài bầu khí quyển. Trong bộ đồ nầy, oxygen được bơm bào tự động và phần hạ bộ của phi hành gia phải có độ áp suất cao để máu trong cơ thể không bị dồn xuống dưới chân làm cho phi hành gia bị bất tỉnh trong lúc phi thuyền trở lại bầu khí quyển. Bộ đồ nầy cũng có những dụng cụ cần thiết và cả phao tự động để phi hành gia có thể chịu đựng trong vòng 24 giờ nếu rớt xuống biển.



3. Làm việc bên trong phi thuyền:

Trong lúc phi thuyền bay vòng quanh quả đất theo một quỹ đạo đã định, phi hành gia bên trong phi thuyền có thể mặc đồ nhẹ ngắn tay để làm việc rất thoải mái. Trước khi đi, họ đã được chuẩn bị các loại đồ để mặc trên phi thuyền như bộ đồ bay, quần đai, áo jacket, áo sơ mi, quần áo ngủ, quần áo lót, ... Những quần áo phi hành gia sử dụng đều làm bằng những loại không cháy được hay cháy chậm. Họ cũng mang theo những thứ cần dùng như viết, bút chì, sách vở tài liệu để ghi chú, kiếng mắt, dao Swiss (loại dao nầy có thể dùng được nhiều việc), dao xếp và kéo.



4. Làm việc bên ngoài không gian:

Phần phía sau của phi thuyền là một phòng trống lớn (open cargo bay) mà trên mui có thể mở ra được, nơi họ dùng để chứa các dụng cụ thí nghiệm, các bộ phận đem lên ráp vào Trạm Không Gian Quốc Tế, hoặc các vệ tinh nhân tạo. Để làm việc ở khu nầy bên ngoài phi thuyền, phi hành gia mặc một bộ đồ đặc biệt khác gọi là Extravehicular Mobility Unit (EMU), chắc chắn hơn và đi đứng dễ dàng hơn. Bộ đồ nầy được chế tạo từng phần một và mỗi phần có thể thay đổi với nhau được. Phần dưới bụng riêng, phần trên ngực riêng, hai cánh tay riêng, hai bộ găng tay riêng. Mỗi phần cũng được làm nhiều cở khác nhau vì các phi hành gia có nhiều cở lớn, bé, đàn ông, đàn bà. Trước khi các phi hành gia thi hành công tác, họ được thử trước và ráp thử những phần nầy lại với nhau cho vừa vặn. Đây là cách giảm bớt chi phí vì có thể dùng đi dùng lại nhiều lần và có thể thay những phần nào bị hư. Lúc xưa, mỗi phi hành gia mặc một bộ đồ riêng.



5. EMU là gì ?:

EMU (Extravehicular Mobility Unit) là spacsuit để làm việc bên ngoài gồm có nhiều lớp áo khác nhau vá các bộ phận dùng để điều khiển. Phần áo lưới bằng fiberglass có những ống nhựa để chuyền nước lạnh hoặc ấm cho phi hành gia khi làm việc được thoải mái, hệ thống chuyền nước uống, hai hệ thống dẫn oxygen để thở để trường hợp một hệ thống bị trục trặc, hệ thống dẫn nước tiểu, hệ thống liên lạc. Bên ngoài của áo là một lớp vỏ làm bằng fiberglass cứng, trước ngực có gắn một hệ thống điều khiển. Phần cánh tay và bàn tay được ráp sau cùng. Trên đầu đội một loại helmet đặc biệt có kiếng mặt che trước mặt có thể kéo lên xuống và có thể liên lạc với bên ngoài. Tất cả các bộ phận này đều được gắn liền với nhau bằng một loại khóa đặc biệt mà có thể tháo ráp dễ dàng. Vật liệu vải dể làm bộ dồ nầy là polyurethane-coated nylon, polyester, Kevlar, Teflon, Dacron, Một máy hình 35 mm cũng được gắn trên bộ đồ này.

Trên nón helmet có gắn đèn vì họ làm việc bên ngoài không gian cứ một vòng quả đất mặt 90 phút có nghĩa là 45 phút có ánh nắng mặt trời và 45 phút tối.

Tuy phi hành gia phải trang bị một hệ thống rất phức tạp trong bộ đồ HMU này, nhưng họ có thể đi lại và làm việc một cách dễ dàng. Bộ đồ này được chế tạo để phi hành gia có thể sử dụng như lúc bình thường. Trong lượng cả bộ đồ HMU nặng khoảng 107 pounds trị giá tren $1 triệu mỹ kim và trung bình dùng được tối thiếu là 8 năm.



6. Di chuyển bên ngoài:

Trước khi phi hành gia ra bên ngoài phi thuyền, họ phải mang thêm một bộ phận dùng để dạy họ đi lại trên không gọi là thể Manned Maneuvering Unitọ (MMU). Hệ thống nầy dùng hơi nitrogen để dẩy họ bay chung quanh phi thuyền để làm việc. Nên nhớ là ở trên nầy, không có sức hút của quả đất nên mọi vật ở đây không bị rơi mà nổi lênh bềnh trên không. Như trong lúc ăn uống trên phi thuyền, món xúp họ múc lên trong muổng, xúp có thể bay qua lại trên không mà không bị rơi. Bộ phận MMU nầy nặng khoảng 310 pounds. Vì không có trọng lực (zero gravity) nên phi hành gia mang những bộ phận khac nặng nhưng không thấy nặng. Và vì không có gravity, không có không khí nên trên đây, phi thuyền bay vòng quanh quả đất mà không tốn nhiên liệu. Những vệ tinh nhân tạo đang bay trên các quỹ đạo cũng không cần nhiên liệu và nặng lượng mặt trời được dùng để chạy các máy điện tử để phát nhũng tín hiệu về quả đất.

Lúc xưa, khi phi hành gia được phi thuyền Apollo đưa lên không gian, trong khi bay vòng quanh quỷ đạo, khi phi hành gia bước ra ngoài không gian phải có một sợi giây cáp buộc theo vì sợ không trở lại phi thuyền được. Lúc đó, các khoa học gia chưa bảo đảm trong việc thám hiểm ngoài không gian. Những sau nầy, những phi hành gia ở phi thuyền bay giờ họ không còn có sợi giây an toàn này nữa. Khi phi thuyền bay vòng quanh quả đất, các phi hành gia bên ngoài phi thuyền cũng đang bay theo cùng một vận tốc như vậy. Vận tốc đầu (initial velocity) của họ là vận tốc của phi thuyền khi họ mới bước ra từ phi thuyền. Vì không có trọng lực, họ không bị rơi và vì không có không khí tức là không có độ ma sát hay sức cần, nên vận tốc đầu và vận tốc cuối đều như nhau.

May bay cần phải có nhiên liệu để có thể bay xa được (vì sức cản của không khí) và giữ ở cao độ được (vì sức hút của quả đất). Ở mặt đất, chúng ta có 2 yếu tố nầy (sức cản và sức hút) mà máy bay có thể bay được. Nếu thiếu một trong 2 yếu tố trên thì cũng không được vì không có không khí, may bay không cất cánh được và ở trên không được dễ dàng, không có sức hút của quả đất, máy bay cũng không đáp được dễ dàng.

Trong tương lai, NASA (Cơ Quan Hàng Không và Không Gian Hoa Kỳ) dự tính có thể chở du khách đi du lịch lên trên Trạm Không Gian Quốc Tế hay du lịch vòng quanh thế giới mà không cần tốn nhiều thì giờ. Gần đây, có một nhà tỷ phú trả cho Nga Sô cả hàng chục triệu mỹ kim để được đi phi thuyền lên Trạm Không Gian nầy. Sắp sữa có một người nữa sẽ được đi lên nhưng cũng phải trả một số tiền rất lớn. Hy vọng trong tương lai, giá vé đi du lịch sẽ giảm bớt để chúng ta có cơ hội đi thử một chuyến cho biết.

Nguyễn Thanh Bình

[Huu Le]

CHIẾC PHI THUYỀN CON THOI CỦA CƠ QUAN HÀNG KHÔNG VÀ KHÔNG GIAN HOA KỲ (NASA)

Giáo Sư Nguyễn Thanh Bình

Chiếc phi thuyền con thoi của NASA là một trong những phần tối quan trọng trong chương trình thám hiểm không gian của chính phủ Hoa Kỳ. Chiếc phu thuyền này to khoảng bằng chiếc phi cơ DC – 9. Phi thuyền chia làm 3 phần chính, phần đầu dùng để cho phi hành đoàn, có khả năng chở được 7 phi hành gia, phần giữa dùng để chứa các dụng cụ nghiên cứu và các vệ tinh nhân tạo, các bộ phận để ráp trạm không gian (space station) v.v... và phần cuối cùng là các động cơ.

Phần bao bọc bên ngoài phi thuyền làm bằng loại gạch men có thể chịu sức nóng rất cao để bảo vệ cho phi thuyền khi trở lại bầu khí quyển quả đất.

Trong phòng chứa phi hành đoàn có 3 tầng, tầng cao nhất là nơi dùng để trang bị các bộ phận điện tử điểu khiển phi thuyền dành cho vị chỉ huy (commander) và viên phi công (pilot) sử dụng. Kế đến, là 2 chổ ngồi cho 2 phi hành gia khác được ngồi phía sau thuộc tầng này. Các phi hành gia còn lại phần nhiều là những khoa học gia được tuyển chọn để lên trên không gian nghiên cứu về những vấn đề khác nhau từ y khoa đến các loài vật, vật lý, thời tiết, thiên văn, ...

Những vị phi hành gia này được ngồi ở phòng giữa, phía dưới của phòng chỉ huy. Tầng cuối cùng phía dưới dùng cho phòng vệ sinh, ngăn chứa các dụng cụ thí nghiệm, cũng là nơi phòng ngủ cho phi hành đoàn, v.v.... Ở tầng giữa có một cửa ra vào cho phi hành đoàn đi lại trước khi phóng và sau khi đáp. Trong phòng này cũng là nơi các phi hành gia thay quần áo để mặc bộ đồ không gian (space suit) trước khi ra bên ngoài phi thuyền để thực hiện các công tác thường gọi là space walk hay gọi là đi bộ trên không gian.

Phần giữa của phi thuyền là một phòng lớn có hai nắp đậy có thể mở ra hay đóng lại, bên trong là một khu rộng lớn dùng để chứa các bộ phận hay dụng cụ cần thiết cho các phi vụ khác nhau như các vệ tinh nhân tạo mới hoặc cũ dùng để thả vào không gian cho các đài khí tượng, truyền hình, thiên văn hay an ninh quốc phòng, v.v.... do các công ty tư nhân hay của chính phủ Hoa Kỳ hay các quốc gia khác thực hiện. Khu này hiện nay dùng để chuyên chở các bộ phận Trạm Không Gian Quốc Tế (International Space Station) lên không gian để ráp nối. Đây là một chương trình vĩ đại gồm hàng chục quốc gia tham dự. NASA đóng một vai trò quan trọng trong công việc đem những bộ phận của Trạm Không Gian từ mặt đất lên.

Sau khi ráp xong, Trạm Không Gian này dùng để các khoa học gia làm nơi trung gian giữa mặt đất và những hành tinh khác ngoài không gian, có thể làm việc, sinh sống trong một thời gian khá lâu mà không cần tiếp tế từ trái đất. Trạm Không Gian Quốc Tế này có đầy đủ những thứ cần thiết như ở dưới quả đất, ngay cả các loài gia súc như heo, gà, vịt ....., vườn tược trồng rau để cung cấp thực phẩm cho những người làm việc ở đây. Đồng thời một trong những công tác quan trọng của phi thuyền con thoi là lên trên không gian để sữa chữa các vệ tinh nhân tạo bị trục trặc, nếu sữa chữa ngay tại chỗ không được có thể mang trở lại xuống mặt đất để tu bổ.

Trong khu này còn có một bộ phận quan trọng nữa là cánh tay sắt (robot arm), dài khoảng 50 feet, có thể điều khiển như là một cánh tay thật dùng để di chuyển các bộ phận cần thiết ngoài không gian.

Phần bao bọc bên ngoài phi thuyền, đặc biệt là ở mặt dưới, được gắn bằng 24,000 viên gạch men đặc biệt có thể chịu sức nóng lên đến 2,300 độ F và có đặc tính là rất mau nguội. Loại gạch này có thể dùng đi dùng lại được 100 chuyến bay trước khi cần phải thay gạch mới.

Phi thuyền có thể phóng lên được là nhờ hai ống phóng chứa nhiên liệu xăng đặc (solid rocket boosters). Hai ống này sau khi cháy hết nhiên liệu sẽ rơi xuống biển dù có thể dùng đi dùng lại được. Cả hai ống phóng này trong 2 phút đầu của phi thuyền phóng lên đốt cháy khoảng 5.8 triệu pounds nhiên liệu đặc (solid fuel). Loại nhiên liệu đặc này làm bằng 16% aluminum powder, 70% ammonium perclorate và các chất phụ khác.

Phần động cơ chính gồm có 3 máy gắn ở phía dưới cùng của phi thuyền có một động lực đẩy (thrust) tổng cộng là 1,200,000 pounds, đốt bằng nhiên liệu lỏng (liquid fuel). Mỗi động cơ dài 14 feet, phần cuối của động cơ có đường kính 7.5 feet. Có hai động cơ nhỏ phụ khác được gắn ở phía trên, gần cuối phi thuyền dùng để điều chỉnh đường bay trong quỹ đạo. Để thay đổi những hướng đi trong không gian cho chính xác, trên phi thuyền còn gắn thêm 44 động cơ nhỏ rải rác chung quanh phi thuyền.

Phía dưới bụng của phi thuyền là một bình chứa nhiên liệu lỏng (external liquid fuel tank) dài 154 feet, đường kính 27.7 feet. Loại xăng lỏng này làm bằng chất hydrogen và oxygen oxidizer lỏng để cung cấp cho 3 động cơ chính như đã nói ở trên. Bình nhiên liệu này chứa được 526,000 gallons, cứ mỗi phút 3 động cơ này đốt cháy được 62,000 gallons nhiên liệu lỏng này. Nhiên liệu lỏng trong bình chứa này được đốt cháy trong vòng 8.5 phút là hết và sẽ cho rơi vào bầu khí quyển nhưng không dùng lại được. Sau 2 phút phóng lên, phi thuyền cách mặt đất khoảng 28 miles và có vận tốc là 3,094 miles một giờ.

Kỳ tới, tôi sẽ viết thêm chi tiết về chương trình đóng ráp và diễn tiến của Trạm Không Gian Quốc Tế này và về các chuyến bay của phi thuyền con thoi.

GS Nguyễn Thanh Bình

[NhiHa]

Nga xây sân bay vũ trụ mới

Thủ tướng Nga Vladimir Putin hôm qua thông báo nước này sẽ chi hơn 800 triệu USD để xây một sân bay vũ trụ ở khu vực Viễn Đông.


Tàu vũ trụ Soyuz của Nga. Sau khi đội tàu con thoi của Mỹ nghỉ hưu, Soyuz sẽ là phương tiện duy nhất đưa người và hàng hóa lên Trạm Không gian quốc tế. Ảnh: BBC.

