Khoa học gia lớn nhất trong lịch sử Việt Nam: GS Nguyễn Xuân Vinh

”GS Nguyễn Xuân Vinh là một trong các nhà nghiên cứu đầu tiên “to formulate a rigorous theoretical approach to the problem of space vehicle dynamics and control in regimes where both orbital and atmospheric dynamics play crucial roles.” 

(Wolf, Aron A.; Scheeres, Daniel J.; Lu, Ping)

Người miền Bắc hầu như không ai nghe tới tên ông Nguyễn Xuân Vinh, nhưng ở Miền Nam những ai từng học trung học trở lên đều biết tiếng ông. Trước hết, ông là Đại tá Tư lệnh Không quân cho tới năm 1962, khi ông từ nhiệm đi Mỹ du học. Trong thời gian đó ông cũng dậy hình học không gian lớp đệ nhị (lớp 11 ngày nay) tại mấy trường trung học nổi tiếng như Chu Văn An (Saigon). Ông cũng là tác giả với bút danh Toàn Phong của cuốn truyện ngắn “Đời Phi Công”, thu hút nam nữ thanh niên miền Nam với hình ảnh chàng phi công hào hoa, tung mây lướt gió, với mối tình lãng mạn của cô Phượng. 

Trong nhiều chục năm trước khi qua đời ngày 23/7/2022, tại Hoa Kỳ, ông đã được báo chí cộng đồng hải ngoại, nhất là ở Hoa Kỳ nhắc nhở, ca ngợi với những thành quả như tiến sĩ khoa học không gian, người đã vẽ đường bay quĩ đạo cho các phi thuyền Mỹ đáp xuống mặt trăng, người có những giải thưởng của các tổ chức không gian Hoa Kỳ và thế giới, cũng như chức viện sĩ khoa học không gian tại một số nước Âu châu…

Nhưng tất cả những bài báo đó chưa trình bày được một phần nhỏ những đóng góp của ông cho khoa học không gian thế giới, lý do là những đóng góp của ông ở mức cực kỳ cao cấp mà muốn hiểu được phải ở cấp tiến sĩ không gian – các tiến sĩ ở những ngành khoa học khác cũng không hiểu được. Đóng góp cơ bản nhất của ông là công thức toán học mang tên ông để phóng ra ngoài vũ trụ và thu trở về trái đất những phi thuyền không gian. Công thức có tên “Công thức Du Hành Vũ trụ của Vinh” (Vinh’s Universal Entry Equations.) được các khoa học gia không gian Hoa Kỳ áp dụng để đưa phi thuyền không gian bay  tới mặt trăng.

Lần duy nhất độc giả có thể hiểu được phần nào những đóng góp của ông trong ngành không gian thế giới là lần ông trả lời cuộc phỏng vấn do đài Á Châu Tự Do (RFA) thực hiện năm 2003,. GS Vinh đã trình bày như sau:

“GS Vinh: Trong khoảng từ năm 1962 đến 1968, tại đại học Colorado mới đầu tôi là sinh viên tiến sĩ và sau đó là ban giảng huấn thì tôi có sự may mắn là được làm việc với 2 khoa học gia xuất chúng. Hai vị này là chuyên gia về khí động lực học ở tốc độ siêu quán canh tức là cho những vật bay gấp 20 lần tốc độ của âm thanh, tức là tốc độ của các phi thuyền trở về bầu khí quyển. Ðồng thời họ là những người về vật lý học mà tôi lại có căn bản cao học về toán nên đã làm chung với hai vị này và chúng tôi đã thực hiện một số công trình nghiên cứu cho không quân Hoa Kỳ và NASA. Những khảo cứu này là những lý thuyết căn bản về phi hành không gian và những kết quả quan trọng thì được cơ quan NASA in ra như là những bản tường trình, và những bản báo cáo này có thể hỏi mua được.

GS Vinh: Cũng có người hỏi tôi rằng là đã có những kết quả nào đáng kể thì thực ra trong khoảng thời gian 30 năm khi làm khảo cứu, chuyển từ phạm vi này sang phạm vi khác, từ môn này snag môn khác, thành ra cũng khó mà nói lắm. Thế nhưng vào năm 1994, tôi được hội American Institute of Aeronautics and Astronautics là một hội của các kỹ sư và khoa học gia chính thức của Hoa Kỳ tặng tôi một giải thưởng về Ðiều Khiển Phi Hành. Họ có tuyên dương và có khắc trong tấm huân chương để trao cho tôi là về toán học, về điều khiển phi hành trong bầu khí quyển và ở ngoài vũ trụ. Tôi nghĩ sự đóng góp của tôi về quỹ đạo tối ưu, tìm những đường bay có ích lợi nhất, tìm những đường bay có sự tăng nhiệt tối thiểu được an toàn cho độ gia tốc ở mức độ giới hạn để trong tương lai các phi thuyền có thể chở hành khách được.

