Chương 4 Hồi âm của Đài Thiên văn Cambridge
Barbicane, dù vậy, không một giây phút nào lạc đi trong toàn bộ nỗi kích động nhiệt tình mà ngài đang là đối tượng chính. Mối quan tâm trước nhất của ngài là tập hợp các đồng sự trong phòng họp hội đồng của Câu lạc bộ Súng. Tại đó, sau vài cuộc thảo luận, tất cả thống nhất tham khảo ý kiến các nhà thiên văn học về mảng liên quan đến thiên văn của dự án. Ngay khi họ có đáp án chính xác, họ sẽ thảo luận tiếp tới các vấn đề cơ khí và sẽ chẳng còn cần thêm gì nữa để đảm bảo thành công của thử nghiệm vĩ đại này.
Một lá thư ngắn với lời lẽ chuẩn xác, bao hàm những câu hỏi đặc biệt, được soạn thảo và gửi tới Đài Thiên văn Cambridge tại Massachusetts. Thành phố này, nơi trường đại học đầu tiên của nước Mỹ được thành lập, vô cùng nổi tiếng với đội ngũ nhân viên thuộc lĩnh vực thiên văn học. Nơi đây tập trung tất cả những nhà khoa học ưu tú nhất và cũng là nơi đã đưa vào sử dụng loại kính thiên văn hiệu suất cao cho phép Bond phân tích thiên hà Tiên Nữ và để Clarke khám phá vệ tinh của chòm sao Thiên Lang. Về mọi mặt, viện nghiên cứu trứ danh này hoàn toàn xứng đáng với sự tin tưởng của Câu lạc bộ Súng. Khoảng hai ngày sau đó, thư hồi âm mà tất cả đang sốt ruột đợi chờ đã được gửi tới tay của ngài chủ tịch Barbicane.
Lá thư trình bày nội dung sau:
Giám đốc Đài Thiên văn Cambridge kính gửi chủ tịch Câu lạc bộ Súng tại Baltimore.
CAMBRIDGE,
Ngày mùng 7 tháng Mười,
Khi nhận được thư từ cuộc họp khẩn lần thứ sáu đại diện cho toàn bộ hội viên của Câu lạc bộ Súng Baltimore cử tới Đài Thiên văn Cambridge, đội ngũ nhân viên của chúng tôi đã ngay lập tức được triệu tập và thảo luận phương án trả lời như sau:
Những vấn đề được đưa ra là:
1. Phóng đạn lên Mặt trăng có khả thi không?
2. Khoảng cách thực tế giữa Trái đất và vệ tinh này là bao nhiêu?
3. Thời gian viên đạn di chuyển khi được cấp vận tốc ban đầu thích hợp là bao nhiêu? Và, vì vậy vào thời điểm nào viên đạn nên được phóng ra để có thể thực chạm tới Mặt trăng?
4. Vào chính xác thời điểm nào Mặt trăng sẽ đạt vị trí thuận lợi nhất để viên đạn tiếp xúc thành công?
5. Nên ngắm bắn đại bác vào điểm nào trên bầu trời để định hướng phóng đạn?
6. Mặt trăng sẽ nằm ở vị trí nào trên bầu trời vào thời điểm viên đạn khai hỏa?
Về vấn đề thứ nhất, “Phóng đạn lên Mặt trăng có khả thi không?”
Trả lời: Có; với điều kiện viên đạn đạt tốc độ ban đầu là 12.000 thước mỗi giây; các tính toán đã chứng minh rằng điều này hoàn toàn có khả năng. Song song với việc chúng ta rời xa khỏi mặt đất, tác động của trọng lực sẽ giảm tỷ lệ nghịch tới bình phương khoảng cách; tức là, tại vị trí gấp ba lần khoảng cách cho trước, lực tác động bớt đi chín lần. Do đó, trọng lượng viên đạn sẽ giảm và sẽ dần hạ xuống mức số không ngay tại thời điểm lực hấp dẫn của Mặt trăng hoàn toàn cân bằng với lực hấp dẫn của Trái đất; tức là ở mức 47/52 hành trình. Tại thời điểm viên đạn không còn trọng lượng nữa; thì, khi vượt qua mốc này, nó sẽ rơi xuống Mặt trăng do tác động duy nhất đến từ lực hút của Mặt trăng. Do vậy, tính khả thi về mặt lý thuyết của thí nghiệm này đã được chứng minh rất rõ ràng; khả năng thành công chỉ phụ thuộc vào lực của động cơ sử dụng.