BBC cho biết sân bay vũ trụ mới sẽ được xây gần thành phố Uglegorsk thuộc vùng Amur, gần biên giới với Trung Quốc. Sân bay này sẽ giúp Nga giảm sự phụ thuộc vào Baikonur - sân bay vũ trụ được xây dựng từ thời Liên Xô - tại Kazakhstan. Theo kế hoạch nó sẽ bắt đầu hoạt động vào năm 2015 và chuyên phục vụ những chuyến bay dân sự.

"Chính phủ quyết định chi 24,7 tỷ rúp (809 triệu USD) trong vòng ba năm tới để xây dựng sân bay vũ trụ mang tên Vostochny", BBC dẫn lời Thủ tướng Putin. Trong tiếng Nga Vostochny nghĩa là "phía đông".

Anatoly Perminov, giám đốc Cơ quan Vũ trụ Nga, cho biết, sẽ có tới 30.000 chuyên gia tham gia dự án xây dựng sân bay vũ trụ mới. Nó sẽ nhỏ hơn trung tâm Baikonur. Hiện tại Nga phải trả tiền thuê trung tâm vũ trụ Baikonur cho chính phủ Kazakhstan. Đây là sân bay vũ trụ lớn và lâu đời nhất trên thế giới.

Sân bay vũ trụ Vostochny sẽ tọa lạc trên một khu đất có diện tích chừng 700 km2 và sở hữu nhiều bệ phóng mới, một khu công nghệ cao dành cho những người làm việc trong sân bay và nhiều phòng nghiên cứu.

Các kỹ sư sẽ bắt đầu lắp đặt những bệ phóng và xây dựng các bãi thử nghiệm trong sân bay vũ trụ Vostochny vào năm sau. Hạng mục chính của dự án sẽ được thực hiện trong năm 2012.

Nga cũng lên kế hoạch chế tạo thế hệ tàu vũ trụ mới có thể thực hiện những chuyến bay liên hành tinh. Mục tiêu đầu tiên của thế hệ tàu mới là sao Hỏa.

Minh Long

[NhiHa]

Thử nghiệm thành công phi thuyền du lịch không gian
Tuesday, October 12, 2010

Xong bước đầu: Thả từ một máy bay khác

Phi thuyền Virgin Galactic Spaceship Two hay VSS Enterprise đang bay lượn về trái đất sau khi được thả ra từ phi cơ mẹ trên bầu trời sa mạc Mojave, California vào sáng sớm Chủ Nhật. (Hình: AP Photo/Clay Observatory for Virgina Galactic, Mark Greenberg)

MOJAVE, Califorrnia (AP) - Lần đầu tiên chiếc Spaceship 2 được đem ra thử nghiệm trên vùng trời sa mạc Mojave, California hôm Chủ Nhật. Chiếc phi thuyền còn có tên VSS Enterprise, do hai phi công điều khiển đã từ từ lượn trở về quả đất sau khi được thả ra từ phi cơ mẹ WhiteKnight2 ở độ cao 45,000ft (8.5 dặm).

Toàn bộ thời gian bay kéo dài 25 phút mà chủ tịch điều hành công ty Virgin Galactic George Whitesides miêu tả như là “tuyệt vời.” Spaceship 2 đã không khởi động động cơ hỏa tiễn để đưa phi thuyền lên cao độ ở ngoại tầng không gian.

Chiếc Spaceship 2 lúc vừa rời khỏi phi cơ mẹ trong cuộc thử nghiệm. Lần này động cơ hỏa tiễn chưa được khai hỏa để bay lên cao độ ở ngoại tầng khí quyển, cách trái đất 62 dặm. (Hình: AP Photo/Clay Observatory for Virgina Galactic, Mark Greenberg)

Spaceship 2 đang được thử nghiệm kỹ lưỡng trước khi được dùng để đưa khách du lịch vào không gian, dự trù bắt đầu vào năm 2011. Bấy giờ hai phi công sẽ đưa sáu hành khách, mà vé mỗi người khoảng $200,000, lên cao độ cách mặt đất đến 62 dặm. Cũng theo Christian Science Monitor, hiện đã có hơn 340 người ghi danh đặt chỗ, 100 đã trả đủ số tiền, trong khi những người khác đặt cọc trước $20,000.

Trong 18 tháng tới chuyến khởi hành sẽ được thực hiện ở Spaceport America ở Almogordo, New Mexico, nơi đang được tu bổ để đi vào hoạt động. Các du khách cao cấp tương lai này mới đây được đưa đến viếng địa điểm này ở miền Nam New Mexico. (T.P.)

******************************************
THE AIRCRAFT OF THE FUTURE WILL BE ENVIRONMENTALLY FRIENDLY AND EFFICIENT
5:36 PM Automobiles No comments

A designer unveils its vision of the future of air transport for the benefit of the general public.Concept redefines the design and functionality of the aircraft conventional line for a greener and powerful version.
Called Sky AWWA Wale , this futuristic aircraft can accommodate 755 passengers. It features a bunch of systems to reduce weight and drag, but also the consumption of nitrogen oxide emission and noise.
Made from a lightweight alloy, an aircraft electric hybrid to further reduce pollution. It is distinguished by the design of its wings slightly bent at each end. They are provided with a control system of air flow.
Equipped with windows virtual reality, his body is adorned with solar cells to harvest energy from the sun and convert it into electricity. This subsequently feed the electric motor. Finally, the engine can be rotated 45 ° in the vertical position to facilitate the take-off and landing maneuvers.
Designed by Oscar Viñals , AWWA Sky Wale is currently only a concept yet to remote applications.

[NhiHa]

Phi cơ năng lượng mặt trời bay xuyên Thụy Sĩ
Wednesday, September 22, 2010


GENEVA (AFP) - Chiếc phi cơ chạy bằng năng lượng mặt trời của Thụy Sĩ, mang tên Solar Impulse, hôm Thứ Tư hoàn tất chuyến bay xuyên quốc gia này, một thành công mới tiếp theo chuyến bay lịch sử kéo dài 24 giờ đồng hồ trước đó.

Chiếc Solar Impulse do phi công Andre Broschberg điều khiển, cất cánh từ phi trường quân sự Payerne của Thụy Sĩ hồi tháng 7 năm 2010. (Hình: AFP/Pool/File/Denis Balibouse)

Các chuyến bay khác tới phi trường quốc tế Zurich International phải tạm hoãn khi chiếc Solar Impulse hạ cánh ở phần cuối của chuyến bay với cao độ trung bình từ 500 đến 1,000 feet (150m đến 300m), với tốc độ trung bình khoảng 50 km/giờ, theo một nữ phát ngôn viên.

“Ðây là một cuộc huấn luyện cho toán, cho phi trường” và các nhân viên kiểm soát không lưu, theo lời Bertrand Piccard, nhà thám hiểm Thụy Sĩ người đưa ra dự án này.

“Chúng tôi muốn cho thấy rằng chúng tôi sẽ không tạo ra sự cản trở lớn lao gì cho các hoạt động của phi trường,” ông nói thêm.

Chiếc phi cơ đậu trên phi đạo ở Zurich khoảng 45 phút, trước khi cất cánh để bay trở về lại phi trường quân sự Payerne, cách đó chừng 270 km (khoảng 170 miles) nằm về phía Tây Thụy Sĩ.

Với sải cánh dài bằng chiếc phi cơ Airbus A340, phi cơ có gắn 12,000 miếng thu năng lượng mặt trời với bốn động cơ điện nhỏ.

Hồi tháng 7, phi cơ này tạo nên lịch sử khi bay liên tục suốt 24 tiếng chỉ bằng năng lượng mặt trời, dùng 14 giờ có ánh nắng để chạy động cơ và để nạp lại bình điện vào buổi tối.

Phi cơ dự trù sẽ thực hiện chuyến bay quốc tế năm tới, trước khi bay vòng quanh thế giới trong năm 2013 hay 2014. (V.Giang)

[NhiHa]

Boeing xông vào ngành du lịch không gian
Sunday, September 19, 2010

(Hình minh họa: Vũ Quí Hạo Nhiên/Người Việt)

WASHINGTON (N.Y. Times) - Công ty máy bay Boeing tuần qua tuyên bố gia nhập ngành kinh doanh du lịch không gian, một lời loan báo có thể thúc đẩy các nỗ lực của chính phủ Obama nhằm biến Cơ Quan Hàng Không và Không Gian Quốc Gia (NASA) thành một cơ quan ít chú trọng vào việc xây dựng các hỏa tiễn và tập trung nhiều hơn vào việc nuôi dưỡng một kỹ nghệ không gian thương mại.

Các chuyến bay, có thể khởi sự sớm sủa vào năm 2015, có nhiều triển vọng sẽ được phóng từ Mũi Canaveral ở Florida lên Trạm Không Gian Quốc Tế. Chính phủ Obama đã đề nghị chuyển giao cho các công ty tư nhân công việc đưa các phi hành gia của NASA lên quỹ đạo, và các công ty Boeing và Bigelow Aerospace ở Las Vegas đã trúng thầu một hợp đồng $18 triệu vào năm nay cho việc phát triển sơ khởi và thử nghiệm một khoang phi thuyền có thể chở bảy hành khách.

Các kế hoạch hiện nay của NASA đòi hỏi mỗi chuyến bay sẽ đưa bốn thành viên trạm không gian bay lên trạm, do đó còn lại ba ghế để cung cấp cho các khách du lịch không gian. Các chuyến bay sẽ là những chuyến đầu tiên cung cấp cho các phi hành gia không chuyên nghiệp cơ hội đi vào quỹ đạo trên một phi thuyền không gian được phóng từ Hoa Kỳ. Bảy du khách không gian trước đây đã thực hiện các chuyến viếng thăm trạm không gian, tới bằng các khoang Soyuz của Nga.

“Hiện giờ chúng tôi sẵn sàng khởi sự nói chuyện với các khách hàng tương lai,” theo lời ông Eric C. Anderson, đồng sáng lập viên kiêm chủ tịch của Space Adventures, công ty du lịch không gian có trụ sở ở Virginia, sẽ lo quảng cáo bán vé cho Boeing.

Boeing và Space Adventures hiện chưa ấn định giá cả, mặc dù ông Anderson nói giá sẽ có thể cạnh tranh với các chuyến bay Soyuz mà Space Adventures đã thu xếp với Cơ Quan Không Gian Nga. Ông Guy Laliberté, sáng lập viên của đoàn xiệc Cirque du Soleil, đã trả khoảng $40 triệu cho một chuyến bay Soyuz và tám ngày ở lại trên trạm không gian vào năm ngoái. Nhưng triển vọng có bất cứ ai mua một vé để lên không gian trên một con tàu của Mỹ còn tùy thuộc vào những cuộc thảo luận tại Quốc Hội về tương lai của NASA.

Một dự luật được soạn thảo bởi Ủy Ban Khoa Học và Kỹ Thuật Hạ Viện sẽ hoạch định chiều hướng của NASA trong ba năm tới, phần lớn đi theo truyền thống cũ để thực hiện những chuyến bay có người lên không gian. Dự luật kêu gọi NASA xây dựng các hỏa tiễn do chính phủ làm chủ, để đưa các phi hành gia lên trạm không gian và rồi lên Mặt Trăng, các thiên thạch và cuối cùng lên Hỏa Tinh.

Kế hoạch của Tổng Thống Obama, nằm trong đề nghị ngân sách năm 2011 cho NASA, thay vào đó chú trọng vào việc đầu tư trong các công ty như Boeing, là những công ty muốn phát triển ngành không gian như các hãng hàng không thương mại. NASA sau đó chỉ mua ghế trên các hỏa tiễn đó để gởi các phi hành gia lên Trạm Không Gian Quốc Tế (ISS).

Theo lý luận, sự cạnh tranh sẽ giúp việc lên không gian giảm bớt phí tổn, đưa tới một kỹ nghệ mới của Mỹ có thể kiếm lời và giải phóng thêm ngân sách của NASA cho các sứ mạng tiến sâu vào không gian.

Những người ủng hộ đường lối kinh doanh tự do đang vận động để ngăn chặn dự luật của Hạ Viện. Dự luật này chỉ cung cấp $150 triệu một năm trong ba năm tới cho sáng kiến du hành không gian thuộc khu vực tư nhân, được gọi là phi hành đoàn thương mại.

Ngược lại, ngân sách được ông Obama đề nghị lên tới $6 tỉ trong thời gian năm năm cho chương trình phi hành đoàn thương mại.

Tháng trước, Thượng Viện đã thông qua một phiên bản khác có tính cách một sự thỏa hiệp. Dự luật Thượng Viện bớt tiền cho chương trình phi hành đoàn thương mại trong ba năm đầu so với yêu cầu của tổng thống, nhưng kế hoạch dài hạn hơn cũng vẫn cung cấp $6 tỉ, trải dài trong sáu năm thay vì năm năm.

Các ủy ban chuẩn chi của Thượng và Hạ Viện có thể sẽ quyết định những gì sẽ nằm trong ngân sách 2011 của NASA và có thể cuối cùng đi tới một dự luật gần gũi với đề nghị nguyên thủy của ông Obama. (n.n.)

[NhiHa]

Mẫu máy bay kỳ lạ trên thế giới

Một số phi cơ đã ra mắt, một số còn trong giai đoạn nghiên cứu thí nghiệm nhưng đều hứa hẹn sẽ làm người xem kinh ngạc.


Máy bay thể thao lội nước Icon A5 có hai chỗ ngồi. Nó có cánh gấp và có thể dễ dàng vận chuyển hoặc cất giữ. Nó được thiết kế để người lái có cảm giác như đang điều khiển một ô tô thể thao. Icon A5 dự kiến ra mắt thị trường vào mùa thu 2012 với giá 139.000 USD và sẽ được bán rộng rãi vào cuối năm 2013. Ảnh: ICON.

Công ty Martin Aircraft trụ sở tại New Zealand đang đặt mục tiêu chế tạo 500 chiếc phi cơ Jet Pack mỗi năm. Hồi tháng 10 năm ngoái, 5 khách hàng đầu tiên đã bay thử và phi cơ ra mắt chính thức hồi tháng 3. Hai động cơ mạnh 200 mã lực cho phép người lái bay cao với tốc độ lên tới gần 100 km/h và độ cao 2,4 km. Dự kiến cuối năm nay Martin sẽ bán rộng rãi loại này với giá 86.000 USD. Ảnh: newscom.com.

Xem màn trình diễn đầu tiên Jet Pack


Aircruise là một khí cầu bay đứng khổng lồ chạy bằng năng lượng tự nhiên. Công ty thiết kế Seymourpowell tại London đưa ra ý tưởng Aircruise này không phải nhắm đến việc nó sẽ vượt đại dương nhanh hơn tất cả những cái khác mà sẽ mang đến cho hành khách cảm giác thoải mái và xa hoa. Aircruise là ý tưởng một khách sạn trên bầu trời với những căn phòng rộng rãi để sinh hoạt và nghỉ ngơi. Khí cầu bay dự kiến sẽ đạt tốc độ khoảng 100-150 km/h. Ảnh: Seymourpowell.

Xem thiết kế bên trong một chiếc Aircruise


Cục quản lý hàng không và không gian quốc gia Mỹ (NASA) đang phát triển Puffin, máy bay cá nhân có thể cất cánh và hạ cánh đứng, chạy bằng động cơ điện. Phi cơ mini này sẽ không cần đường băng, về lý thuyết, người sử dụng có thể cất cánh và đáp xuống sân vườn của họ. Ý tưởng Puffin được đề cập công khai trên các phương tiện truyền thông từ hồi tháng giêng. Video dựng vi tính mô hình của Puffin tung lên Youtube thu hút hơn 600.000 lượt xem một tuần. Ảnh: NASA.

