Vì sao trong vũ trụ lại phát sinh hiện tượng siêu trọng?

Hoạt động trong vũ trụ, hiện tượng siêu trọng chủ yếu phát sinh trong quá trình con tàu phóng lên và quay trở về. Để đưa con tàu vào vũ trụ, hiện nay nói chung dùng tên lửa vận tải nhiều tầng. Khi tên lửa tầng một bắt đầu khởi động, vì toàn bộ trọng lượng tên lửa rất lớn, nên gia tốc còn nhỏ, ta thấy con tàu bay lên từ từ. Khi nhiên liệu cháy gần hết, trọng lượng tên lửa giảm dần, gia tốc tăng nhanh. Tên lửa tầng một cháy hết, tiếp theo là tên lửa tầng hai khởi động, lặp lại quá trình trên. Cuối cùng tên lửa tầng thứ ba làm việc và tăng tốc. Qua ba quá trình tăng tốc này, nói chung con tàu đạt đến tốc độ vũ trụ tầng 1 (7,9 m/s) và đi vào quỹ đạo bay quanh Trái Đất.

Trong quá trình tăng tốc, trọng lượng các thiết bị kể cả nhà du hành trong con tàu vũ trụ bị tăng lên nhiều lần gọi là trạng thái siêu trọng.

Tương tự, khi con tàu vũ trụ chở người từ trên không trở về mặt đất cũng xuất hiện hiện tượng siêu trọng. Trước khi hồi quyển, khoang hồi quyển của con tàu hướng đáy về phía trước, sau đó dùng tên lửa đẩy lùi để giảm tốc độ và độ cao của quỹ đạo. Khi đi vào tầng khí quyển, vì lực cản của không khí mà tốc độ giảm dần. Ban đầu, trên tầng cao của khí quyển, vì mật độ không khí rất loãng cho nên tốc độ giảm chậm. Càng xuống thấp không khí càng dày đặc, nên tốc độ con tàu giảm nhanh. Sau khi đạt đến một giá trị lớn nhất thì bắt đầu giảm dần, hình thành một đường cong nửa dương hình sin. Do đó trong quá trình trở về, con tàu vũ trụ và nhà du hành lần thứ hai lại đi vào trạng thái siêu trọng.

Những năm đầu, vì thời gian làm việc của các tầng tên lửa rất ngắn, cho nên chỉ số gia tốc tương đối cao, có thể gấp 7-9 lần so với gia tốc trọng trường trên mặt đất. Điều đó có hại cho kết cấu của con tàu và các nhà du hành vũ trụ rất khó chịu đựng. Cùng với sự nâng cao của kỹ thuật vũ trụ, quá trình tăng tốc của tên lửa được kéo dài, gia tốc khi tên lửa mới phóng đã hạ thấp xuống chỉ gấp năm lần gia tốc trọng trường trên mặt đất; còn khi trở về, siêu trọng cũng giảm thấp rất nhiều. Điều kiện trên máy bay vũ trụ (tàu con thoi) càng tốt hơn, đỉnh cao siêu trọng khi phóng chỉ gấp ba lần gia tốc trọng trường, khi hồi quyển đã dùng máy bay cánh trượt cho nên giá trị siêu trọng chỉ gấp hai lần gia tốc trọng trường, nói chung người mạnh khoẻ đều có thể chịu đựng được.

Siêu trọng quá lớn đối với cơ thể nhà du hành rất bất lợi, bởi vì khi trọng lượng con người đột nhiên tăng gấp nhiều lần thì đối với hệ thống tim – mạch hoặc chức năng hô hấp cũng như hiệu suất làm việc đều chịu những ảnh hưởng không tốt. Năng lực chịu đựng siêu trọng của con người có hạn. Để giảm thấp ảnh hưởng siêu trọng đến mức thấp nhất thì trong hoạt động vũ trụ, người ta đã sử dụng những biện pháp đề phòng cần thiết. Ví dụ khi phóng lên và trở về, tư thế của các nhà du hành thường nằm ngang để đối kháng lại siêu trọng, cũng như nhằm giảm thấp lượng cung cấp máu cho phần đầu, giảm nhẹ khó khăn về hô hấp và điều tiết nhịp tim. Ngoài ra, phải tăng cường sự tuyển chọn và luyện tập đối với các nhà du hành để nâng cao khả năng thích ứng của họ đối với siêu trọng, bảo đảm cho họ có thể hoàn thành thuận lợi các nhiệm vụ trong vũ trụ.

Từ khoá: Siêu trọng.