Nhà phát minh dù lượn vũ trụ của NASA

Phát minh của ông Francis Rogallo sẽ giúp mang các phương tiện vũ trụ quay trở lại an toàn trên đường băng, thay vì chúng nổ tung trên các đại dương. Thành tựu này thực sự ra đời và có ý nghĩa như thế nào đối với sự phát triển vượt bậc của NASA?

Cỗ máy hạ cánh của NASA

Giữ nó theo chiều dài của cánh tay trên đầu mình, những ngón tay của ông Francis Rogallo đang cẩn thận nắm chặt từng cánh của một chiếc dù lượn màu bạc hình viên kim cương.

Đó là dịp cuối mùa Xuân năm 1959, và vị kỹ sư hàng không vũ trụ của NASA đang bận rộn cho việc phóng một mô hình tàu lượn giống như chiếc dù nhỏ, chỉ như cách mà ông đã làm thành công từ hàng ngàn lần trước đó - những đôi cánh nhỏ chậm rãi bung ra, một tải trọng nhỏ được nâng ngay phía trước đầu ông Rogallo.

Kết cấu lá kim loại được phát triển cho chiếc tàu lượn mới đã kêu rít lên khi nó bay. Trọng lực sớm cân bằng với tải trọng của chiếc tàu lượn, chiếc mô hình bay chậm rãi qua phòng hội nghị của Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA ở Hampton (tiểu bang Virginia, Mỹ). Chuyến bay của chiếc tàu lượn chỉ bị chặn lại bởi bức tường thạch cao trong phòng, nó rơi khi đụng vào trần phòng thành một đống trên sàn nhà.

Nhà phát minh kiêm kỹ sư Francis Rogallo (trong đường hầm gió có từ năm 1959 tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA) cùng vợ Gertrude đã nghiên cứu dù lượn từ giữa thập niên 1940.

Kỹ sư Rogallo đã chứng minh tiềm năng bay lượn của đôi cánh tàu lượn từ trước đó, nhưng chỉ hôm nay khán giả của ông mới thừa nhận, đó là cá nhân có mức ảnh hưởng nhất trong cuộc chạy đua không gian tiến triển vũ bão: kỹ sư tên lửa danh tiếng thế giới Wernher von Braun.

Ông Von Braun ngay tức khắc nắm bắt tiềm năng sử dụng chiếc cánh linh hoạt để phục hồi động cơ tăng cường của tên lửa, và mời kỹ sư Rogallo đến Huntsville (tiểu bang Alabama) để khoe nhóm làm việc của mình.

Khoảnh khắc đó đã chứng minh sự tốt lành bởi vì trong khoảng thời gian ngắn đó, chiếc cánh của Rogallo - một công nghệ đổi mới đã được tái viết lại lịch sử tái nhập và phục hồi của tàu vũ trụ đã trở thành đề tài của cuộc điều tra khoa học và sự lạc quan - được xem như một thứ "con cưng" của cuộc chạy đua vũ trụ đang hồi khởi sắc.

Một ứng dụng cho chiếc cánh của kỹ sư Rogallo là "dù lượn", nó được phát triển theo một hợp đồng của Cơ quan hàng không Bắc Mỹ dành cho NASA trong khoảng giữa thời gian năm 1960 và 1963, sẽ biến nó thành một cỗ máy hạ cánh dùng cho các chương trình tàu con thoi Gemini và Apollo, hứa hẹn các nhà du hành vũ trụ sẽ giành được quyền tự chủ khi hạ cánh từ vũ trụ xuống một địa hình được xác định.

Ngành kỹ thuật trong thời đại thập niên 1960, họ cho rằng chiếc dù lượn của tàu con thoi Gemini trông khá kỳ quặc với nhận thức của người thời đó, một sản phẩm tinh thần mang diện mạo tương lai. Du khách tìm tới Trung tâm Udvar-Hazy trực thuộc Bảo tàng vũ trụ và không gian quốc gia Mỹ (Chantilly, Virginia), sẽ tìm thấy di tích xa xưa được treo lơ lửng trên trần nhà trong khu vực triển lãm mang tiêu đề "Chuyến bay vũ trụ con người".

Francis Rogallo, người được mệnh danh là "cha đẻ của dù treo" đã phát triển một chiếc dù lượn có cánh linh hoạt làm thay đổi cách mà các nhà du hành vũ trụ quay trở lại trái đất.

Chiếc cánh như con diều khổng lồ của dù lượn Gemini gồm 1 bánh xe có kích thước quá khổ với các cạnh bánh xe nhằm tăng hiệu quả trượt trên đường băng. 5 sợi dây cáp gắn chiếc cánh vào phần thân của cỗ máy nhằm cho phép các phi hành gia kiểm soát đường bay.

Quản lý cao cấp của bảo tàng Smithsonian, ông Michael Neufeld nhấn mạnh: "Chiếc dù lượn là một giải pháp thú vị dùng cho việc hạ cánh, nhưng buổi ban đầu yếu tố kỹ thuật của nó gây lúng túng cho các kỹ sư".