**********************


Máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời một ngày nào đó sẽ không còn là điều viễn tưởng. Trong ảnh, các kỹ thuật viên và thợ máy đang đứng bên cạnh một mô hình máy bay Solar Impulse HB-SIA chạy bằng năng lượng mặt trời, sải cánh dài hơn 60 mét, tại sân bay Duebendorf, gần Zurich, Đức hồi tháng 11 năm ngoái. Nguyên mẫu này đã hoàn tất các đợt kiểm tra tĩnh 4 động cơ và độ giao thoa điện từ trường. Ảnh: Reuters.


Mô hình X-48B là phi cơ phục vụ mục đích tìm hiểu những lợi thế về cấu trúc, khí động lực và khả năng vận hành của ý tưởng máy bay cánh liền, pha trộn giữa thiết kế máy bay truyền thống và máy bay cánh dơi. Đây là dự án hợp tác giữa Boeing Phantom Works, NASA và Phòng nghiên cứu thí nghiệm không lực. Ý tưởng này một ngày nào đó có thể mở đường cho những phi cơ vận chuyển quân sự đa chức năng, hoạt động tầm xa và khả năng chuyên chở lớn. Ảnh: NASA.


Trực thăng không người lái Boeing A160T Hummingbird được trang bị radar trinh sát, thâm nhập, lần dấu vết và tấn công. Đây là dự án hợp tác giữa Cơ quan nghiên cứu Quốc phòng cấp cao và quân đội Mỹ. Trực thăng này được thiết kế với mục đích lần ra các phương tiện di chuyển và quân địch núp dưới những tán cây, giải quyết điểm hạn chế của hệ thống theo dõi hiện có. Tháng 8/2009, chiếc A160T được Lực lượng thủy đánh bộ Mỹ chọn nó cùng với chiếc Kaman K-Max và chứng tỏ khả năng vận chuyển 2.722 kg hàng hóa trong chưa đến 6 giờ trong ba ngày liên tiếp. Ảnh: Boeing.

Hải Minh (theo ABC News)

[NhiHa]

BLACK BOX LÀ GÌ?

SỰ AN TOÀN MÁY BAY RA SAO?

Sagant Phan



Đang ngồi đọc lâm râm tờ báo Việt ngữ, thình lình bà xã hỏi giật ngược:"Này anh, Black Box là gì vậy?". Bà xã đem tin tức trên tivi vụ phi cơ Ai Cập 767 bị rớt vừa rồi. Tiếng bả hỏi lảnh lót của bả làm tôi giật mình. Tôi trả lời:"Thì Black Box là hộp đen chứ gì"- "Nhưng sao em thấy họ vớt lên một cái hộp màu đỏ?". Đúng là màu đỏ rồi.. cà lăm nữa rồi. Lấy vợ rồi thì không sao, nhưng từ lúc dẫn nàng sang New York bái kiến...Nữ Thần... thì tôi đâm ra sợ vợ. Nữ Thần ở đây là Nữ Thần Tự Do.

Pháp là xứ nhỏ nhưng đại diện Âu Châu về văn chương và nghệ thuật, nói tóm lại là cấy viết với thi sĩ đang làm thơ. Hoa Kỳ là xứ lớn, đại diện cho khoa học và kỹ thuật, nói tóm lại là thợ thuyền và búa kềm. Hai người này không ưa nhau từ tiền kiếp. Thợ thuyền làm việc cực khổ đổ mồ hôi nên không ưa thi sĩ ngắm gió nhìn mây vườn Lục-Xâm-Bão làm một bài thơ não lòng. Mỹ không ưa Pháp và Pháp không ưa Mỹ. Hai xứ dùng phong thuỷ địa lý chơi nhau. Phong thuỷ Địa Lý là dùng vật liệu do người hay do thiên nhiên làm tăng ảnh hưởng cho đối thủ thua. Pháp cung con gà trống gáy lắm, nhìn gà trống của Pháp thấy mà vui mắt, còn gà mái của Pháp còn khoái tỉ hơn nhiều. Pháp dùng gà làm quốc huy và gáy với lối xóm oai hùng lắm. Mỹ thờ con diều hâu, lấy diều hâu (Eagle) làm quốc huy. Món khoái khẩu của con diều hâu là gà con của Pháp. Pháp không bực sao được. Có chuyện là ở chỗ đó Pháp bị thua một keo, sau cùng nghĩ cách ếm cho Mỹ thua đời đời. Pháp làm một cái tượng mà họ gọi là Nữ Thần. Bà này coi thiệt là... cốt...xì tô.(overrweight) đô con hết chỗ nói. Quấn xà rông tại Hy Lạp, tay cầm bó đuốc...lực lưỡng vô cùng, đố.. cha nào dám chọc giận Bà, Bà buông đuốc...xáng...một bạt...tay là rồi đời. Từ khi Mỹ đem Bà về... thì đàn ông Mỹ được xếp vào hạng thứ ba liền (sau con chó, con mèo cưng của Bà). Trong khi Pháp tạc tượng thờ một Nữ Thần rất mãnh mai xinh đẹp, nhìn mát mắt mà họ gọi là Thánh đó là Thánh Jean Darc. Thần ở Đình Miểu thua Thánh ở trên trời. Đó là thuật phong thuỷ địa lý. Từ khi bà xã tôi bái kiến Nữ Thần ở New York thì tôi tự động đứng vào hạng thứ ba luôn. Đàn ông Mỹ rất dễ dàng trở thành độc thân (single man). Mỗi tháng trả 2 loại tiền nhà vợ ở, tiền apartment mình thuê riêng cho một mình... mình. Tôi ghét Pháp từ đó.

Back Box là hộp đen nhưng tại sao hộp đỏ mà gọi là Black Box? Đó là do sáng kiến của kỹ sư hàng không Úc Đại Lợi Dr. David Warren, làm năm 1957 (danh từ riêng là ARL Air Flight Memory Unit). Hộp sơn màu đen lớn gần bằng phân nữa túi đeo lưng của học trò (back pack). Có khả năng chống được nhiệt độ nóng cao (khoảng 1000 độ C trong vòng 30 phút), võ bằng titanum, xe hơi cán lên mà không hề hấn gì. Trong đó có một hệ thống tương tự như tape recorder, dùng băng từ tính magnetism 88 tracks chạy liên tục vòng tròn 4 tiếng đồng hồ, xoá băng cũ tự động thu lại phần mới. Trong tape nhựa đó có ghi lại những dữ kiện từ phòng lái (thingypit) như vận tốc phi cơ quẹo trái, quẹo phải, lên cao, xuống thấp, áp suất phòng lái...luôn tiếng nói của phi công. Hộp màu đen được gắn sau đuôi phi cơ. chỗ này an toàn nhất cho phi cơ. Hộp được phát tự động một tính hiệu sonic beacon khi hộp chạm nước, có thể sâu đến 20,000 ft mà không thấm nước. Beacon tên gọi riêng là "pinger", phát tần số đặc biệt rộng đến 2 miles, liên tục trong 30 ngày thì hết pin.

Vì màu đen khó thấy xa, nên thế giới đồng ý sơn đỏ để dễ thấy từ xa khi phi cơ hay tàu ngầm lặn sâu đi tìm. Dưới luật hiện hành cùa Hoa Kỳ phạt trọng tội cho ai tự động mở Black Box ra nghe một mình hay đem về nhà. Mỗi lần trước khi phi vụ cất cánh, hộp này được niên phong cẩn thận. Khi xong phi vụ phải có nhân viên hữu trách chịu trách nhiệm thu về cơ quan hữu sự.

Khi xãy ra tai nạn hàng không, khi tìm được Black Box, thì hội đồng được lập ra để chứng kiến cảnh khui hàng, đồng thời lắng nghe lời nói của phi công cùng dữ kiện ghi trên tape (nay người ta dùng computer disk ghi nhiều data hơn tape nữa). Hội đồng gồm có chính phủ F.A.A, hãng hàng không, hãng làm phi cơ, cùng đại diện Hiệp Hội Phi Công (Pilot's Union). Có như vậy mới quy trách nhiệm cho đúng người cùng sự bồi thường bảo hiểm. Nếu bị bom nổ chậm thì trách nhiệm sẽ do chính phủ đứng ra lo tìm cho ra tên khủng bố và truy tố ra toà án...v...v...



SƠ LƯỢC NỀN HÀNG KHÔNG DÂN SỰ:



Khi phi cơ bay được lên trời với cánh 2 tầng, thì không hành khách nào dám liều mạng trèo lên phi cơ. Pilot đành lái một mình, cô đơn chíêc bóng. Mưa gió sấm sét anh lãnh d0ủ hết, không có chuyện phi cơ không người lái (autopilot), muốn đi toilet thì ráng...nhịn. Trên phi cơ chỉ có 3 cái đồng hồ, một chỉ xăng còn hay hết, một chỉ tốc độ, còn cái kia thì chỉ hướng bay (nam châm). Lúc đó người ta dùng để dưa thư, hay cầm từng trái bom liệng lên giới tuyến địch thủ. Đó là năm đệ nhất htế chiến (1914-1918).

Năm 1949 chiếc phi cơ hành khách đầu tiên trên thế giới chở được 36 người do Anh Quốc chế tạo, tên là Comet. Sau đó hàng không Pháp Quốc (Sud Aviation) chế tạo chiếc phi cơ rất thanh lịch tên là Caravellr.

Sau đó Hoa Kỳ dẫn đầu thế giới về kỹ nghệ hàng không dân sự, đó là hảng Douglas và Beoing.

Năm 1952 Douglas tung ra thị trường thế giới chiếc DC-7, đây là chiếc đầu tiên bay từ New York đến San Francisco một mạch (non Stop). Sau đó Beoing tung ra chiếc phi cơ làm cả thế giới mê say là chiếc Beoing 707. Douglas liền tung ra mạnh hơn bay vượt qua Đại Tây Dương (Atlantic) với chiếc DC-8. Công ty Pan-Am (mà có phần hùn khá lớn của Á Rập) được thành lập tại New York, đại gia Pan-Am yêu cầu Beoing vẽ một chiếc nào mà bay hơn DC-8 ...và Beoing cho ra đời chiếc 707s. Hảng Pan-Am liền đặt hàng 20 chiếc 707s cho Beoing và 30 chiếc DC-8s. Sau đó, hảng hàng không Hoa Kỳ mạnh hàng thứ nhì là United Airline đặt hàng cho Douglas 30 chiếc DC-8s. Beoing ra kiểu 727 cho phi cơ có tầm bay trung bình Douglas liền ra loại DC-9.

Bốn đại gia về kỷ nghệ hàng không sau đây:

1.- Bill Beoing sáng lập ra đại công ty Beoing, mà ngày nay vẫn là chúa tể về hàng không. Nỗi danh trong đệ nhị Thế Chiến với oanh tạc cơ B-29 và B-52.

2.- Donald Douglas sáng lập ra hảng Douglas, với loại phi c7 mà chúng ta quen thuộc nah61t là binh chủng nhảy dù với DC-3 thả dù tập trận. Năm 1939 trên bầu trời bao la, Douglas chiếm số lượng 90% cho các phi cơ quốc tế.

3.- James McDonnell sáng lập ra hảng hàng không McDonnel nay chuyên về quân sự và khoa học.

4.- Dutch Kindelberger lập ra hảng Martin Marietta.

Năm 1970 thì Beoing ra một loại phi cơ có sức mạnh hơn, bay xa hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Loại 747 làm chấn động thế giới, Douglas liền tung ra loại DC-10. Đến nay, cuộc thư hùng đã kết thúc, với loại Beoing 747 đã đánh gục đối thủ DC-10, hảng Beoing mua luôn hảng Douglas và Mc Donnell chuyên về hàng không dân sự, quân sự, thám hiểm không gian.



ĐẶC ĐIỂM 747:



Chứa 57,000 gallons (215,745 liter) xăng, đựng trong 2 cánh trước (tương đương 2 hồ tắm loại quốc tế chứa đầy xăng máy bay). Sau đuôi, 2 cánh ngang chứa thêm gần 3500 gallons xăng (đi thêm được 400 miles nữa) cùng một phần dưới bụng phi cơ. Có nghĩa là quý bạn đang ngồi trong biển lửa, Đông-Tây-Nam-Bắc chỗ nào cũng toàn là xăng nổ mạnh.

. Bay được một mạch từ San Francisco đến Sydney (Úc Đại Lợi) mà không ngừng nghỉ, hay là 8400 miles (13,515 km).

. 747-400 có đến 6 triệu (6 million) cơ phận đinh ốc, bù loong... có đến 171 miles dây điện.

. Có đến 16 bánh xe đáp cùng 2 bánh xe đầu mũi phi cơ.

. Từ đất lên đến đuôi phi cơ cao tương đương 6 tầng lầu.

. Cho chuyến bay quốc tế, 747 chứa đến gần 5 tấn thực phẩm cùng nước uống cho 400 hành khách.

. Dùng 1 trong 3 loại động cơ phản lực (Turbofan jet) của hảng: Pratt& Whitney, hảng General Electric, hảng Rolls-Royce.

. Giá một chiếc 747-400 là 190 triệu USD. Chiếc Ai Cập vừa bị rớt giá 100 triệu USD.



Âu Châu cùng nhau chế loại Air Bus để cản sức bành trướng của Beoing đang khống chế địa cầu.

Air Bus A 310 bay được đến 9700 km, xăng chứa đến 61 ngàn lít cùng bình xăng phụ chứa đến 7000 lít. Dùng động cơ phản lực của hảng Mỹ Pratt & Whitney, chở được 300 hành khách xuyên quốc tế. Vì Anh Pháp xăng đắc hơn Mỹ nên giá vé rất cao. Loại Concorde (supersonic transport) gồm 2 quốc gia Anh và Pháp vẽ kiểu, động cơ phản lực do hảng General Electric tạo. Phi cơ có sức vượt 2 lần tốc độ âm thanh, nên khi phi cơ bay, hành khách không nghe tiếng động nào hết. Bay đến 6000 km, nhưng vì chở được có 144 hành khách nên giá vé rất đắc gấp năm lần giá vé thông lệ.

Nga Sô: Loại Ilushin I:L-96 gồm 4 phản lực cơ (turbofanjet), bay xa đến gần 8500km. Rất ồn và hành khách dễ bị mệt với đường dài. Đây là loại tối tân nhất giá vé rất đắc gần gấp 2 lần Beoing 747.

Nhiệt độ động cơ phản lực: Sức ép rất mạnh lên đến 40 lần hơn sức ép thông thường cho phi cơ cánh quạt. Nhiệt độ không khí bị ép trước khi vào buồng đốt (turbineentry-temperature) lên đến 2730 độ F (1500 độ C). Xăng dùng cho phản lực cơ là một loại hổn chất kerosene (mạnh hơn xăng xe hơi d0ua gần 7 lần).