GS Vinh: Tôi có viết 3 cuốn sách. Cuốn sách đầu tiên nói về bay trở về bầu khí quyển của những phi thuyền không gian mà đặc biệt là ngoài bìa cuốn sách có in hình một chiếc phi thuyền con thoi bay trở về khí quyển, nhưng cuốn sách đó lại phát hành vào năm 1980, tức là 1 năm trước khi phi thuyền con thoi Columbia bay lên quỹ đạo lần đầu tiên. Những lý thuyết đó cho đến nay vẫn được người ta dùng để dạy học, viết bài. Sau đó, tôi có viết thêm 2 cuốn sách: một cuốn khảo cứu, nhưng mà cuốn sau cùng là nói về lý thuyết bay của các phi cơ siêu thanh thì là do nhà xuất bản đại học Cambridge ở Anh Quốc in ra, và cuốn sách này vẫn được in lại đều đều hàng năm.

GS Vinh: Ngoài 3 cuốn sách như tôi đã nói, tôi cũng có viết khoảng 100 bài khảo cứu về quỹ đạo tối ưu và phương pháp du hành trong không gian và lý thuyết bay trong bầu khí quyển. Nhờ những bài viết đó hay được các khoa học gia quốc tế nhắc đến trong bài khảo cứu của họ nên tôi được những chuyên gia về môn cơ học phi hành của nhiều nước biết đến và đôi khi họ cũng mời đến để giảng dạy những khóa ngắn hạn 2 tuần lễ, thì tôi đã đến giảng dạy ở Pháp, Ba Tây, Nhật, Ðài Loan, và Ðại Hàn.” (Hết trích.)

Ở trên là những điều GS Vinh nói về ông. Điều quan trọng là giới khoa học gia không gian thế giới viết về ông ra sao. 

Độc giả vừa được giới thiệu Công thức tính quĩ đạo phi hành vũ trụ của GS Vinh (Vinh’s Universal Entry Equations.) Công thức này được giới thiệu trong bài nghiên cứu “NGUYỄN XUÂN VINH – A LIFE IN HYPERSONIC FLIGHT”. Vì tiếng Việt về ngành khoa học không gian hầu như không có, cho nên những trích đoạn nguyên văn dưới đây tôi chỉ dịch những câu nào dịch được, còn thì tôi giữ nguyên bản tiếng Anh.

[Nguyen Xuan Vinh – A Life In Hypersonic Flight (nasa.gov)]

Nguyen Xuan Vinh – A Life In Hypersonic Flight

Wolf, Aron A.; Scheeres, Daniel J.; Lu, Ping

(Trích đoạn nguyên văn) “Bài NGUYỄN XUÂN VINH – A LIFE IN HYPERSONIC FLIGHT được viết ở Phòng Thí Nghiệm Jet Propulsion, California Institute of Technology, theo khế ước ký với Cơ Quan Không Gian Hoa Kỳ, NASA, bởi ba khoa học gia không gian Aron A. Wolf, Daniel J. Scheeres, và Ping Lu, tất cả đều là học trò cấp tiến sĩ của GS Vinh, (ghi chú của Ng. Tường Tâm: và đều là những khoa học gia không gian nổi danh). Để hoàn thành bài này, các tác giả cũng đã cám ơn một số giáo sư khoa học gia không gian khác như James Longuski, Kenneth Mease, Robert Culp, Nikolas Bletsos, Ching Shieh, Jennie Johannesen, John Hanson, Dongsuk Han và David Gell. 