Thực tế lịch sử đã ghi nhận rằng, chiếc cánh huyền ảo này thật sự đã bay, khiến cho việc quay trở lại trái đất của phi hành gia trở nên khả thi. Vào tháng 12 năm 1964, chiếc dù lượn đã bay thành công trong hầu hết các chuyến bay không gian và tiếp đất hoàn hảo.

Tuy nhiên lịch sử cũng nói rằng tất cả các chuyến bay của 2 tàu con thoi Gemini và Apollo thì khi tiếp đất đều bằng nhảy dù, hay nhà du hành vũ trụ sẽ rơi xuống biển và được các tàu  cứu sau đó. Vậy chuyện gì đã xảy ra với chiếc dù lượn của kỹ sư Francis Rogallo?

Khoản tiền thưởng lớn nhất của NASA

Về cơ bản, mô hình dù lượn đã ra đời vào giữa thập niên 1940 giúp cho chuyến bay trở nên đơn giản hơn, mang tính thực hành hơn, cũng như mang lại giá trị kinh tế hơn cho bất kỳ ai, dù lượn là tên gọi xuất phát từ sự kết hợp của "dù lượn và nhảy dù".

Kỹ sư Rogallo từng tếu táo: "Sao lại không nhỉ? Quý vị lái xe về nông thôn, bung dù từ trên thân cây và có thể bay khỏi nông thôn".

Kỹ sư Francis Rogallo bắt đầu những chiếc dù lượn vào năm 1974 lúc ông 62 tuổi, ngay trên những cồn cát nổi tiếng Outer Banks cũng là nơi mà anh em nhà Wright thực hiện chuyến bay đầu tiên.

Để biến giấc mơ bay lượn thành sự thật, kỹ sư Rogallo cùng với vợ Gertrude đã theo đuổi ý tưởng lạ này, họ thử nghiệm với nhiều mẫu thiết kế trong một đường hầm gió nhỏ mà hai vợ chồng đã xây dựng trong nhà mình.

Năm 1948, hai vợ chồng nhà Rogallo đã phát triển ra nguyên mẫu bay đầu tiên: một chiếc cánh linh hoạt được may bởi bà Gertrude từ những cái màn che trong nhà bếp. Là một công chức làm việc cho NACA (cơ quan tiền thân của NASA), nên bất kỳ ý tưởng nào của ông Rogallo đều thuộc về chính phủ, vì thế ông đã trình phát minh của mình lên cấp trên nhằm hy vọng họ có thể xem xét phát triển các ứng dụng bay từ chính mẫu thiết kế thô sơ.

Ban đầu, các kỹ sư NACA không bị ấn tượng. Nhưng NACA cũng rộng lượng cho phép hai vợ chồng Gertrude-Rogallo tự mình phát triển phát minh theo cách riêng của họ, và hai người đã được trao bằng sáng chế "Con diều linh hoạt" vào năm 1951. Ngay từ ban đầu, vợ chồng Rogallo đã nhìn thấy những khả năng phi thường, bao gồm những chiếc diều đủ lớn để chở hẳn 1 người.

Năm 1949, ông Rogallo từng phát biểu: "Tưởng tượng đã thấy hồi hộp, việc bung dù ra từ trên đỉnh núi và có thể lượn xuống thung lũng bên dưới".

Song buồn thay, phát minh của nhà Rogallo hầu như không nhận bất kỳ sự quan tâm nào từ các cơ quan hàng không chuyên nghiệp. Thiết kế của hai ông bà được thiên hạ xem là một món đồ chơi con nít hay niềm đam mê bay lượn của ai đó. Cho mãi đến khi người Nga thành công với tàu Sputnik khiến cả thế giới "chấn động". Đột nhiên người Mỹ tỏ rõ sự quan tâm tới thể loại dù lượn linh hoạt.

Quân đội, Hải quân cũng như NACA đều nhảy vào cuộc. Phát minh của ông Rogallo từng bị cánh đồng nghiệp coi thường, thì cuối cùng họ đã phải nhìn lại một cách nghiêm túc. Nhà Rogallo chấp nhận cho phép chính phủ được toàn quyền sử dụng bằng sáng chế của mình.

Sau đó, hai ông bà được chính phủ Mỹ cấp cho số tiền 35.000 USD vì những nỗ lực không mệt mỏi, đó cũng là số tiền thưởng lớn nhất được trao bởi NASA tại thời điểm đó. Chương trình không gian có người lái của NASA nhanh chóng biến thành một ý tưởng tham vọng và giàu trí tưởng tượng khi liên quan đến chiếc cánh linh hoạt.