Ngày xưa tôi còn nhớ lúc đang làm việc tại Quân Y Viện miền cao nguyên Trung Phần nước Việt, một anh lính Không quân thuộc sư đoàn 6 đến phòng ngoại chuẩn QYV với cái môi...sưng...chù vù...hỏi ra anh mới khai thật là dùng xăng trực thăng để đốt lò bếp, tưởng lửa tắt anh bèn chu mỏ vào thổi mạnh và kết quả lò nổ một cái ầm sưng mỏ. Anh quên thêm chút muối vào xăng để giảm sức nóng. Thành thử ai mà xài xăng máy bay trong bếp thì thường đít chảo bị cháy lủng cả đít. Nếu đổ vào xe gắn máy Honda thì thời gian sau bạc Piston (piston rings) bị cháy tiêu, rồi xe chạy cà rề, cà rề thua xe đạp nữa.

Với trên dưới 60 ngàn gallons xăng máy bay, tương đương 3 hồ tắm dành cho Thế Vận Hội Olympic, octane mạnh gấp chục lần octane xe hơi, xăng chứa đầy đôi cánh, dưới bụng và sau đuôi phi cơ nữa. Nhiệt độ nơi buồng phản lực cơ turbofan lên đến hơn 2700 độ F (tương đương 1500 độ C) võ phi cơ được bao bọc bởi lớp nhôm mõng... thành thử phúc đức dành cho những người không hiểu gì hết về sự nguy hiểm của phi cơ khi lên vận tốc tung lên trời với sức đẩy 870 ngàn pounds lực (khoảng gần 400 ngàn kg lực) gọi là Thrust. Cứ 2 giây đồng hồ phi cơ đốt hết 1 gallon xăng. Còn lúc phi cơ cất cánh lên đốt gần 5 lần hơn. Còn nhớ có lần từ New York về Los Angeles trên phi cơ Beoing 737 trong bụng mình an nhiên tự tại, vui mừng hớn hở, ngó ra ngoài cửa sổ thì thấy trời xanh bao la. Ngó thấy cô nữ chiêu đãi viên...thấy cô sao quá đẹp...kế bên một anh Việt kiều đang lo lắng bồn chồn...không chịu ngủ như mọi người...hỏi tại sao, anh ta đáp...anh là thợ bảo trì sửa chửa phi cơ... thế thì đâu có lo? Nhưng công việc càng ngày càng cực nhọc vì phi cơ càng lúc càng nhiều...không cách chi kiểm soát nổi. Muốn kiểm soát bảo trì theo như cẩm nang bảo trì của chính phủ đưa ra gần 700 trang chữ nhỏ liti thì hành khách...phải lên phi trường ngủ tại chổ ít nhất 3 ngày cho chiếc đó. Sức ép công việc quá nhiều. Tiếng động ồn ào của hàng chục phi cơ phản lực lên xuống hàng giờ...nên rất nhiều trang kiểm soát đành phải quẹt đại cho xong nợ quỷ thần... làm technician mới có 4 năm mà bị bất lực hầu như kinh niên...lương nhiều lắm nhưng vợ sắp sửa ly dị...rồi đó...Trời đất nghe như vậy...ai mà ngũ cho được...thế là thằng Việt Kiều kế bên bị bệnh bồn chồn vì nghề nghiệp...còn nghe được lời tâm sự của nó...còn mình nghe được lời tâm sự đó mình cũng bồn chồn luôn, khỏi dám ngũ đi. Nhưng thức hay ngũ cũng làm sao cứu được khi phi cơ có chuyện lớn? Thiệt là...phứơc đức cho những người không hiểu gì hết. Ôi! phản lực cơ!.

[NhiHa]

Nhân tố của một cuộc cách mạng (1)
Vietsciences- Trương Văn Tân 28/03/2011



Những bài cùng tác giả

Máy tính đầu tiên

Small is beautiful.
Tóm tắt:

Transistor là một linh kiện điện tử xuất hiện khắp nơi trong sinh hoạt hằng ngày, ẩn tàng trong các dụng cụ điện tử hiện đại, hành xử như tế bào não kiểm soát từ những hệ thống to lớn điều khiển phi thuyền bay vào vũ trụ, xác định mục tiêu cho tên lửa quân sự đến những chiếc máy tính, điện thoại di động và cái lò vi ba trong nhà bếp. Trong nửa thế kỷ qua transitor được thu nhỏ vài chục triệu lần từ centimét đến nanomét và được cài đặt hàng trăm triệu chiếc trong mạch tích hợp chỉ to vài cm2 mà ta gọi là chip. Transistor càng nhiều, càng thu nhỏ thì dụng cụ điện tử càng gọn nhỏ, đa năng và tốc độ ứng đáp càng nhanh. Bài viết tập trung vào việc giải thích trên quan điểm vật liệu học quá trình chế tạo thu nhỏ của transistor làm từ nguyên tố silicon, những khó khăn vướng mắc và cách giải quyết nhằm hiểu rõ tại sao một vật cực kỳ mong manh nhỏ hơn con vi khuẩn lại có thể thay đổi cuộc sống loài người làm khuynh đảo thế giới. Quá trình thu nhỏ sẽ ngừng ở độ nhỏ tận cùng là phân tử. Nhưng các nhà khoa học và kỹ sư điện tử vẫn tiếp tục cuộc viễn chinh để thỏa mãn sự khao khát tột độ của giới tiêu thụ: tốc độ ứng đáp.


1. Viễn tưởng thành hiện thực

Hãy tưởng tượng khi bạn gọi điện đến nhà trẻ, đứa con của bạn sẽ tươi cười xuất hiện trên màn hình của chiếc điện thoại di động. Cũng từ chiếc điện thoại di động, bạn dùng nó như một bật điện từ xa bật cái lò trong bếp để nướng con gà khi bạn vừa xong việc mua sắm ở siêu thị, lùi chiếc xe ra khỏi bãi đậu và chuẩn bị về nhà. Vừa về đến nhà thì con gà gần nướng xong. Hãy tưởng tượng bạn bật nút trong chiếc xe bạn đang lái sang bộ phận "tự động điều khiển" để bạn có chút tự do nhìn vào sổ tay xem lịch trình hoạt động ngày mai. Hãy tưởng tượng bạn muốn xem một chuyện phim. Bạn đặt mua bộ phim qua mạng và chỉ vài giây sau bạn sẽ thấy nó xuất hiện trên màn hình tivi trong nhà. Đây không phải là hoạt cảnh của chuyện khoa học viễn tưởng mà là những kịch bản tương lai được một công ty điện tử Mỹ phác họa cho thấy nhiều ứng dụng trong cuộc sống hằng ngày do những tiến bộ của các dụng cụ điện tử được trang bị bằng linh kiện làm từ chất bán dẫn mà transistor là một linh kiện chính. Ngay ở thời điểm hiện tại, những hoạt động của con người liên quan đến máy tính hay dụng cụ điện tử cũng là một thứ "viễn tưởng" của xã hội 20 năm trước, thậm chí 10 năm trước. Chiếc bàn đánh máy khiêm tốn giờ đây chỉ hiện hữu trong viện bảo tàng, những bộ bách khoa từ điển quý giá đắt tiền mà các gia đình Việt Nam hiếu học mua tặng cho con em trở nên thừa thãi đến mức thư viện địa phương từ chối không nhận. Chiếc máy tính, điện thoại cầm tay, máy ảnh kỹ thuật số, màn hình tivi mỏng với độ phân giải cao và nhiều dụng cụ điện tử khác trở thành những vật không thể thiếu trong một cuộc sống văn minh. Đằng sau những dụng cụ này là một linh kiện điện tử quan trọng gọi là transistor. Thời đại tin học đã cách mạng lề lối làm việc và thống trị cách sống của loài người bao trùm từ một cá nhân, gia đình, đoàn thể đến toàn thế giới cũng nhờ transistor. Với một cái bấm trên bàn phiếm vi tính trong một khoảnh khắc ta có thể tìm được thông tin ta muốn từ internet, những bản nhạc tình của một thời học trò xa xưa hay một bức ảnh của người thân, bè bạn vừa chụp vài giây trước đó gởi đến từ bên kia bờ đại dương. Ba mươi năm trước, con người đã từng mơ ước vừa nói chuyện qua điện thoại vừa nhìn thấy người đối diện. Những người trẻ hay trẻ trong con tim dập dìu qua lại ngưỡng cửa tình yêu muốn những bức thư tình lãng mạn của mình bay tới bay lui trong chớp mắt. Việc đó giờ đây trở nên quá bình thường, ta thoải mái tha hồ nói cười, tha hồ nhìn nhau, tha hồ lãng mạn mà không hề mất một xu. Con người cùng chia sẻ các lượng thông tin khổng lồ, đa dạng, từ tệ nhất đến tốt nhất, trong một thời gian ngắn nhất. Con người đang nhìn, nghe, cảm bằng máy tính và các dụng cụ điện tử. Điều quan trọng hơn cả không ai có thể phủ nhận được là những sản phẩm điện tử càng ngày càng nhẹ, mỏng, gọn, đa năng, giảm giá. Chúng lan tràn khắp mọi ngõ ngách của hành tinh từ rừng sâu hoang dã, sa mạc nóng bức đến các siêu đô thị thế giới. Chúng xuyên thấu khắp mọi hoạt động con người trong giáo dục, giao thông, truyền thông, kinh thương, sản xuất, khoa học, y học, quốc phòng và vui chơi. Thế giới trở nên nhỏ hẹp, gắn bó và thân thiết hơn trong thời đại công nghiệp điện tử.

Từ lúc mới ra đời hơn 50 năm trước, transistor to bằng đầu sợi dây giày và bây giờ nhỏ hơn con vi khuẩn. Làm sao một vật tí hon, cực kỳ mong manh này lại có thể tạo nên một cuộc cách mạng công nghiệp vĩ đại làm thay đổi tư duy và khuynh đảo xã hội loài người? Bài viết này nói về những tiến trình thu nhỏ (miniaturization) của transistor và thành quả của nó trong việc phục vụ con người tạo nên thời đại "công nghiệp transistor" độc đáo trong lịch sử khoa học.

2. Ngược dòng thời gian

John Bardeen, Walter Brattain và William Shockley

Để tìm hiểu kỷ nguyên điện tử, ta trở lại những năm của thập niên 50 khi chiếc radio vẫn còn là một dụng cụ đắt tiền cho sự tiêu khiển của những gia đình trung lưu ở trên toàn thế giới. Một linh kiện chính trong radio là ống chân không có ba điện cực gọi là triode dùng để khuếch đại những luồng sóng phát ra từ các đài phát thanh. Nhờ đó chúng ta có thể nghe được tiếng nói phát ra dưới dạng sóng từ một nơi xa hàng trăm cây số hay cách nhau cả một đại dương. Vào năm 1947 John Bardeen, Walter Brattain và William Shockley làm việc tại Bell Labs (Mỹ) đã phát minh ra transistor đầu tiên. Ba ông nhanh chóng nối kết những transistor thay thế triode để tạo máy khuếch đại âm thanh (amplifier). Transistor chấm dứt thời đại thống trị của triode trong máy khuếch đại và các dụng cụ điện tử khác. So với ống chân không triode to lớn, hao tốn năng lượng do sự phát nhiệt không cần thiết, transistor là chất rắn, ít hao năng lượng và gọn nhỏ. Sự gọn nhỏ của transistor đầu tiên này đã được Brattain mô tả là không to hơn đầu giây giày mà ta có thể dễ dàng nắm một trăm chiếc trong lòng bàn tay. Bardeen, Brattain và Shockley đoạt giải Nobel Vật lý (1956) cho công trình phát minh transistor.



Akio Morita, Eisaku Sato

Phát minh ra transistor không mang đến những ứng dụng thực tiễn nếu không có đầu óc kinh doanh của Akio Morita, người sáng lập hãng Sony. Ông Morita sang Mỹ điều đình mua quyền sản xuất transistor từ Bell Labs mà bộ ba Bardeen, Brattain và Shockley nghĩ cái phát minh độc đáo của mình nhiều lắm chỉ có thể ứng dụng trong bộ nghe đặt trong tai của người khiếm thính để khuếch đại tiếng nói. Là một kỹ sư điện tử, Morita nhận thấy ứng dụng to lớn của transistor, một linh kiện chất rắn (solid-state component) gọn nhẹ, chế tạo từ chất bán dẫn có tiềm năng thay thế các ống chân không trong đài radio. Hệ quả là Sony sản xuất đại trà radio transistor gọn nhỏ, dùng ít điện, giá rẻ và khi bật lên sẽ nghe được ngay mà không cần đợi được "hâm nóng" như radio ống chân không. Những chiếc radio ống chân không cồng kềnh dùng điện nhà nay đã được thay thế bằng radio transistor bỏ túi dùng pin. Có lẽ đây là bước đầu tiên trên con đường "thu nhỏ" của các dụng cụ điện tử mà hiện giờ vẫn còn đang tiếp diễn. Sự ra đời của radio transistor đã nâng cao tên tuổi của Sony lên tầm quốc tế. Trong một lần công du tại Pháp, thủ tướng Nhật đương thời Eisaku Sato hãnh diện tặng tổng thống Pháp Charles de Gaulle một chiếc radio transistor "made in Japan" nhưng lại bị người hùng Pháp Quốc còn mang nặng đầu óc thực dân, chưa thấu suốt sức mạnh của transistor mỉa mai gọi ông là "anh lái buôn transistor"! Tại Việt Nam vào những năm đầu của thập niên 60, chiếc radio Sony tràn ngập hang cùng ngõ hẻm, mang đến những niềm vui đơn giản cho người dân từ thành phố đến thôn quê. Sau radio là máy truyền hình transistor mà Sony đặt cái tên là "solid-state" tivi.

Transistor không chỉ là một linh kiện khuếch đại dòng điện mà còn là một công tắc (switch) đóng mở dòng điện. Chính tác dụng đóng mở đơn giản này của transistor đã tạo ra một cuộc cách mạng điện tử vô tiền khoáng hậu trong lịch sử xã hội loài người. Trong chức năng này, transistor có tác dụng như một cái van của hệ thống ống dẫn nước. Nước ở đây là dòng điện. Nước chảy trong ống nhờ áp suất cũng như dòng điện lưu động nhờ điện áp. Khi ta mở van thì nước chảy từ nguồn cung cấp đến người sử dụng. Khi ta đóng van, nước ngừng chảy. Cái van hành xử như cái cổng đóng mở. Thiết kế của transistor vì vậy có ba điện cực: một đầu vào gọi là nguồn (source), một đầu ra gọi là máng (như máng nước, drain) và điện cực giữa là cổng (gate) hay là van để điều động dòng điện (Hình 1). Cổng đóng mở được điều động bằng điện áp. Từ lúc phát minh đến ngày nay, dù đã được thu nhỏ hàng triệu lần cấu trúc cơ bản này vẫn không thay đổi. Nếu ta xem trạng thái đóng là biểu hiện số 0 và trạng thái mở là số 1, thì transistor là một linh kiện nhị phân.




Hình 1: Cấu trúc của một transistor (Source: nguồn, Drain: máng, Gate: cổng, Gate oxide: chất oxide cho cổng, Body: mặt nền). Vật liệu chính của cổng là lớp phủ kim loại (màu đen trong hình) và oxide trên silicon nên gọi là transistor MOS (metal – oxide – silicon).