Phần tóm tắt của bài báo ghi nguyên văn, Nguyễn Xuân Vinh là một khoa học gia không gian nổi tiếng người Mỹ gốc Việt (a noted Vietnamese-American aerospace scientist) and educator whose seminal work on the guidance, dynamics and optimal control of space vehicles và những tương tác của chúng (space vehicles) với bầu khí quyển đã đóng vai trò cơ bản trong thám hiểm không gian. Vinh là professor Emeritus của Phân khoa Kỹ sư không gian, đại học University of Michigan, nơi ông đã giảng dậy trong gần 30 năm. Trong nhiều tác phẩm của ông có cuốn “Hypersonic and Planetary Entry Flight Mechanics” (1980. Vinh, N.X; Busemann, A.; Culp, R.D. University of Michigan Press) trong đó có công thức toán mang tên ông tính toán cho các chuyến bay không gian siêu thanh (hypersonic flight).

TIỂU SỬ VÀ HỌC VẤN (BIOGRAPHY AND EDUCATION)

Ông theo học tại Học Viện Không Quân Pháp (French Air Force Academy) tại Salon de Provence chuyên về phi hành. Năm 1954 ông tốt nghiệp Đại học Aix-Marseille University ở gần đó chuyên về toán và được bổ nhiệm làm sĩ quan phi công.  

Năm 1962 ông được gửi đi du học tại đại học University of Colorado. Ông làm việc cận kề với hai giáo sư Adoph Busemann và C. Forbes Dewey. Với luận án “Geometrical studies of orbital transfer problems,” ông được cấp văn bằng tiến sĩ năm 1965. Đây là văn bằng tiến sĩ Không gian đầu tiên của Đại học Colorado  (the first Ph.D. in aerospace engineering conferred by the University of Colorado.) Năm 1972 ông lại đoạt được bằng tiến sĩ toán học tại đại học Paris, Pháp (the University of Paris, France).

NHỮNG ĐÓNG GÓP KHOA HỌC (TECHNICAL CONTRIBUTIONS)

GS Vinh đã có những đóng góp cơ bản cho lãnh vực phi hành không gian (the field of space flight mechanics.) Ông là một trong những nhà nghiên cứu đầu tiên  to formulate a theoretical and rigorous approach to the problem of space vehicle dynamics and control in regimes where both orbital and atmospheric dynamics play crucial roles. Công trình của ông đặt nền móng cho lãnh vực này, drawing disparate elements together and presenting material in a cohesive and systematic way. Ông đã giải quyết những khó khăn kỹ thuật bằng cách sử dụng một cách thông minh dimensionless variables, extending mathematical solutions to regimes trong khi những giải pháp trước đó không áp dụng được. His research has clearly established how this unique environment can be harnessed via maneuvers and strategies that take advantage of both flight regimes in an integrated, seamless, and elegant way. 

Với hơn 100 bài nghiên cứu đã được công bố, những đóng góp của GS Vinh trên các lãnh vực mathematics, astrodynamics, and trajectory optimization đã nổi tiếng ở tầm quốc gia và quốc tế. GS Vinh đã viết ba cuốn sách: 

-Hypersonic and Planetary Entry Flight Mechanics, by N.X.Vinh; A.Busemann and R.D. Culp. The University of Michigan Press, 1980.

-Optimal Trajectories in Atmospheric Flight. By N.X. Vinh, Elsevier Scientific Publishing Co. Amsterdam, 1981.

-Flight Mechanics of High-Performance Aircraft, by N.X. Vinh; Cambridge University Press U.K. 1993. Paperback edition in 1995.

Ba cuốn sách của ông là nguồn nghiên cứu giá trị cho cộng đồng khoa học không gian: Chính chúng tôi cũng sử dụng ba cuốn sách đó và thường xuyên giới thiệu ba cuốn đó với các sinh viên của chúng tôi.

GS Vinh đã đóng góp vào các lãnh vực celestial mechanics, orbital transfer (aeroassisted, low-thrust, high-thrust), orbit contraction due to atmospheric drag, planetary entry dynamics, and missile guidance.

GS Vinh huấn luyện nhiều học giả và người thực hành (scholars and practitioners) who are carrying on his tradition of elegant and rigorous inquiry. Trong thời gian giảng dậy tại Đại học Michigan, GS Vinh đã làm chủ tịch hội đồng khảo thí tiến sĩ cho 30 sinh viên tiến sĩ (Prof. Vinh chaired the doctorat commitees for 30 students), nhiều người trong số họ hiện làm giáo sư tại các đại học danh tiếng hay là những kỹ sư hoặc khoa học gia hàng đầu trong ngành khoa học không gian. Ước lượng có khoảng hơn 1000 kỹ sư không gian (aerospace engineers) đã học ông. 