Về vấn đề thứ hai, “Khoảng cách thực tế giữa Trái đất và vệ tinh này là bao nhiêu?”
Trả lời: Mặt trăng không vạch ra một đường tròn bao quanh Trái đất, mà đúng hơn là đường hình bầu dục, trong đó Trái đất của chúng ta chiếm vai trò một trong các tiêu điểm; bởi vậy, trong khoảng thời gian nào đó Mặt trăng sẽ ở gần Trái đất hơn là khoảng thời gian khác sẽ ở xa hơn; theo thuật ngữ thiên văn, lúc xa là viễn điểm, lúc gần là cận điểm. Trong trường hợp này, sự chênh lệch giữa khoảng cách tối đa và khoảng cách tối thiểu của nó quá lớn đến nỗi không thể bỏ qua việc cân nhắc kỹ lưỡng. Trên thực tế, viễn điểm của Mặt trăng cách 247.552 dặm, còn cận điểm của nó chỉ cách 218.657 dặm; thực tế này tạo nên sự chênh lệch 28.895 dặm, tương ứng với hơn một phần chín tổng khoảng cách. Khoảng cách cận điểm, do đó, nên được sử dụng làm căn cứ trong tất cả các tính toán.
Vấn đề thứ ba.
Trả lời: Nếu viên đạn luôn bảo toàn được vận tốc ban đầu 12.000 thước mỗi giây, nó sẽ cần chưa đến chín giờ đồng hồ để tiếp cận được mục tiêu; nhưng, vì vận tốc ban đầu sẽ giảm dần, nên sẽ mất 300.000 giây, tức là 83 giờ 20 phút mới đạt tới vị trí mà lực hấp dẫn của Trái đất và Mặt trăng cân bằng. Từ lúc này, nó sẽ rơi xuống Mặt trăng trong 50.000 giây, tương ứng với 13 giờ 53 phút 20 giây. Bởi vậy, sẽ rất thích hợp để khai hỏa viên đạn trước 97 giờ 13 phút 20 giây trước khi Mặt trăng tiến tới vị trí ngắm bắn.
Về vấn đề thứ tư, “Vào chính xác thời điểm nào Mặt trăng sẽ đạt vị trí thuận lợi nhất, vân vân?”
Trả lời: Như đã trình bày ở trên, sẽ rất cần thiết, trước tiên, lựa chọn thời điểm khi Mặt trăng đạt cận điểm và đồng thời cũng là lúc Mặt trăng đi qua thiên đỉnh, sự kiện tiếp sau này sẽ giảm thêm một đoạn có độ dài tương đương với bán kính của Trái đất, tức là 3.919 dặm, trong tổng khoảng cách; kết quả, quãng đường còn lại cần hoàn thành sẽ là 214.976 dặm. Nhưng mặc dù Mặt trăng di chuyển qua cận điểm mỗi tháng, không phải lúc nào nó cũng tới thiên đỉnh vào đúng chính xác thời điểm đó. Mặt trăng sẽ không đồng thời đạt được cả hai điều kiện này, nếu không phải sau các chu kỳ thời gian dài. Cần phải, bởi vậy, chờ đến thời điểm khi hành trình qua cận điểm của nó trùng với hành trình qua thiên đỉnh. Trong tình hình hiện nay, thật may mắn vào ngày mùng bốn tháng Mười hai năm tới, Mặt trăng sẽ thỏa mãn cả hai điều kiện này. Vào lúc nửa đêm, Mặt trăng sẽ ở cận điểm, tức là, ở khoảng cách gần với Trái đất nhất và đồng thời sẽ đi qua thiên đỉnh.
Vấn đề thứ năm, “Nên ngắm bắn đại bác vào điểm nào trên bầu trời?”