Ngôn ngữ nhị phân có thể nói là một ngôn ngữ thống nhất cho mọi thông tin của loài người trên quả đất. Nó là ngôn ngữ tin học cực kỳ đơn giản vì chỉ gồm hai số 1 và 0. Thật ra, mã nhị phân xuất hiện vài ngàn năm trước dưới dạng một gạch ngắn và một gạch dài để biểu hiện 64 quẻ trong Kinh Dịch và hơn một thế kỷ trước đã được dùng cho tín hiệu truyền thông Morse bằng dấu chấm và dấu gạch. Ở thời đại tin học, mã nhị phân đạt đến một đỉnh cao chói lọi vì nó được sử dụng cho tất cả mọi thông tin từ phức tạp đến đơn giản; từ chữ viết, con số đến hình ảnh, màu sắc, âm thanh. Tất cả đều có thể được "số hóa" (digitization) bằng chuỗi số 1 và 0. Không có một ngôn ngữ nào đơn giản bằng mã nhị phân. Một bài tân cổ giao duyên "Chuyện tình Lan và Điệp" của soạn giả Viễn Châu, hay bản giao hưởng "Serenade" của Schubert hay một bài viết ở bất cứ ngôn ngữ nào cho đến một bức ảnh nhiều màu đều có thể mã hóa bằng những loạt chuỗi số 1 và 0 (Phụ lục a). Dụng cụ điện tử tinh vi nhất là chiếc máy tính đọc và giải mã những chuỗi số để đưa chúng trở về dạng nguyên thủy, có thể đó là những lời ca thổn thức, một dòng nhạc du dương, một quyển tiểu thuyết nổi tiếng hay bức ảnh tái hiện "Mona Lisa" của Leonardo de Vinci nhiều màu sắc. Đầu não của những dụng cụ điện tử đó là bộ nhớ và bộ vi xử lý (chip) chứa hàng trăm triệu transistor có tác dụng đóng/mở tương ứng với nhị phân 1/0, vừa đọc vừa xử lý theo ý muốn của con người.

Sự thu nhỏ của transistor đưa đến việc thiết kế các vi mạch tích hợp (integrated circuit, IC) để chế tạo các dụng cụ điện tử, với kỹ năng cao cấp nhất là việc vận hành của máy tính. Những phương tiện điện tử mà ta có ngày hôm nay như laptop, điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số, robot công nghệ hay những thiết bị hiện đại cho phòng thí nghiệm, cơ xưởng, bịnh viện sẽ không hiện hữu nếu không có sự thu nhỏ cực kỳ của transistor đưa đến sự phát triển của siêu vi mạch. Độ lớn, độ mỏng và các chức năng đa dạng của các dụng cụ điện tử, quang điện tử tùy thuộc vào sự thu nhỏ của transistor. Khi transistor càng nhỏ, ta có thể gia tăng số transistor làm dụng cụ càng linh hoạt, thời gian để truyền tín hiệu đi từ một linh kiện này đến linh kiện càng ngắn, chức năng càng cao, ứng đáp càng nhanh chóng. Từ những ưu điểm này, sự đòi hỏi thu nhỏ kích thước transistor càng lúc càng mãnh liệt. Vật liệu làm nên transistor là nguyên tố bán dẫn silicon. Silicon là một nguyên tố dồi dào đứng thứ hai sau oxygen trên quả đất. Silicon hiện hữu trong dạng silica (hay silicon dioxide, SiO2) và silica lại là thành phần chính của cát. Thật không quá lời khi nói cách mạng công nghệ điện tử của thế kỷ 20 là một cuộc cách mạng dựa trên "cát"! Có phải chăng tạo hoá đã hết mực ưu ái loài người ban bố cho ta một hành tinh xanh và một nguồn silicon gần như vô tận.

Gordon MooreGordon Moore, một trong những nhà sáng lập của công ty Intel (Mỹ), trong một bài viết vào năm 1965 về sự thu nhỏ, đã tiên đoán bằng trực giác là cứ mỗi hai năm mật độ của các transistor được cài vào chip vi tính sẽ tăng gấp đôi nhờ vào kỹ thuật chế biến thu nhỏ và đặc tính của nguyên tố silicon. Chip, còn gọi là mạch tích hợp hay bộ vi xử lý (microprocessor), là bộ phận điều khiển trung tâm của máy vi tính và các dụng cụ điện tử, tương tự như bộ não của con người. Người ta đặt cái tên "Định luật Moore" (Moore's law) cho sự tiên liệu này, dù nó không phải là một định luật dựa theo lý thuyết trong ý nghĩa thông thường. Chip vi tính đầu tiên được Intel tung ra thị trường năm 1971 chỉ có 2.300 transistor. Năm 1990, con số này vượt đến 1 triệu và mười năm sau (2000) 10 triệu trong một chip cùng kích thước. Ngày nay (2010), chip đang được thiết kế để vượt qua bức tường tâm lý chứa 1 tỉ transistor trong một khoảng không gian chỉ to vài cm2.

Theo dòng thời gian, định luật Moore vô hình trung trở thành một mẫu mực được các kỹ sư ở Thung lũng Silicon nhắm tới và liên tục hơn 40 năm qua kể từ năm 1965 đã thoả mãn yêu cầu của Moore và sẽ tiếp tục đúng trong vòng 15 năm tới. Trong vòng 40 năm, transistor đã thu nhỏ vài chục triệu lần và giá cả chế tạo một transistor giảm đi một triệu lần. Giá một chiếc máy tính thật ra giảm rất nhiều so với tính năng càng lúc càng phong phú của nó. Nếu giá chiếc xe hơi có độ giảm giá giống như transistor thì ngày hôm nay ta có thể mua một chiếc xe hơi với giá vài xu! Nhưng cuộc vui nào cũng phải có điểm kết thúc. Đặc tính thu nhỏ của silicon sẽ tiến đến một mức giới hạn và dừng lại ở một kích thước nhất định nào đó.


3. Chế tạo mạch tích hợp: phương thức "từ trên xuống"
hinh-2

Hình 2: Một phần của máy tính "đời xưa" dùng ống chân không.

Máy tính đầu có tên là ENIAC được thiết kế và sử dụng trong Thế chiến thứ 2 chứa hơn 17.000 ống chân không, nặng gần 30 tấn, sử dụng điện lực tương đương với 1.500 bóng đèn 100 watt và chiếm một mặt bằng có diện tích 60 m2 (Hình 2). Một ống chân không có tác dụng tương đương với một transistor. Nếu so sánh với cái laptop hiện đại dùng pin, nặng vài kilogram chỉ chiếm một diện tích vỏn vẹn 0,1 m2 tương đương với một cuốn tạp chí nhưng chứa hàng trăm triệu transistor với một chức năng xử lý vài chục ngàn lần to hơn, thì đây là một cuộc cách mạng khoa học vang dội vượt ra ngoài sự tưởng tượng của con người cách đây nửa thế kỷ.

Thay thế đèn diode bằng transistor là bước tiến xa cho việc tiết kiệm năng lượng nhưng việc nối kết hàng ngàn, chục ngàn transistor và các phụ kiện vẫn là một trăn trở cần phải có một phương cách giải quyết hữu hiệu. Trong nhiều năm, transistor được chế tạo từng cái một và được nối kết với các linh kiện khác như điện trở, tụ điện, điện cảm (inductor) để tạo mạch điện cho dụng cụ điện tử tương đối đơn giản như radio, tivi, máy khuếch đại âm thanh (Hình 3) . Nhu cầu chế tạo máy tính và những dụng cụ điện tử cao cấp đòi hỏi mạch điện phức tạp hơn với rất nhiều transistor và các linh kiện điện tử cần được cài đặt gần nhau trong một khoảng không gian nhỏ hẹp hơn. Trước hết transistor và các phụ kiện như điện trở, tụ điện phải được thu nhỏ và kế đến một phương thức mới tạo mạch tích hợp nối kết ít nhất hàng chục ngàn linh kiện cần phải được thực hiện trong khâu sản xuất. Phương pháp cổ điển với những sợi dây đồng lủng lẳng và hàng chục ngàn mối hàn chì làm bằng tay không thể giải quyết được đòi hỏi này. Ta chỉ cần một mối hàn hỏng là toàn bộ mạch điện trở nên vô hiệu. Những kỹ sư điện tử thừa biết hiệu năng của dụng cụ điện tử tăng nhanh với sự gia tăng số linh kiện, nhưng họ ngao ngán trước thủ thuật hàn chì. Sự chán nản được Jack Morton, phó chủ tịch Bell Labs, bộc lộ qua cụm từ "sự tàn bạo của những con số" (tyranny of numbers) trong bài nói chuyện năm 1957. Con số mà công nghiệp điện tử phải đối đầu là con số hàng chục ngàn và như ta sẽ thấy ở phần sau hàng trăm triệu các linh kiện cần phải được nối kết để tạo ra sản phẩm.

Hình 3: Những linh kiện điện tử cần phải hàn từng cái một trong mạch điện cổ điển

Tưởng chừng như "lực bất tòng tâm", nhưng một đột phá xảy ra. Vào năm 1958, Jack Kilby, một kỹ sư điện tử trẻ của công ty Texas Instrument, được giao cho nhiệm vụ "nhồi nhét" các linh kiện vào một mạch điện cực nhỏ. Ông đưa ra một ý tưởng là thay vì làm từng transistor, có thể đồng thời làm nhiều transistor, điện trở, tụ điện, diode từ cùng một vật liệu bán dẫn germanium và nối kết thành mạch tích hợp. Chỉ trong một thời gian ngắn, vị kỹ sư trẻ này đã tạo ra một kỳ tích; ông thiết kế một vi mạch có kích thước 1,6 x 11 mm (Hình 4) mà bây giờ người ta gọi là chip. Robert Noyce, người sáng lập hãng Intel, làm việc tại một công ty khác đưa ra một mẫu tương tự nhưng dùng chất bán dẫn silicon rẻ hơn và tiện lợi hơn. Kilby và Noyce làm việc độc lập với nhau và Kilby phát biểu phương thức này trước Noyce 6 tháng nhưng cả hai đều vui vẻ cùng nhận là người đồng phát minh. Để chứng tỏ sức mạnh của mạch tích hợp, Kilby phát minh ra chiếc máy tính bỏ túi (calculator). Texas Instruments nơi ông làm việc đã là công ty hàng đầu tung ra thị trường vào thập niên 60 từ những chiếc máy tính bỏ túi cho các phép tính đơn giản đến những chiếc máy có thể lập trình cho các phép tính phức tạp hơn. Phương pháp Kilby-Noyce chế tạo mạch tích hợp là một cột trụ của nền công nghiệp điện tử và cũng là mốc nổi bật trong lịch sử khoa học.




(

[NhiHa]

4. Một bước ngoặt quan trọng

Phát nhiệt từ các mạch tích hợp là một vấn đề quan trọng hàng đầu của các kỹ sư thiết kế. Thoạt nghe ta tưởng như chuyện đơn thuần. Nếu có phát nhiệt thì ta giảm nhiệt. Nhưng, giảm nhiệt trong một siêu vi mạch không đơn giản và nếu việc giảm nhiệt được diễn ra thuận lợi thì có lẽ chiếc máy tính ngày nay đã tiến rất xa và tinh vi hơn chiếc máy tính chúng ta đang sử dụng. Trong mạch tích hợp dày đặc những transistor cực nhỏ sự phát nhiệt đưa đến đến những bất lợi trong việc vận hành, giảm hiệu suất hoạt động của mạch và tiêu hao nhiều năng lượng. Các chuyên gia dự đoán nếu số transistor trong một chip và tốc độ xử lý gia tăng nhưng không có một biện pháp giảm nhiệt thỏa đáng thì chip có thể dễ dàng tiêu hao 10 kW năng lượng và phát nhiệt lượng 1000 W/cm2, tương đương với 10 bóng đèn 100 W từ một khoảnh diện tích 1 cm2 [1]. Sự tăng nhiệt nếu không được kiềm chế cứ thế gia tăng (thermal runaway) dễ dàng đưa đến việc cháy máy. Để đối phó, họ dùng tất cả mọi phương tiện từ công nghệ "thấp" như chiếc quạt gió đến công nghệ cao như cải thiện vật liệu transitor và cấu trúc mạch tích hợp như được đề cập ở phần sau. Giải quyết vấn đề phát nhiệt cấp bách và quan trọng đến mức việc chế tạo những chiếc quạt gió, bộ phận tiêu nhiệt (heat sink) hay làm lạnh (refrigerator) bằng hiệu ứng nhiệt điện (thermoelectric effect) để phát tán nhiệt từ chip của máy vi tính hoặc laptop trở thành một ngành quan trọng trong công nghiệp điện tử. Tuy nhiên, những công cụ này chỉ có thể làm nguội nhiều lắm một nguồn nhiệt 100 watt. Vì vậy, quạt gió và bộ tiêu nhiệt không phải là cách giải quyết triệt để.

Sự phát nhiệt phần lớn xảy ra tại cổng transistor vì lớp cách điện SiO2 quá mỏng gây ra rò điện. Silicon dioxide (SiO2) là chất oxide truyền thống làm cổng transistor. Silicon là chất bán dẫn nhưng SiO2 là chất cách điện. Bằng sự thông minh của mình con người tận dụng sự ưu đãi của thiên nhiên một cách hoàn hảo. Thiên nhiên đã cho ta silicon, bây giờ ta cần một lớp mỏng chất cách điện thì tại sao lại không lợi dụng sự cách điện của SiO2. Ta cần lớp SiO2 cách điện để cách ly cổng ra ngoài ảnh hưởng của hai điện cực máng và nguồn. Đây là một yêu cầu tất yếu nên từ nhiều năm qua người ta nghiên cứu và hiểu rất rõ lý tính của lớp phủ cực mỏng SiO2 ở tận kích thước Angstrom (hay là 1/10 nanomét = 10-10 m) [2]. Việc tạo ra một lớp SiO2 trên mặt silicon có kích thước vài nanomét bằng cách oxid hóa silicon ở nhiệt độ cao là một khâu quan trọng trong phương pháp li-tô quang. Ta chỉ cần xử lý nhiệt silicon trong môi trường oxygen thì một lớp SiO2 mịn màng sẽ mọc lên. Bằng phương pháp li-tô, ta tạo ra những mô dạng SiO2 thích hợp bằng cách dùng acid để tẩy đi những phần không cần thiết. Sự đóng góp của lớp SiO2 cũng quan trọng không kém silicon trong công nghiệp điện tử nhưng sự thu nhỏ transistor khiến cho lớp SiO2 phải làm mỏng hơn và đây là một trong những nguyên nhân rò điện gây nhiệt làm tiêu hao năng lượng.

Các nhà nghiên cứu nhắm vào việc cải thiện vật liệu để giải quyết tận gốc vấn đề phát nhiệt và rò điện. Để chế ngự việc phát nhiệt, người ta phải thay thế SiO2 bằng một loại oxide khác có hằng số điện môi (ký hiệu k) cao, còn gọi là chất cách điện có độ k cao (high-k dielectric). Từ thập niên 90 của thế kỷ trước, các kỹ sư thiết kế transistor và các nhà vật liệu học đã nghiên cứu nhiều loại oxide có hằng số điện môi cao để thay thế SiO2 [2]. Cuối cùng, hai công ty Intel và IBM đã phá tung những trói buộc của SiO2 bằng cách chọn hafnium dioxide (HfO2) làm vật liệu cho cổng transistor, và vào năm 2007 lần đầu tiên Intel tung ra thị trường chip Penryn to 45 nm chứa 410 triệu transistor trên một diện tích vài cm2. Theo luồng chế biến này, transistor sẽ tiến đến 16 nm và chip sẽ vượt qua 1 tỉ chiếc trong cùng một diện tích vào năm 2018. Hằng số điện môi cao làm cho transistor duy trì được cường độ dòng điện cần thiết đi qua transistor đồng thời ngăn chặn được sự rò điện và nhờ vậy giảm thiểu sự phát nhiệt của chip (Phụ lục b). SiO2 đã phục vụ con người gần nửa thế kỷ và chấm dứt vai trò lịch sử của mình. HfO2 là một bước ngoặt quan trọng thay thế vai trò của SiO2 tiếp tục cuộc cách mạng thu nhỏ trong đó Penryn mở ra một kỷ nguyên mới của chip vi tính. Định luật Moore sẽ tiếp tục duy trì trong một thập niên kế tiếp.
5. Đâu là độ nhỏ cuối cùng?