GS Vinh là visiting professor tại Ecole Nationale Superieure d’Etudes Aerospatiales của Pháp trong 2 năm 1974-75. Năm 1982 GS Vinh served as a chair professor of applied mathematics at the National Tsing Hua University tại Taiwan. GS Vinh đã được mời thuyết trình (lecture) tại nhiều trường đại học và hội nghị quốc tế trên  khắp thế giới (around the world) gồm có Hoa Kỳ, Canada, Anh quốc, Pháp, Áo, Đức, Ý, Hà Lan, Thụy sĩ, Na Uy, Thụy Điển, Hungary, Do Thái, Nhật bản, China, Taiwan và Úc. 

CÁC GIẢI THƯỞNG

GS Nguyễn Xuân Vinh đã nhận được nhiều giải thưởng thuộc hàng danh giá nhất.

-Phi công danh dự của không quân Trung Hoa (Đài Loan) 1960; không quân Hoàng Gia Thái Lan (1962); Người Hoa Kỳ thứ ba (sau 2 phi hành gia Neil Amstrong và Frank Borman) được bầu làm Viện sĩ Hàn Lâm Viện Không gian Quốc gia Pháp, năm 1984; Viện sĩ Hàn Lâm Viện Không gian Quốc tế năm 1986; Professional Achievement Award, Michigan Governor’s Advisory Commission for Asian American Affairs, 1987; University of Michigan Teaching Excellence Award, 1984; University of Michigan Research Excellence Award, 1991; Mechanics and Control of Flight Award, American Institute of Aeronautics and astronautics, 1994; Selected as an awardee for the Excellence 2000 Award presented by the United States Pan Asian American Chamber of Commerce in Washington, D.C.; Elected to the French Academy of Aeronautics and Astronautics, 2000; Dirk Brouwer Award, American Astronautical Society, for outstanding lifetime achievement in the field of space flight mechanics and astrodynamics, 2006; In addition to the above, he has received awards from several outstanding universities for his research, teaching and humanitarian service. These universities include the University of Michigan, University of Massachusetts, University of Tokyo, University of Oklahoma, University of Paris, Taiwan National University, National Cheng Kung University (Taiwan), National Tsing Hua University (Taiwan), and Ecole National Superieure de l’Aeronautique et de l’Espace (France). 

The St. Louis, MO School of Arts offers an annual award named the “Tradition of Nguyen Xuan Vinh” to encourage local students. 

Making his accomplishments outside the engineering world, he was awarded the Vietnam National Literature Prize in 1961 for his novel Pilot’s Life.

REPRESENTATIVE PUBLICATION (Những công trình tiêu biểu)

Từ năm 1970 cho tới 2003, bài này liệt kê 22 bài nghiên cứu tiêu biểu của riêng Giáo sư hay Giáo sư cộng tác với các khoa học gia không gian khác.

Nhiều sinh viên của GS Vinh, trong đó có ba tác giả của bài này, đã chịu ảnh hưởng nhiều của GS Vinh trong nghề nghiệp. (Hết trích)

*

Trên trang mạng Scienceinfo.net, bài “Dấu ấn người Việt trong các thành quả của NASA” (Vietnamese imprint in NASA achievements) ghi nhận GS Nguyễn Xuân Vinh là thế hệ khoa học gia người Việt đầu  tiên hoạt động với NASA. 

Vietnamese imprint in NASA achievements (scienceinfo.net)

Trang mạng này ghi nguyên văn “Làm việc với cơ quan Không Gian Hoa Kỳ (NASA) là ước mơ của những khoa học gia trên khắp thế giới. Và người Việt Nam đã đặt dấu ấn trên nhiều thành quả của NASA trong 40 năm qua, từ Tiến sĩ Nguyễn Xuân Vinh với nghiên cứu về quĩ đạo tới hàng trăm chuyên gia Việt Nam của thế hệ kế tiếp…

Nếu quí vị có dịp thăm phòng triển lãm thành quả chinh phục không gian của NASA tại thành phố Houston, Texas (NASA’s Flight Control Center in Houston, Texas) quí vị sẽ thấy tên của một người Việt Nam được trân trọng vinh danh là: Church monk –Tiến sĩ toán Nguyen Xuan Vinh. Cái thời mà đa số người Việt còn đi xe đạp hai bánh thì các nghiên cứu của Nguyễn Xuân Vinh dựa vào lý thuyết toán học đã vẽ các đường bay cho phi thuyền lên mặt trăng. 