Thay vì nhà du hành nhảy dù xuống dưới biển, thì một chiếc dù lượn sẽ được cất giữ trên khoang tàu và sẽ sử dụng trong quá trình đăng nhập trái đất, nó cho phép các nhà du hành (họ là những phi công thử nghiệm tài nghệ nhất vào thời đó) sẽ bay trong cơ chế được kiểm soát đến sân bay dã chiến.

Tham vọng của Tổng thống Kennedy

Ý tưởng đã có nhiều người đề xướng bao gồm cả quản lý dự án Gemini là ông James A.Chamberlin, nhưng việc phát triển ra chiếc dù lượn cho tàu Gemini không hề dễ dàng như thế. Gemini là chiếc cầu nối giữa Mercury và Apollo, và mục tiêu năm 1961 của Tổng thống Kennedy là đưa con người lên mặt trăng và mang về nhà thành công "vào lúc cuối thập niên" đã đặt ra một thời hạn nghiêm ngặt cho mọi phần của chương trình.

Sáng chế của kỹ sư Rogallo đã dẫn tới dạng thức đơn giản nhất của hàng không cá nhân: dù lượn.

Dù lượn là một thách thức về khí động học, nhưng trớ trêu thay nó cũng là những chiếc dù dự phòng của chương trình đầu tiên bị thất bại. Việc thử nghiệm ở buổi đầu thường rất tốn kém, và trước khi dù lượn có thể được thử nghiệm, hệ thống phục hồi của dù dự phòng phải được chứng minh.

Những lần nhảy dù lặp đi lặp lại đã thất bại, làm tốn thời gian quý báu, và đến giữa năm 1962, dù lượn bị trì hoãn cho chuyến bay thứ 3 của tàu con thoi Gemini, và thêm một số sự trì hoãn vào cuối năm đó. Cho mãi tới tháng 4 năm 1964, toàn bộ chuỗi chuyến bay đã được chứng minh, và bằng chứng là từng phần.

Một chuyến bay đã chứng minh trình tự triển khai dù lượn, chiếc cánh sau đó được vứt bỏ và khoang tàu sẽ được phục hồi bằng dù. Nhưng chuyến bay thứ hai đã kéo chiếc dù lượn lên một độ cao được xác định và chiếc dù đã bay giúp cho phi hành gia hạ cánh trên đường băng.

Thách thức của toàn bộ quy trình vận hành cho toàn bộ chuyến bay: từ triển khai đến chuyến bay trượt, và cả giai đoạn tiếp đất) đã chứng minh tính phức tạp trập trùng, nhưng ông Michael Neufeld chỉ ra rằng: "Tiền bạc không phải là vấn đề to tát cho dù lượn nếu so với dự án lớn như Gemini, mà thách thức lớn nhất ở đây là thời gian eo hẹp".

Chương trình phát triển dù lượn đã bị tụt lại ngay từ đầu. Các kỹ sư của cơ quan hàng không Bắc Mỹ (NAA) đã giành được một hợp đồng dù lượn tương đối nhỏ dựa trên công việc phát triển hoàn hảo trong suốt mùa hè năm 1961, nhưng chẳng mấy chốc sau đó họ đã trao hợp đồng trị giá hàng tỷ USD cho chương trình Apollo. Những kỹ sư tài ba nhất của chương trình Gemini đã chuyển sang Apollo, nhắm vào dù lượn của kỹ sư Rogallo.

Tại thời điểm chuyển sang chương trình Apollo đã có một sự chuyển dịch lớn: ông James A.Chamberlin - người đề xuất dù lượn - đã mất ghế giám đốc của chương trình Gemini, và mặc dù NAA sẽ kết thúc hợp đồng của họ với 3 chuyến bay thành công, nhưng cũng đã quá trễ. Chuyến bay vũ trụ của NASA sẽ hạ cánh xuống biển với việc nhảy dù cho đến khi phát triển ra tàu con thoi.

Trong khi dù lượn Gemini bị thất bại trong chương trình không gian có người lái, thì ước mơ đơn giản và không tốn kém của kỹ sư Rogallo cuối cùng đã được thừa nhận. Dù lượn và các thiết kế cánh linh hoạt đủ để thu hút tiếng tăm trong suốt đầu thập niên 1960 và cũng đã thu hút trí tưởng tượng của các kỹ sư hàng không nghiệp dư và chuyên nghiệp trên khắp thế giới.

Dựa trên những bức ảnh trên các tạp chí về dù lượn, các phi công đã sử dụng các nguyên liệu tre và nhựa để chế tạo những cánh dù. Vào thời điểm Neil Armstrong bước xuống Mặt trăng, môn thể thao dù trượt hiện đại đã tung hoành khắp trái đất.

Khi ngân sách của NASA dành cho những chiếc cánh dù linh hoạt đã trở nên cạn kiệt thì khi đó kỹ sư Francis Rogallo cũng nghỉ hưu non (năm 1970), ông dọn tới Kitty Hawk (Bắc Carolina) và tiếp tục theo đuổi nghiên cứu của riêng mình.