Tính thực dụng của các dụng cụ điện tử như giới tiêu thụ đã nhận thấy từ nhiều năm qua nằm trong tiêu chí "nhỏ hơn, nhanh hơn, rẻ hơn". Hằng năm, các hiệp hội công nghệ điện tử của Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và châu Âu cùng chung đề xuất báo cáo mang tên là "International Technology Roadmap for Semiconductors" (ITRS, Bản đồ hướng đi của công nghệ quốc tế về chất bán dẫn) nói về những thành quả công nghệ, thương phẩm, những thách thức và dự đoán hướng đi tương lai của chất bán dẫn. Báo cáo tập trung vào sự cải biến và lộ trình tương lai của chip vi tính vì máy tính là một dụng cụ có sự đòi hỏi cao nhất về chức năng và tốc độ xử lý dữ liệu. Mỗi bước thu nhỏ của transistor đều ảnh hưởng sâu sắc đến những dụng cụ điện tử dẫn đến việc sản xuất phiên bản của đời kế tiếp. Đằng sau sự phát triển này là những khó khăn nằm trong dự đoán cũng như các thách thức xuất hiện ngoài dự đoán mà ngành công nghệ điện tử đã phải đối đầu hơn 40 năm qua.

Vào những năm 70 của thế kỷ trước, các chuyên gia cho rằng transitor không thể chế tạo nhỏ hơn 1 μm (= 1.000 nm) do sự hạn chế của phương thức chế tạo. Trong chiếc máy vi tinh gia dụng đầu tiên được bán trên thị trường năm 1971 là chip Intel 4004 chứa 2.300 transistor và mỗi transistor có độ lớn 10 µm. Phương thức li-tô được cải thiện và giới hạn độ nhỏ được đẩy lùi xuống 0.5 μm (= 500 nm) ở thập niên 80. Kinh nghiệm cũng cho thấy transistor không thể nhỏ hơn 250 nm vì sự rò điện sẽ xảy ra trong transistor. Tuy nhiên, phương pháp li-tô chế tạo transistor lại được phát triển và giới hạn độ nhỏ trong những năm đầu của thập niên 90 được đẩy xuống đến mức 100 nm [1]. Những rào cản kỹ thuật lần lượt bị chinh phục bởi sự kiên trì và thông minh của các kỹ sư và nhà khoa học. Lý thuyết kinh điển phải cải biên và các chuyên gia tiếp tục hoàn thiện các phương thức chế tạo cũng như tìm kiếm vật liệu mới cho transitor nhằm rút nhỏ hơn nữa kích cỡ của transistor.

Theo sự dự đoán của ITRS dựa trên các công trình nghiên cứu khoa học và tiến bộ trong quy trình sản xuất, kích cỡ của transistor sẽ là 7 nm vào năm 2018. Kích cỡ này theo đúng định luật Moore. Như thế, độ nhỏ nào sẽ là tận cùng của transistor? Phân tử là phần nhỏ nhất của vật chất, vì vậy độ nhỏ tận cùng sẽ là kích cỡ của một phân tử. Nói khác hơn phân tử sẽ được sử dụng như cổng transistor có thể cho đóng hoặc mở dòng điện tùy vào điện áp. Độ lớn trung bình của một nguyên tử là 0,1 nm (hay là 1 Angstrom). Một phân tử là cấu tạo của ít nhất 2 nguyên tử, như vậy trên lý thuyết người ta có thể thiết kế một transistor có độ nhỏ tận cùng là 0,2 nm. Nếu dùng tinh thể silicon thì độ tận cùng sẽ là 0,3 nm. Năm 2003, các nhà khoa học của công ty NEC (Nhật Bản) đã đạt đến transistor 5 nm lớn hơn độ tận cùng 17 lần [1,3] .

Hơn nửa thế kỷ qua, transistor được thu nhỏ hàng chục triệu lần từ centimet đến nanomét, liệu các nhà khoa học có thể tiếp tục thu nhỏ thêm 17 lần tiến đến kích cỡ một phân tử? Hơn nửa thế kỷ qua, việc thu nhỏ transistor đã diễn ra khá thuận lợi vì chúng ta vẫn còn nằm trong phạm vi các quy luật của thế giới vĩ mô mà các kỹ sư điện tử đã tận dụng chúng một cách hiệu quả trong việc triển khai phương thức sản xuất. Thế giới vi mô bị chi phối bởi cơ học lượng tử với những quy luật phản trực giác mà ta không thấy ở thế giới vĩ mô đời thường. Chẳng hạn, tính chất nhị nguyên vừa sóng vừa hạt của vật chất, hay nguyên lý bất định của Heisenberg sẽ là những điều kiện quyết định cho việc thiết kế một transistor dần dần tiến về kích cỡ một phân tử. Sự di chuyển của dòng điện, hay nói khác hơn dòng chảy của electron trong một mạch điện là một hiện tượng vĩ mô giống như dòng nước như đã so sánh ở trên. Electron trong ý nghĩa này là hạt. Như dòng nước, khi có một bức tường chắn ngang dòng electron sẽ bị ngăn lại. Cái cổng transistor là một bức tường đóng mở đối vớì dòng electron. Tuy nhiên, khi cái cổng trở nên quá nhỏ hẹp electron không còn hành xử như hạt mà sẽ là sóng thoải mái đi xuyên qua cổng như một bóng ma. Nhà vật lý Pháp de Broglie cho biết đối với một vật chất cực nhỏ như electron, khi bị đặt trong một không gian cực nhỏ thì đặc tính sóng sẽ hiện rõ và là tác nhân chi phối trong mọi tình huống. Như vậy, cổng đóng nhưng electron vẫn đi qua dưới dạng sóng, dòng điện vẫn ngang nhiên chảy, ta bị rò điện bởi tác động lượng tử, như một vòi nước bị rỉ, tác dụng đóng mở không còn hiệu nghiệm, transistor không còn là transistor. Bước sóng của một electron di chuyển giữa điện áp 1 -2 V trong một transistor là 1 nm (Phụ lục c). Vì vậy kích cỡ của transistor phải lớn hơn 1 nm, nếu nhỏ hơn electron sẽ hành xử như sóng đi xuyên qua cổng dù cổng đóng hay mở.

Trong cuộc chinh phục đỉnh cao "thu nhỏ" của công nghiệp điện tử, các nhà nghiên cứu tìm thấy vận may với chất bán dẫn silicon vô cùng hào phóng. Họ cũng đã và đang tạo ra những bước đột phá kết hợp kiến thức đa ngành để hoàn thiện phương pháp khắc li-tô. Nhưng ta lại dễ dàng quên đi chức năng của yếu tố thứ ba nhưng rất quan trọng; đó là độ nhỏ của electron. Electron chạy dọc theo những đường dẫn điện trong chip như những chiếc xe ngược xuôi trên đường phố của một thành phố lớn với nhiều ngõ ngách phức tạp. Electron là một nhân tố kiểm soát các chức năng của linh kiện điện tử, sự vận hành của bộ nhớ và bộ xử lý của máy tính. Sự thu nhỏ được thực hiện suôn sẻ là nhờ vào kích thước cực kỳ nhỏ của electron. Đường kính của electron là 5,6 x 10-15 m, một phần triệu tỉ lần của mét. Giả dụ ta có thể thu nhỏ transistor, đường dây tải đến 1 nm; kích cỡ này vẫn còn to hơn electron 1 triệu lần. Nhờ vậy, ta có thể thiết kế mọi linh kiện, đường dây tải đến cấp 1 nanomét, tức là tương đương với độ lớn của 10 nguyên tử, nhưng vẫn còn chỗ rộng rãi cho electron dập dìu qua lại.

Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên dòng electron đó khi di chuyển không xuôi chèo mát mái mà thường va chạm vào nguyên tử của môi trường xung quanh. Trong sợi dây đồng, electron chạm vào nguyên tử đồng và trong transistor nó cũng chạm vào mạng lưới của tinh thể silicon. Sự va chạm này sinh nhiệt. Và khi khoảng không gian di động càng bị thu hẹp theo sự thu nhỏ thì va chạm càng nhiều sự phát nhiệt càng to và cuối cùng mạch điện sẽ bị phá vỡ. Chiếc quạt gió, bộ phận làm lạnh hay vật liệu có hằng số điện môi cao chỉ mang tới thị trường điện tử một biện pháp trị liệu nhất thời. Trên con đường cải thiện hiệu năng của chip, đây chỉ là những trạm dừng chân và chưa phải là tột đỉnh của vinh quang. Như vậy, nếu ta phủi tay vứt bỏ những sợi dây đồng, transistor, và cả electron thì sự phát nhiệt không còn là nỗi lo âu và ta có thể thiết kế một máy tính với tốc độ ứng đáp và xử lý siêu việt. Có thật sự khả thi không? Ta hãy nhìn vào tương lai...


6. …Và tương lai

Chiếc transistor mà hơn nửa thế kỷ trước kia đã được Brattain mô tả là không to hơn đầu dây giày và ta có thể dễ dàng nắm hốt vài trăm chiếc trong lòng bàn tay giờ đây đã biến mất trước con mắt trần tục của ta vì quá nhỏ. Và nếu ta có thể nắm được chúng trong lòng bàn tay thì cũng có thể vài tỉ chiếc. Cũng như Thomas Edison phát minh ra bóng đèn điện, có lẽ không quá lời khi nói Bardeen – Brattain – Shockley và Kilby – Noyce là những nhân vật kiệt xuất rất hiếm hoi trong lịch sử khoa học làm nên một cuộc cách mạng công nghệ để lại một dấu ấn sâu sắc có ảnh hưởng lâu dài đến bộ mặt của xã hội loài người. Nhưng đây là lịch sử và xã hội hôm nay có những đòi hỏi cao hơn.

"Tốc độ xử lý" là một đòi hỏi liên tục như con hổ háo ăn của giới tiêu thụ và cũng là miếng mồi ngon của người sản xuất. Chip hiện nay có tốc độ xử lý hằng trăm triệu hay hằng tỉ mệnh lệnh (instruction) trong một giây. Nó liên quan đến tốc độ chuyển hoán nhị phân giữa hai số 1 và 0 của transistor, hay nói một cách cơ bản hơn là vận tốc di chuyển của electron trong đường dây dẫn và transistor. Transitor silicon đã đụng vào một giới hạn vật lý và vận tốc electron trong kim loại chỉ có thể đạt đến 1.400 km/s (Phụ lục d). Cực nhanh nhưng người ta muốn nhanh hơn nữa. Có phải đã đến lúc cặp bài trùng "silicon và electron" hoàn thành nhiệm vụ của mình và phải rũ áo từ quan? Dù đứng trước những đòi hỏi về tốc độ và thu nhỏ, nhiều chuyên gia dự đoán rằng cặp "silicon và electron" vẫn thống trị các máy điện tử trong vài thập niên tới. Nhìn vào bảng phân loại tuần hoàn có lẽ không có nguyên tố nào hào phóng hơn silicon trước nhu cầu của con người và đổi lại nó cũng được loài người dành cho sự ưu ái hơn nửa thế kỷ qua. Phải nói là silicon là một vật liệu nano chân chính và phương pháp li-tô chế tạo mạch tích hợp là một công nghệ nano tiêu biểu. Tri thức về transistor silicon và li-tô trở thành kho tàng vô giá cho công nghiệp điện tử mà chúng ta không thể nào một sớm một chiều phũ phàng vứt nó ra đi!

Tham vọng về "tốc độ" của con người quả là vô hạn nhưng nó phải dừng ở một con số tuyệt đối. Con số này chẳng qua là vận tốc ánh sáng (300.000 km/s). Vận tốc electron trong transistor (1.400 km/s) chỉ bằng 0,5 % vận tốc ánh sáng. Như thế, tại sao ta không thay thế electron bằng photon (quang tử) cho việc xử lý dữ liệu trong máy tính? Vấn đề thực sự không đơn giản. Photon là phương tiện hữu hiệu để chuyển tải thông tin như ta thấy những hệ thống cáp quang dài hàng chục ngàn cây số xuyên qua lòng đại dương phục vụ ngành viễn thông, trong khi electron là phương tiện điều khiển và xử lý thông tin của bộ nhớ và bộ vi xử lý. Trong ý nghĩa này photon là nô lệ và electron là vua. Có một ngày nào nô lệ thành vua và vua hiện tại sẽ chìm vào lịch sử? Ngày đó sẽ không còn transistor và máy tính điện tử hiện tại sẽ trở nên máy tính quang tử học. Từ đây đến tương lai quang tử học đầy thách thức là một thời kỳ chuyển tiếp đang xảy ra trước mắt với những nghiên cứu về "quang tử học silicon" (silicon photonics) nhiều sôi động và thú vị [4-5]. Các nhà khoa học đang tận dụng phương pháp li-tô để chế tạo chip quang học mà vật liệu chính vẫn là người hùng silicon hào phóng và dễ tính. Ta sẽ thấy bộ ba "silicon - electron - photon" xuất hiện trong máy tính tương lai mà chức năng của photon sẽ là sứ giả truyền dữ liệu trong các vi mạch, những đường dây đồng dẫn điện rồi đây sẽ được thay thế bằng sợi quang đẩy lùi vào bóng tối phần nào những ray rứt gây ra bởi electron và sự phát nhiệt [6].

Trong một nỗ lực khác, người ta đang nghiên cứu các loại vật liệu hữu cơ bán dẫn như polymer dẫn điện, ống than nano và graphene với một ước mơ là chúng có thể thay thế silicon trong transistor có một độ nhỏ vượt qua mức giới hạn của silicon. Và xa xa trên đường chân trời nghiên cứu khoa học, vi tính lượng tử (quantum computing) đang le lói như những tia nắng bình minh xuyên thủng màn đêm mở đầu một ngày mới dựa trên những nguyên tắc kỳ bí gần như ma quái của cơ học lượng tử. Tất cả mọi nỗ lực nghiên cứu này đều nhắm đến việc giải quyết cái khát vọng tột cùng của con người: tốc độ.