Chính cơ  quan NASA đã bảo trợ cuộc nghiên cứu thành công của Nguyễn Xuân Vinh về Quĩ đạo Tối ưu cho các phi thuyền (the optimal trajectory for spacecraft) cho luận án tiến sĩ của ông. Ông là người Việt Nam đầu tiên đạt được bằng tiến sĩ không gian và cũng là sinh viên đầu tiên của Đại học University of Colorado đạt được bằng này năm 1965. Lý thuyết của Nguyễn Xuân Vinh đã đóng góp quan trọng cho các phi thuyền Apollo bay tới mặt trăng và sau đó được áp dụng để đưa các phi thuyền con thoi trở về trái đất (The theories of Nguyen Xuan Vinh have made an important contribution to the Apollo spacecraft being able to reach the moon successfully and later applied to the recovery of shuttle spacecraft back to Earth.) (Hết trích)

MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CỦA GS VINH 

1. Second-Order Analytic Solutions for Aerocapture and Ballistic Fly-Through Trajectories.

Đây là bài nghiên cứu của GS Vinh hợp tác với 3 khoa học gia không gian khác, được bảo trợ bởi NASA. Nguyên văn trích đoạn phần abstract của bài nghiên cứu như sau “…The second-order theory displays explicitly the influence of the ballistic coefficient, entry speed and entry angle on exit conditions. The analytic solution is in excellent agreement with the numerical solution. The critical entry angle at which the vehicle fails to skip out can be predicted by an explicit formula to within one hundredth of a degree.” Trong phần kết luận, bản nghiên cứu ghi nguyên văn, “…Những kết quả thâu được thật hữu ích cho việc hiểu sâu sắc understanding of a ballistic skip trajectory, đồng thời tạo một giai đoạn quan trọng trong vấn đề planetary aerogravity capture và vấn đề of aeroassisted orbital transfer.”

1. Analytic theory of orbit contraction due to atmospheric drag 

Đây là bài nghiên cứu do GS Vinh viết cùng ba khoa học gia không gian khác được xuất bản bởi công ty Pergamon Press Ltd., 1979. In tại Anh Quốc. 

  Một trích đoạn trong phần abstract ghi “Chuyển động của một vệ tinh trên quĩ đạo, phải chịu một lực của bầu khí quyển (atmospheric force) và chuyển động của một phi thuyền trở về trái đất cũng chịu những lực tương tự, gọi là,  gravitational and aerodynamic. Điều này cho thấy việc rút ra một bộ phương trình (the derivation of a uniform set of equations) có thể được áp dụng cho cả hai trường hợp …” Một phần trích đoạn của kết luận của bản nghiên cứu này ghi “Để xóa sự cách biệt giữa lý thuyết vệ tinh bay trong bầu khí quyển và lý thuyết phi thuyền trở về (bầu khí quyển) chúng tôi đã phát triển một bộ phương trình (a set of equations) bằng cách dùng một bộ  a set of dimensionless variables áp dụng cho cả hai trường hợp …”

1. Optimum Reentry Trajectories of a Lifting Vehicle

Nguyên văn “Optimum Reentry Trajectories of a Lifting Vehicle, Nguyễn Xuân Vinh và Jeng-Shing Chern (học trò của ông), Báo cáo 3236 cho NASA (NASA Contractor Report 3236) Prepared for Langley Research Center under Grant NSG-1448.” Nguyên văn trích đoạn của bản tóm tắt của nghiên cứu này ghi “Sự thành công của các trạm không gian thường trực trong tương lai tùy thuộc vào sự phát triển một phi thuyền không gian con thoi (a space shuttle vehicle) có khả năng vận hành khí động học ( aerodynamic maneuvering capability). Mục tiêu của bản báo cáo kỹ thuật này là nghiên cứu to investigate the optimum maneuver of such a vehicle reentering a spherical, stationary, and locally exponential atmosphere…” 

4-Cuốn Hypersonic and Planetary Entry Flight Mechanics, by N.X.Vinh; A.Busemann and R.D. Culp. The University of Michigan Press, 1980.

  Sách dùng rồi (used book), vẫn được bán trên ebay với giá $279.99, miễn trả lại. Ở bìa sau, cuốn sách được giới thiệu bởi bốn giáo sư khoa học không gian quốc tế:

-Professor Angelo Miele, thuộc đại học Rice University: “Đây là một cuốn sách excellent, rất hữu ích để làm sách giáo khoa cũng như tham khảo.”