Trả lời: Theo những chú giải đã được thừa nhận trên đây, đại bác nên nhắm tới điểm cao nhất tại vị trí. Đường bắn, do đó, sẽ vuông góc với mặt phẳng đường chân trời, nên viên đạn sẽ thoát khỏi tầm ảnh hưởng của trọng lực một cách nhanh nhất. Nhưng, để Mặt trăng tới điểm cao nhất tại vị trí đã định, vị trí ngắm không được nằm ngoài bề rộng độ nghiêng của thể sáng; nói cách khác, nó phải nằm trong khoảng 0° và 28° vĩ Bắc hoặc vĩ Nam. Tại mọi vị trí khác, đường bắn chắc chắn bị xiên chéo, điều này sẽ cản trở lớn đến thành công của thí nghiệm.
Về phần vấn đề thứ sáu, “Mặt trăng sẽ nằm ở vị trí nào trên bầu trời vào thời điểm viên đạn khai hỏa?”
Trả lời: Tại thời điểm khi viên đạn được phóng vào không gian, Mặt trăng, do mỗi ngày di chuyển về trước 13° 10’ 35”, sẽ cách vị trí thiên đỉnh một khoảng cách bằng bốn lần giá trị này, tức là 52° 41’ 20”, một khoảng cách tương ứng với quãng đường mà Mặt trăng sẽ di chuyển trong suốt toàn bộ hành trình của viên đạn. Nhưng, vì việc xem xét đến độ lệch mà chuyển động quay của Trái đất sẽ tác động đến đường bắn cũng quan trọng tương đương và vì viên đạn sẽ không thể tới được Mặt trăng cho đến sau khi độ lệch bằng 16 lần bán kính Trái đất, độ này, tính theo quỹ đạo của Mặt trăng vào khoảng 11 độ, thì càng cần phải cộng thêm 11 độ này vào giá trị cho biết độ trễ của Mặt trăng vừa nêu trên: tức là, khi làm tròn số vào khoảng 64 độ. Vì vậy, tại thời điểm khai hỏa, bán kính nhìn bằng mắt thường ứng với Mặt trăng và đường thẳng đứng từ vị trí bắn, sẽ tạo nên một góc 64 độ.
Đây là lý giải của chúng tôi cho những vấn đề mà hội viên Câu lạc bộ Súng đặt ra với Đài Thiên văn Cambridge.
Tóm lại:
Thứ nhất: Đại bác có thể đặt tại quốc gia nằm trong khoảng 0° và 28° vĩ Bắc hoặc vĩ Nam.
Thứ hai: Cần nhắm thẳng tới điểm cao nhất tại vị trí.
Thứ ba: Viên đạn cần được phóng đi với vận tốc ban đầu là 12.000 thước mỗi giây.
Thứ tư: Cần khai hỏa vào lúc 10 giờ 46 phút 40 giây ngày mùng 1 tháng Mười hai năm tới.
Thứ năm: Viên đạn sẽ tới Mặt trăng bốn ngày sau khi khai hỏa vào đúng nửa đêm ngày mùng 4 tháng Mười hai vào lúc Mặt trăng đi qua thiên đỉnh.
Hội viên Câu lạc bộ Súng nên, do vậy, không được trì hoãn, tiến hành ngay những công việc cần thiết cho thử nghiệm này và sẵn sàng khai hỏa vào thời điểm đã định trên đây; vì, nếu họ để lỡ ngày mùng bốn tháng Mười hai này, họ sẽ không có cơ hội thấy Mặt trăng thỏa mãn đồng thời hai điều kiện cận điểm và thiên đỉnh cho đến mười tám năm mười một ngày sau.
Cán bộ nhân viên Đài Thiên văn Cambridge tận tâm cống hiến với sự tôn trọng mọi khúc mắc về thiên văn học lý thuyết; gửi kèm theo đây lời chúc mừng tới tất cả mọi người trên khắp nước Mỹ.
Đại diện đội ngũ nhân viên Đài Thiên văn,
J. M. BELFAST
Giám đốc Đài Thiên văn Cambridge.