Trương Văn Tân

March 2011




Phụ lục:
a. Ngôn ngữ nhị phân

Trong ngôn ngữ nhị phân 1/0, một số 0 hay số 1 là một bit. Số thập phân từ 0 đến 9 có thể được biểu hiện 4 bit cho mỗi số như sau:


0


1


2


3


4


5


6


7


8


9

0000


0001


0010


0011


0100


0101


0110


0111


1000


1001




Mẫu tự La-tinh, mỗi chữ 8 bit:


a


b


c


d


e


f

01100001


01100010


01100011


01100100


01100101


01100110




Chữ Hán, thí dụ như chữ 文 (Văn) và 字 (Tự) có dạng nhị phân (16 bit cho mỗi chữ) là:

文 = 0110010110000111, 字 = 0101101101010111

Như vậy, một quyển sách nhỏ có 200.000 mẫu tự La-tinh thì khoảng 1,6 triệu bit (1,6 megabit) hay 200.000 chữ Hán là 3,2 triệu bit (3,2 megabit). Một bức ảnh kỹ thuật số tùy độ phân giải có thể từ vài trăm ngàn đến vài triệu bit.


b. Hằng số điện môi của lớp oxide

Ta có thể xem lớp silicon oxide của transistor như một tụ điện có điện dung C là,

C= kεoA/t (1)

k là hằng số điện môi, εo là độ điện thẩm của chân không (8,85 x 10-12 F/m), A là diện tích của lớp cách điện, t là độ dày.

Như phương trình (1) biểu hiện, C gia tăng khi hằng số điện môi k tăng và khi độ dày t giảm. C cần phải duy trì ở một độ tối thiểu để transistor có thể hoạt động suôn sẻ. Mật độ tụ điện C/A cần thiết cho transistor là: 34,5 x 10-3 F/m2. Từ phương trình (1), t sẽ là,

t = kεo(A/C) (2)

Khi C/A = 34,5 x 10-3 F/m2 và k của silicon là 3,9, độ dày t là 1 nm. Độ dày này quá mỏng và sự rò điện xảy ra. Khi dùng HfO2 với k =16, độ dày t = 4 nm. Như vậy, t gia tăng 4 lần và sự rò điện giảm đi 100 lần.


c. Bước sóng của điện tử

Để một điện tử di chuyển trong điện áp 1 V, ta cần năng lượng E là,

E = 1 eV = 1,602 x 10-19 J (3)

Vận tốc v được tính từ

E = 1/2 (mv2) (4)

Khối lượng m của electron là 9,1 x 10-28 g. Như vậy, v= 5,93 x 105 m/s.

Từ công thức de Broglie,

λ = h/mv = 1,2 x 10-9 m (5)


d. Vận tốc của một electron

Vận tốc của một electron có độ di động µ trong một điện trường E được biểu hiện như sau,

v = µE (6)

µ = 1.400 cm2/Vs trong silicon. Khi một transistor có chiều dài ℓ = 100 nm bị đặt dưới điện áp V = 1 V, ta có E = V/ℓ. Như vậy, v sẽ là,

v = 1.400 km/s (7)

Thật ra, con số này chỉ cho ta một khái niệm tổng quát vì sự di động và vận tốc của electron trong mạch tích hợp khá phức tạp.


Tài liệu tham khảo

H. Iwai, IDEM Tech. Digest (2004) 11.

G. D. Wilk, R. M. Wallace and J. M. Anthony, J. Appl. Phys., 89 (2001) 5243.

H. Wong and H. Iwai, Physics Today (September 2005) 40.

X. Chen, C. Li and H. K. Tsang, NPG Asia Materials, 3 (2011) 34.

G. T. Reed, G. Mashanovich, F. Ỵ Gardes and D. J. Thomson, Nature Photonics, 4 (2010) 518.

M. Paniccia, Nature Photonics, 4 (2010) 498.

March 2011

(Đã đăng trên Diễn Đàn)




Một kỹ thuật viên đổi một trong số 17000 ống chân không của ENIAC !



Hai nữ lập trình viên đang nối dây cho "chương trình" trên ENIAC.



Xong rồi! "Chương trình" đã được nối xong



Phòng máy

[Can Tho]

Hết phi thuyền con thoi, NASA trông cậy vào tư nhân

CAPE CANAVERAL, Florida (Reuters) - Sau khi chương trình phi thuyền không gian con thoi chấm dứt vào tháng này, cơ quan không gian NASA của Hoa Kỳ sẽ trông cậy vào Nga và những con tàu Soyuz của họ để đưa người Mỹ lên Trạm Không Gian Quốc Tế ISS (International Space Station) - với phí tổn hơn $50 triệu một ghế.



Phi thuyền Falcon 1 của công ty tư nhân SpaceX cất cánh. Trong tương lai,
không còn phi thuyền con thoi, NASA sẽ trông chờ vào tư nhân
để lên xuống trạm không gian ISS. (Hình: SpaceX)

Tình trạng đó có thể thay đổi tương đối sớm sủa giữa lúc ba công ty Hoa Kỳ phát triển các tắc xi không gian thương mại để phóng từ Hoa Kỳ - gồm các công ty Boeing Co., Space Exploration Technologies - cũng được gọi là SpaceX - và Sierra Nevada Corp.

Boeing và SpaceX, do nhà kinh doanh Internet Elon Musk làm chủ, đề nghị các con tàu kiểu khoang sẽ hạ xuống Trái Ðất bằng dù, thay vì trượt như phi thuyền con thoi để đáp lên một phi đạo. Sierra Nevada đang nghiên cứu một con tàu có cánh như tàu con thoi, được gọi là Dream Chaser.

Cả ba con tàu không gian được thiết kế để chở tới bảy người hoặc một phi hành đoàn cùng với hàng hóa.

Các công ty chia nhau các hợp đồng với NASA trị giá $247 triệu để giúp thanh toán các phí tổn phát triển, và cả ba công ty đều hy vọng sẽ được giao công việc chuyên chở các phi hành gia lên trạm không gian. Cơ quan không gian Hoa Kỳ cũng có một hợp đồng $22 triệu với Blue Origin, một công ty mới mở do sáng lập viên Amazon Jeff Bezos làm chủ, hiện đang tập trung sơ khởi vào chuyến bay dưới quỹ đạo.

“Ðiều này được mô tả như một đường lối cách mạng, trong khi thực ra nó không phải là một vấn đề lớn như người ta tưởng,” theo lời ông Garrett Reisman, một cựu phi hành gia hiện làm việc cho SpaceX.

“NASA đã làm việc với các nhà thầu ngay từ đầu. Chính các nhà thầu đã xây dựng phi thuyền con thoi và các hỏa tiễn Apollo. Ðiều thực sự khác biệt lần này là đường lối tiến hành công việc của chính phủ,” ông Reisman nói.

Ngoài việc chuyên chở các phi hành gia Mỹ lên Trạm Không Gian Quốc Tế, các công ty sẽ có thể bán các dịch vụ bay cho du khách, giới kinh doanh và các tổ chức nghiên cứu.

NASA vẫn chưa quyết định liệu cơ quan có muốn thuê mướn các tàu không gian mới cho các phi hành gia của cơ quan, như thuê xe hơi hoặc sử dụng như một dịch vụ tắc xi hay không. Bất cứ nhà cung cấp nào trong tương lai cũng sẽ cần phải chứng tỏ sự an toàn và đáng tin cậy.

Giữa lúc NASA chờ việc xuất xưởng của những con tàu thương mại được chấp thuận - có thể sẽ không diễn ra trước năm 2015 - cơ quan sẽ mua vé lên trạm không gian trên các con tàu Soyuz của Nga.

Khả năng cung cấp việc chuyên chở an toàn và đáng tin cậy lên không gian và trở về cũng quan trọng cho các công ty như đối với NASA, ông Reisman nói.

Trước khi mua vé cho các phi hành gia, NASA đang thử nghiệm ý niệm thương mại với các chuyến giao hàng. Công ty SpaceX, đã phóng thử khoang Dragon với kiểu để giao hàng vào Tháng Mười Hai, và công ty không gian Orbital Sciences Corp., dự tính sẽ khởi sự các chuyến bay vận tải lên trạm không gian vào năm tới. (n.n.)

[Can Tho]

Chương Trình Không Gian Của Hoa Kỳ:
Nhu Cầu Quân Sự & Chiến Tranh Tâm Lý

Trần Bình Nam

Ngày 8 July 2011, 11:29 AM giờ Florida, Hoa Kỳ bắn phi thuyền con thoi Atlantis do phi trưởng Christopher Ferguson cầm lái bay đi tiếp tế cho Trạm Không gian Quốc tế (International Space Station - ISS). Đây là phi vụ cuối cùng của chương trình phi thuyền con thoi kéo dài 30 năm. Hơn nửa triệu người đã đến Miami để tận mắt chứng kiến chuyến bay lịch sử.
Mười phút sau khi phóng, phi thuyền Atlantis chỉ còn là một chấm mờ trên nền trời Đại Tây Dương để lại một không gian trống rỗng. Cơ quan Không gian Hoa Kỳ (NASA) hiện chưa có một chương trình cũng như ngân sách để thực hiện một kế hoạch không gian nào khác. Chương trình thám hiểm sao Hỏa (Mars, một hành tinh của Thái dương hệ) chỉ có trên giấy tờ.
Phi hành đoàn gồm 4 người mang theo 5 tấn thực phẩm, bộ phận rời và dụng cụ thí nghiệm đủ dùng trong một năm đã an toàn đến ISS vào ngày Chủ Nhật 10/7 và được 6 phi hành gia ở ISS gồm các quốc tịch Nhật, Nga, Mỹ tiếp đón nồng hậu.
Chương trình chế tạo phi thuyền con thoi (TBN: phi thuyền dùng được nhiều lần, đi và về như con thoi trên khung cửi) do tổng thống Richard Nixon chấp thuận năm 1969 là chương trình tiếp nối chương trình Apollo đưa người lên cung trăng của tổng thống Kennedy.
Mục đích của chương trình Apollo là để chứng tỏ khả năng kỹ thuật của Hoa Kỳ trong cuộc chạy đua vào không gian với Liên Xô sau khi Liên Xô đưa phi hành gia Yuri Gagarin vào quỹ đạo trái đất ngày 12/4/1961. Hơn một tháng sau (ngày 25/5/1961) tổng thống John F. Kennedy tuyên bố trước lưỡng viện quốc hội Hoa Kỳ sẽ đưa người lên cung trăng trước cuối thập niên 1960’s, và lời tuyên bố này đã được thực hiện ngày 20/7/1969 khi phi thuyền Apollo 11 đưa hai phi hành gia Neil Armstrong và Buzz Adrin đáp xuống cung trăng.
Sau khi đưa người lên cung trăng, nhiều nhà khoa học Mỹ muốn tiếp tục chương trình thám hiểm sâu hơn vào không gian như thám hiểm sao Hỏa. Tuy nhiên cuộc chiến Việt Nam tiêu tốn và tình hình trong nước không ổn định do phong trào chống chiến tranh, tổng thống Nixon chấp nhận một chương trình không gian giới hạn ít tốn kém gọi là chương trình phi thuyền con thoi. Đồng thời hợp tác với Liên Xô thiết đặt một trạm không gian chung.
NASA đã chế tạo một đội ngũ phi thuyền con thoi gồm 5 phi thuyền Challenger, Columbus, Endeavour, Discovery và Atlantis, thay phiên nhau đi đi về về sau khi phi thuyền con thoi Columbia bay chuyến đầu tiên ngày 28/1/1981 thành công tốt đẹp.
Các phi thuyền con thoi tiếp tục công việc nghiên cứu không gian và áp dụng quân sự. Con thoi khi bay trên qũy đạo có thể làm công tác trinh thám diện địa, thả các vệ tinh truyền tin và quan sát khí tượng…
Từ chuyến bay Columbia đầu tiên đến chuyến bay Atlantis cuối cùng, chương trình con thoi đã thực hiện 135 chuyến bay, đưa 357 phi hành gia lên quỹ đạo, hoàn thành việc lắp ráp ISS, phóng và sửa chữa Viễn vọng kính không gian (Hubble Space Station), phóng người máy (robots) đi thám hiểm mặt trời và các hành tinh Venus, Jupiter .
NASA dự tính biến các chuyến bay con thoi thành các phi vụ thương mãi hằng tuần. Nhưng trong suốt thời gian hoạt động phi thuyền con thoi chưa ra khỏi quá trình thử nghiệm một cách an toàn. Các trở ngại kỹ thuật chưa bao giờ được giải quyết thỏa mãn và đã xẩy ra hai tai nạn. Con thoi Challenger nổ trên bầu trời Đại tây dương năm 1986, và con thoi Columbia nổ trên bầu trời bang Texas năm 2003 khi trở về trái đất. Muời bốn phi hành gia thiệt mạng.
Cuộc khủng bố ngày 11/9/2001 tiếp theo chiến tranh Afghanistan, Iraq buộc tổng thống George W. Bush quyết định tạm ngưng đóng thêm phi thuyền và dự trù năm 2014 chấm dứt công tác của ISS. Để vớt vát trước khi rời chức vụ tổng thống Bush nói rằng trong tương lai Hoa Kỳ sẽ tái lập chương trình thám hiểm cung trăng và đi thăm sao Hỏa.
Năm 2010, tổng thống Obama chấm dứt chương trình con thoi và kéo dài công tác ISS thêm 6 năm cho đến năm 2020 và giao việc thám hiểm không gian cho các công ty tư nhân. Để làm vui lòng giới mộ điệu không gian tổng thống Obama nói một cách mơ hồ về việc đi thăm sao Hỏa năm 2030!
Một giới quần chúng và giới chức NASA cho quyết định của tổng thống Obam chấm dứt chương trình con thoi là thiển cận làm mất uy tín của Hoa Kỳ, và đem so sánh chương trình thám hiểm sao Hỏa năm 2030 của tổng thống Obama với chương trình mang người lên cung trăng của tổng thống Kennedy để chế nhạo. Sự thật không một vị tổng thống nào không muốn đưa ra các chương trình không gian to lớn. Nhưng “cái khó bó cái khôn” . Năm 19961, Hoa Kỳ đang mạnh về kinh tế, lại có nhu cầu chạy đua với Liên Xô khi chiến tranh lạnh đang ở cao điểm, nên chương trình thám hiểm cung trăng của tổng thống Kennedy là một chương trình đương nhiên có tính quốc phòng. Trong khi năm 2010 kinh tế Hoa Kỳ suy thoái, hai trận chiến tranh Afghanistan, Iraq tiêu hao chưa gỉai quyết xong, ngân sách thâm thủng, nợ nần tứ phía, tổng thống Obama không thể có một quyết định nào khác là chấm dứt chương trình không gian tốn kém.
Các nhà nghiên cứu nói đến hai hệ lụy về việc chấm dứt chương con thoi mà không có một chương trình không gian nào rõ ràng trước mắt.Thứ nhất là tác dụng tâm lý. Thứ hai là quân sự.
Năm 2003 Trung quốc đưa Trung tá Không quân Yang Liwei vào quỹ đạo trái đất và trong 8 năm qua đã đưa thêm 5 phi hành gia đi thám hiểm không gian. Trung quốc quảng cáo tên lửa Trường Chinh (Long March) đặt vệ tinh nhân tạo lên quỹ đạo và sẵn sàng cho bất cứ quốc gia nào muốn thuê. Và kế hoạch của nhà nước dự trù cuối năm nay (2011) sẽ phóng và xây dựng Phòng Thí nghiệm Không gian theo mô thức của ISS. Trung quốc cũng dự trù năm 2017 đi thám hiểm cung trăng bằng phi thuyền không người lái, và đến năm 2025 sẽ cho người đáp xuống cung trăng.
Chưa nói tới các chương trình không gian của Ấn độ, các chương trình của Trung quốc được tuyên truyền rầm rộ khi Hoa Kỳ không có chương trình gì sẽ tạo nên ảnh hưởng tâm lý hơn thua trên thế giới. Nhưng nghĩ cho cùng nếu Trung quốc giữ đúng lịch trình năm 2025 đưa người lên cung trăng thì Trung quốc cũng đi sau Hoa Kỳ 56 năm (2025 – 1969). Đi sau 56 năm không phải là một vinh dự hay tiến bộ gì ngoài lợi ích tâm lý trong cuộc tranh chấp thế siêu cường.
Về phương diện quân sự nếu Trung quốc dùng các chương trình không gian trong hai thập niên tới để phát triển tình báo không gian, chế tạo vệ tinh bắn hạ phi đạn thì Trung quốc cũng không thể vượt qua các phương tiện quân sự Hoa Kỳ đang có và sẽ có .
NASA là một tổ chức dân sự công lập làm một số việc cho Bộ quốc phòng Hoa Kỳ theo giao kèo. Ngoài NASA, quân đội Hoa Kỳ có một chương trình không gian do Không quân nắm với một ngân sách công khai (chưa kể ngân sách mật) lớn hơn cả ngân sách NASA. Quân đội Hoa Kỳ không ngừng tối tân hóa, phát triển, đặt thêm vào không gian các vệ tinh trinh thám, truyền tin, định vị (GPS), theo dõi các cuộc chuyển quân của địch, phát hiện, và có khả năng phá hủy các cơ sở trên đất liền hay hỏa tiễn đang bay của địch đề phòng một cuộc tấn công bất ngờ bằng vũ khí nguyên tử. Ngoài ra Không quân Hoa Kỳ đang chế tạo máybay X-37 có khả năng đánh hạ hỏa tiễn và bỏ bom chính xác từ quỹ đạo.
Tóm lại chương trình không gian của Hoa Kỳ chấm dứt sau chuyến bay và trở về lịch sử của phi thuyền con thoi Atlantis chỉ là một bước lùi biểu kiến. Thực chất Hoa Kỳ vẫn là quốc gia làm chủ không gian, ít nhất cũng cho đến giữa thế kỷ 21.
Trần Bình Nam
July 13, 2011
[e-mail]
www.tranbinhnam.com