-Dr.J. P. Marec, thuộc trung tâm nghiên cứu không gian Onera, France (The Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA) is the French national aerospace research centre.):  “Đây là cuốn excellent book xuất hiện đúng thời điểm…Một cuốn sách tham khảo giá trị cho việc nghiên cứu cũng như giáo dục trong thời đại Phi thuyền không gian (Space Shuttle era.) Classical theories are presented in a self-contained and very didactic progressive way, and synthesized into a comprehensive unified theory.” 

-Professor Fang-Toh Sun, Institute of Applied Mathematics, National Tsing Hua University Taiwan “Đây là cuốn sách bao quát đầu tiên về entry flight mechanics mà tôi được đọc, nó chứa đựng tất cả 3 giai đoạn của phi hành không gian: the powered flight, the orbital flight, and the atmospheric entry flight, một cách chi tiết đầy đủ và hoàn toàn mạch lạc.” 

-Professor Harm Buning, University of Michigan, “Một cuốn sách hoàn chỉnh và bố cục khéo léo trình bày tất cả những giai đoạn chủ  yếu của một phi thuyền không gian trở về trái đất…Đối với các kỹ sư đang hoạt động cuốn sách này là một tài liệu tham khảo giá trị.)

5-Cuốn Optimal Trajectories in Atmospheric Flight. By N.X. Vinh, Elsevier Scientific Publishing Co. Amsterdam, 1981. 

Đã xuất bản hơn 40 năm rồi mà giá bán trên Amazon tới $72.95

Trang mạng goodreads viết “Cuốn Optimal Trajectories in Atmospheric Flight giải quyết vấn đề quĩ đạo tối ưu cho chuyến bay trong quĩ đạo quả đất (Optimal Trajectories in Atmospheric Flight deals with the optimization of trajectories in atmospheric flight.) The book begins with a simple treatment of functional optimization followed by a discussion of switching theory. It then presents the derivation of the general equations of motion along with the basic knowledge in aerodynamics and propulsion necessary for the analysis of atmospheric flight trajectories…The final chapters present analyses of optimal reentry trajectories and orbital maneuvers.
Cuốn sách này nhằm làm sách tham khảo cho các khoa học gia và kỹ sư muốn đi vào lãnh vực quĩ đạo tối ưu cho các chuyến bay trong bầu khí quyển quả đất. Để dùng làm sách giáo khoa, cuốn này được viết ngắn gọn để các giáo sư có thể tiện dụng.” 

6-Cuốn Flight Mechanics of High-Performance Aircraft, by N.X. Vinh; Cambridge University Press U.K. 1993. Paperback edition in 1995. Used book giá $104.95 trên ebay.

Trang mạng giới thiệu cuốn sách viết, “Cuốn này trình bày tất cả mọi lãnh vực của phi trình flight  performance of modern day high-performance aircraft, từ cất cánh tới hạ cánh, qua những giai đoạn khác nhau của chuyến phi hành flight in climb, cruise, turning and descent… Chương cuối cùng thảo luận qui trình của một phi thuyền trở về trái đất ở tốc độ cực kỳ cao (the performance of hypervelocity re-entry vehicles)…Sách này sẽ dùng làm giáo trình mở đầu cho các lớp cử nhân cao cấp (advanced undergraduates) và bắt đầu lớp cao học. Sách cũng sẽ có giá trị cho các nhà nghiên cứu. Tác giả là một nhà nghiên cứu đồng thời là giáo sư đại học nổi tiếng trong lãnh vực đề cập.”

VÀI ĐIỀU GS VINH GIẢI THÍCH VỚI NGƯỜI VIẾT

1-Thế nào là Qũi Đạo Tối Ưu? Một lần GS Vinh giải thích với tôi, để tính toán quĩ đạo tới mặt trăng thì các khoa học gia khác có thể tính được, nhưng công thức họ tính không hữu dụng, vì để bay theo quĩ đạo đó phi thuyền sẽ cần số nhiên liệu mà nó không mang nổi. Với quĩ đạo tối ưu, sau khi ra khỏi bầu khí quyển phi thuyền sẽ dùng sức hút của các hành tinh khác để bay tới mục tiêu chứ không dùng nhiên liệu mang theo, như vậy  tiết kiệm được rất nhiều nhiên liệu. (Lưu ý với sự cẩn trọng: trong dẫn giải này, nếu có điều gì không ổn thì do tôi chưa nắm được sự giải thích của Giáo sư Vinh.)

2-Sự chính xác của quĩ đạo: Trong một lần được đi dạo tay đôi với GS Vinh ngoài phố San Jose (trong một dịp lễ hội của cộng đồng), tôi bận tâm suy nghĩ tới sự chính xác trên đường bay của các hỏa tiễn chống phi đạn, ví dụ lá chắn thép của Israel (Iron Dome là hệ thống phòng không của Israel chống lại các hỏa tiễn bắn bởi nhóm Hamas từ giải Gaza.) tôi hỏi GS Vinh làm sao mà một hỏa tiễn có thể nhắm bắn trúng một phi đạn đang bắn tới thì GS trả lời “Bắn trúng thế quái nào được! Nó chỉ bắn tới gần thôi, rồi thì sức nóng của phi đạn đang bắn tới khiến hỏa tiễn phòng thủ phát nổ, phá hỏng phi đạn đang bắn tới.

3-Nhiếp ảnh gia Phạm Châu, bạn tôi, một người cũng thân thiết với GS Vinh, và được nghe GS giải thích như  sau: Quĩ đạo của phi thuyền bay ra hay vào bầu khí quyển sẽ tạo một góc (angle) với bề mặt trái đất. 

-Trường hợp phi thuyền bay ra không gian. Nếu cái góc nghiêng này nhỏ thì phi thuyền không thể thoát ra khỏi bầu khí quyển trái đất được. Nếu góc này lớn thì phi thuyền sẽ cần nhiều nhiên liệu để tạo 1 sức đẩy thắng sức hút của trái đất (gravity). Nếu  góc này là 90 độ (phi thuyền bay thẳng góc với mặt trái đất, thì nó sẽ cần số nhiên liệu cao nhất mới có thể tạo 1 sức đẩy thắng sức hút của trái đất. Vì vậy quĩ đạo tối ưu có góc bay chỉ cần số nhiên liệu tối thiểu đủ tạo một lực đẩy  phi thuyền ra ngoài không gian. 

-Khi bay trở về bầu khí quyền, nếu góc bay của phi thuyền gần thẳng góc với bề mặt trái đất thì tốc độ cực kỳ lớn của phi thuyền sẽ tạo lực ma sát cực kỳ lớn với bầu khí quyển khiến phi thuyền có thể bốc cháy khi lọt vào bầu khí quyển. 

-Nếu phi thuyền bay trở lại bầu khí quyển với góc nghiêng với mặt đất rất nhỏ, phi thuyền sẽ nẩy lên nẩy xuống (bouncing) mỗi khi chạm vào rìa ngoài của bầu khí quyển; và rồi lại trượt ra ngoài không gian chứ không thể bay vào bầu khí quyển được (Cũng như trường hợp ta ném 1 mảnh đá mỏng trượt trên mặt nước, nó sẽ không chìm ngay mà nẩy lên nẩy xuống vài lần mỗi khi chạm vào mặt nước và văng đi thật xa.)

4-Trong các bài tôi vừa thâu tóm, các khoa học gia không gian đã viết rõ, nhưng tôi muốn lập lại những điều họ đã viết: Công thức toán của GS Vinh tính quĩ đạo cho phi thuyền bay vào vũ trụ và trở về chứ không phải chỉ vẽ quĩ đạo tới mặt trăng. Nhưng công thức và những phát kiến khác của GS Vinh đã được NASA áp dụng để phóng phi thuyền tới mặt trăng. 

Kết luận: Người viết hy vọng bài tổng hợp này giúp người đọc hiểu được phần nào di sản to lớn của GS Nguyễn Xuân Vinh ngay từ buổi đầu của nền khoa học không gian thế giới, 1965. (Phi thuyền có người đầu tiên bay quanh quĩ đạo mặt trăng là phi thuyển Apollo 8. Apollo 8 bay quanh quĩ đạo mặt trăng 10 lần từ ngày 21 tới 27 tháng 12, 1968) Với những đóng góp to lớn cho khoa học không gian của nhân loại, Giáo Sư Nguyễn Xuân Vinh đáng được coi là khoa học gia lớn nhất trong lịch sử Việt Nam từ trước tới nay, và ông xứng đáng có một mộ phần hoành tráng để nhiều thế hệ người Việt trong tương lai tới tưởng nhớ và hãnh diện vì ông.

Nguyễn Tường Tâm (2022-8-23)