[NhiHa]

Dong Co Hoa Tien

On this slide, we show a schematic of a liquid rocket engine. Liquid rocket engines are used on the Space Shuttle to place humans in orbit, on many un-manned missiles to place satellites in orbit, and on several high speed research aircraft following World War II. In a liquid rocket, stored fuel and stored oxidizer are pumped into a combustion chamber where they are mixed and burned. The combustion produces great amounts of exhaust gas at high temperature and pressure. The hot exhaust is passed through a nozzle which accelerates the flow. Thrust is produced according to Newton's third law of motion.

The amount of thrust produced by the rocket depends on the mass flow rate through the engine, the exit velocity of the exhaust, and the pressure at the nozzle exit. All of these variables depend on the design of the nozzle. The smallest cross-sectional area of the nozzle is called the throat of the nozzle. The hot exhaust flow is choked at the throat, which means that the Mach number is equal to 1.0 in the throat and the mass flow rate m dot is determined by the throat area. The area ratio from the throat to the exit Ae sets the exit velocity Ve and the exit pressure pe. You can explore the design and operation of a rocket nozzle with our interactive nozzle simulator program which runs on your browser.

The exit pressure is only equal to free stream pressure at some design condition. We must, therefore, use the longer version of the generalized thrust equation to describe the thrust of the system. If the free stream pressure is given by p0, the thrust F equation becomes:

F = m dot * Ve + (pe - p0) * Ae

Notice that there is no free stream mass times free stream velocity term in the thrust equation because no external air is brought on board. Since the oxidizer is carried on board the rocket, rockets can generate thrust in a vacuum where there is no other source of oxygen. That's why a rocket will work in space, where there is no surrounding air, and a gas turbine or propeller will not work. Turbine engines and propellers rely on the atmosphere to provide air as the working fluid for propulsion and oxygen in the air as oxidizer for combustion.

The thrust equation shown above works for both liquid and solid rocket engines. There is also an efficiency parameter called the specific impulse which works for both types of rockets and greatly simplifies the performance analysis for rockets.

The details of how to mix and burn the fuel and oxidizer, without blowing out the flame, are very complex. It DOES take a rocket scientist to figure it out!

[Can Tho]

Tên lửa sẽ chuyên chở hàng trăm vệ tinh

27/12/2011

Không quân Mỹ đã ký với hãng Lockheed Martin hợp đồng sản xuất tên lửa chuyên chở có cánh dùng nhiều lần mang tên RBS Pathfinder.



Theo Cnews, loại tên lửa mang mới này sẽ đơn giản hoá và giảm chi phí cho việc chở các thiết bị vũ trụ lên quỹ đạo và mở ra một trang mới trong việc chinh phục không gian. Theo hợp đồng, chi phí cho việc soan thảo dự án là 2 triệu đôla, trong 5 năm sẽ chế tạo và vận hành thử nghiệm với kinh phí 250 triệu đôla.


Loại tên lửa mới có thể sử dụng hàng trăm lần.

Dự án tên lửa RBS khác hẳn các tên lửa chuyên chở dùng một lần hiện nay. RBS Pathfinder là một tàu con thoi cải tiến sử dụng nhiều lần dùng động cơ tên lửa, có cánh, bảo đảm hạ cánh có điều khiển trên đường băng. RBS được phóng lên theo đường thẳng đứng giống như tên lửa bình thường và sau khi đạt được đến độ cao xác định và các tải trọng hữu dụng (ví dụ các vệ tinh) đã tách ra, tầng I của tên lửa – chuyên chở hoàn thành phi vụ và bắt đầu hạ cánh có điều khiển. Sau đó tên lửa không người lái thực hiện việc tiếp đất theo kiểu máy bay để chuẩn bị cho lần phóng sau.

Tên lửa sử dụng nhiều lần RBS Pathfinder sẽ thay thế những tên lửa chuyên chở dùng một lần vừa đắt tiền, vừa lạc hậu.

Theo yêu cầu kỹ thuật đặt ra trong hợp đồng, tên lửa RBS Pathfinder phải dùng được ít nhất 100 lần phóng và cứ 10 lần sử dụng mới phải thay động cơ một lần.

RBS Pathfinder cho phép tiết kiệm nhiều công sức để chế tạo tầng đầu của tên lửa-chuyên chở cồng kềnh và tốn kém, hiện nay vẫn bị huỷ sau khi đã đưa lên tải trọng hữu ích lên quỹ đạo.

Cho tới nay, người ta chưa biết phương tiện chuyên chở mới này có thể tận dụng được cả cho những con tàu có người lái không, hay nhiệm vụ của nó chỉ là đặt những vệ tinh lên quỹ đạo xung quanh Trái đất, những con tàu vũ trụ không người lái và những thiết bị không gian khác.

Sau khi ký hợp đồng về nghiên cứu chế tạo các nguyên mẫu, vào năm 2015, RBS Pathfinder sẽ tiến hành những chuyến bay thử nghiệm đầu tiên. Hệ thống mới sẽ hoàn toàn thay thế các tên lửa chuyên chở cũ của ngành hàng không vũ trụ Mỹ cho tới năm 2030.

Cần lưu ý rằng Lầu Năm góc đang tích cực nghiên cứu các mẫu khác nhau của vũ khí siêu âm, cần phải có những phương tiện rẻ tiền để đưa lên độ cao lớn trên không gian và chạy đua về tốc độ cao. Như vậy, rất có thể trong tương lai, chính tên lửa RBS sẽ trở thành tên lửa chuyên chở vũ khí cho Bộ Quốc phòng Mỹ.

Theo Vietnamnet
****************************************

Bức tường hydro khiến bầu trời tối đen về đêm
6-10-2016. Công nghệ

Giả thuyết cách đây 200 năm giải thích nguyên nhân bầu trời tối về đêm là do các đám mây hydro ngăn cản ánh sáng phát ra từ vô số ngôi sao được chứng minh là chính xác.


Bức tường hydro khiến bầu trời tối đen về đêm

Nguyên nhân bầu trời chuyển tối khi về đêm có thể là do các đám mây hydro ngăn cản ánh sáng. Ảnh: Olli Henze.
Một nghiên cứu mới sử dụng hình ảnh từ kính viễn vọng không gian Hubble chứng minh giả thuyết lý giải nguyên nhân bầu trời tối về đêm bị các nhà khoa học xem nhẹ trong suốt 200 năm qua thực chất là chính xác, Independent hôm nay đưa tin.


Heinrich Olbers (1758 - 1840), nhà thiên văn học người Đức, là người đưa ra 'nghịch lý về bầu trời tối' nổi tiếng. Theo đó, ông đặt nghi vấn nếu như có vô số ngôi sao trong vũ trụ, mọi điểm trên bầu trời đều mang một ngôi sao, vậy tại sao nó lại chuyển tối khi về đêm. Olbers suy đoán đó là do các đám mây hydro ngăn cản ánh sáng.


Các nhà thiên văn học khi đó ước tính có 100 – 200 tỷ thiên hà trong khoảng vũ trụ mà con người quan sát được, không đủ để lấp đầy bầu trời. Vì thế, họ cho rằng giả thuyết này không chính xác để giải thích nguyên nhân bầu trời chuyển tối.


Tuy nhiên gần đây, bằng cách sử dụng kính viễn vọng Hubble, các nhà thiên văn học kết luận có khoảng 2.000 tỷ thiên hà trong vũ trụ.


'Số lượng thiên hà gấp 10 lần hoặc hơn đó có thể lấp đầy sao trên bầu trời nhưng phần lớn hoặc tất cả ánh sáng từ các thiên hà xa xôi bị hấp thụ bởi lớp khí hydro ngăn giữa Trái Đất và thiên hà. Đó chính là ý kiến do Olbers đề xuất nhưng các nhà khoa học trước đây đã xem nhẹ nó. Bây giờ, chúng tôi nhắc lại giả thuyết này như một lời giải đáp cho hiện tượng bầu trời tối khi về đêm', Christopher Conselice, giáo sư vật lý học thiên thể, trường Đại học Nottingham, Anh, giải thích.


Giáo sư Conselice cho biết các nhà thiên văn học khác đã chứng minh sự tồn tại của các đám mây hydro bằng cách nghiên cứu quang phổ của ánh sáng. Tuy nhiên, khi đó họ không biết có các thiên hà ở đằng sau bức tường hydro. Ngoài ra, một số thiên hà nằm rất xa trong vũ trụ, do đó ánh sáng của chúng không thể chạm tới Trái Đất.


'Có thể vẫn còn nhiều vũ trụ, nhiều vật thể đằng sau đường chân trời, giới hạn mà chúng ta có thể nhìn thấy', giáo sư Conselice, nói.


Cập nhật: 16/10/2016
Theo VnExpress

[Can Tho]

Chuẩn GPS III Sẽ Ra Mắt Vào Năm 2023
Nguoi Viet 16 Tháng Chín 2019


Năm 1993, không quân Mỹ cho phép cả thế giới sử dụng công nghệ GPS (Global Positioning System), và kể từ đó GPS đã trở thành một trong những công nghệ quan trọng nhất đối với con người. Chúng ta có thể tìm thấy công cụ định vị GPS trong xe hơi, trong điện thoại, và thậm chí cả đồng hồ thông minh. Không quá bất ngờ khi công nghệ GPS tiếp tục được phía Mỹ phát triển để ứng dụng cho cả lĩnh vực quân sự và dân sự. Dự kiến, chuẩn GPS III đang được triển khai, và sẽ đi vào hoạt động vào năm 2023.

Những lợi thế của GPS III là gì?

1. Vòng đời vệ tinh lâu hơn

Vệ tinh GPS III đầu tiên được Lockheed Martin phóng lên vũ trụ có giá 529 triệu USD, và sẽ có thêm 9 vệ tinh tương tự sẽ được phát triển, sản xuất và phóng lên quỹ đạo Trái Đất. Điều này đồng nghĩa với việc, để GPS III đi vào hoạt động, Mỹ sẽ phải chi khoảng 5.5 tỷ USD, nhưng bù lại vòng đời của những vệ tinh mới là khoảng 15 năm, cao hơn gấp đôi so với những vệ tinh GPS đời đầu tiên, và nếu so với những vệ tinh GPS hiện nay, chúng phục vụ được con người lâu hơn 25%. Giống như 4G và 5G, hai chuẩn GPS II và III sẽ có khoảng thời gian chuyển giao và cho GPS III thời gian để thích nghi với đòi hỏi của con người.

2. Độ chính xác gấp 3 lần hiện tại

GPS II hiện được coi là có độ chính xác khá cao, nhưng GPS III sẽ còn chính xác hơn, cụ thể hơn là gấp 3 lần so với GPS II chúng ta đang sử dụng hàng ngày. Điều này có nghĩa là, nếu sai số của GPS II hiện nay là khoảng 5 đến 10 mét, với GPS III sai lệch chỉ còn có từ 1 đến 3 mét. Tín hiệu cũng sẽ khỏe hơn, ít bị nhiễu động và sai lệch. Điều này đúng với cả smartphone lẫn những thiết bị định vị đắt tiền.


3. Định vị tốt hơn cho cả quân sự lẫn dân sự

Hiện nay có một băng tần sóng tín hiệu GPS dành cho dân sự tên là L1C. Băng tần hoạt động dược trên tất cả những hệ thống định vị vệ tinh quốc tế của các quốc gia, từ Galileo Network của Châu Âu, QZSS của Nhật Bản và Beidou của Trung Quốc. Thực tế, các nhà nghiên cứu tại Châu Âu và Nhật Bản đã làm việc với phía Mỹ để giúp L1C tương thích với nhiều hệ thống định vị của các khu vực. Điều này có nghĩa là, trong tương lai khi GPS III đi vào hoạt động, một thiết bị có khả năng định vị cũng sẽ có luôn khả năng kết nối và thu thập dữ liệu từ nhiều hệ thống vệ tinh định vị khác nhau, tăng độ chính xác lên mức đáng kinh ngạc.

4. Vũ khí định vị sẽ còn đáng sợ hơn cả bây giờ

Chúng ta hầu hết chỉ quan tâm tới những lợi thế về mặt dân sự của công nghệ định vị GPS III, nhưng cũng đừng quên rằng, GPS được tạo ra phục vụ cho mục đích quân sự đầu tiên. Với GPS III, quân đội Mỹ đang muốn nâng cấp những trung tâm chỉ huy có khả năng điều khiển tất cả những vệ tinh GPS II và III. Những trung tâm chỉ huy có tên là OCX (Next Generation GPS Operational Control System); chúng đang được lắp đặt và lập trình bởi Raytheon, nhưng đã bị hoãn đến năm 2022 hoặc 2023. Lockheed cũng đang nâng cấp hệ thống trung tâm chỉ huy của họ với phần mềm cần thiết để liên lạc với vệ tinh GPS III. Tín hiệu bảo mật M-Code dành cho lĩnh vực quân sự sẽ có độ chính xác và đáng sợ hơn nhiều so với tín hiệu định vị hiện tại của quân đội, và chống chèn phá sóng mạnh hơn 8 lần. Tuy nhiên, phải chờ OCX hoàn thành, GPS III dành cho lĩnh vực quân sự mới đi vào sử dụng được.