tiểu luận nghiên cứu khoa học-một số ứng dụng hiệu ứng điện từ trong đời sống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ

BÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
SVTH: Nguyễn Bá Trình
Đoàn Thị Vân
Cao Hoàng Qui
Nguyễn Thảo Ngân
Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 15 tháng 05 năm 2009
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Mục lục
2
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Mở đầu
I/ Lý do chọn đề tài:
Hiệu ứng điện từ - một mảng kiến thức rộng khắp và đầy bí ẩn luôn là đề tài
nóng hổi được các nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan tâm kể từ khi nó chỉ mới
nhom nhen hình thành. Sở dĩ hiệu ứng điện từ có tầm quan trọng trong nhận thức
của loài người là bởi tính khái quát và phạm vi ứng dụng rộng rãi của nó. Có thể ví
dụ minh họa thế này, nếu nhìn vào nội thất một căn nhà, đặc biệt chú ý các thiết bị
điện phục vụ sinh hoạt gia đình (tivi, tủ lạnh, radio …) hầu hết chúng đều được ứng
dụng từ hiệu ứng điện từ. Vượt ra khỏi phạm vi gia đình, trong sản xuất công
nghiệp, có thể nói hiệu ứng điện từ chiếm một vị thế chủ chốt không thể phủ nhận
trong các máy móc thiết bị, có ý kiến cho rằng :” Hiêu ứng điện từ là trái tim của
ngành công nghiệp hiện đại” và thật sự “trái tim” đó vẫn luôn nhịp đập. Có thể thấy
một vài ứng dụng phổ quát nhất của hiệu ứng điện từ như tàu đệm từ, vệ tinh truyền
thông, điện thoại di động … vẫn đang là các vấn đề thời sự và nhiều triển vọng. Do
đó, việc nghiên cứu hiệu ứng điện từ và các ứng dụng của nó trong thời đại ngày
nay là thật sư cấp bách và cần thiết, đặc biệt cho những sinh viên của các nước đang
phát triển như Việt Nam, vì bởi, trong tương lai, hiệu ứng điện từ sẽ mang đến cho

họ những thành tựu đáng kinh ngạc, góp phần thúc đẩy quốc gia theo kịp công nghệ
tiên tiến và hiện đại trên thế giới. Bài nghiên cứu khoa này đặc biệt chú trọng các
ứng dụng phổ biến nhất của hiệu ứng điện từ trong công nghiệp hiện đại cũng như
nêu ra các hạn chế của nó, phương hướng giải quyết và những tham vọng trong
tương lai. Xét thấy đây là mảng kiến thức cần thiết và cập nhật cho các bạn sinh
viên.
II/ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu:
- Lý thuyết về điện từ trường.
- Một số ứng dụng quan trọng của điện từ trường trong công nghệ hiện đại.
Phạm vi nghiên cứu: lĩnh vực khoa học kỹ thuật liên quan đến điện từ.
3
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
III/ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu:
- Ý nghĩa khoa học: củng cố lại những kiến thức về điện từ trường đã được
học trong thời gian qua, tìm hiểu các ứng dụng thực tiễn của chúng, những
phát kiến đang được hình thành và những tham vọng truyền thông của loài
người.
- Ý nghĩa thực tiễn: làm tài liệu tổng hợp để thuận tiện cho công việc nghiên
cứu về sau.
4
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Nội dung
B- ỨNG DỤNG ĐIỆN TỪ TRONG THÔNG TIN LIÊN LẠC:
Lịch sử truyền thông nhân loại đã chứng kiến nhiều phát kiến vĩ đại nhằm
phục vụ việc thông tin liên lạc toàn cầu. Trước khi Sputnik 1 - vệ tinh nhân tạo đầu
tiên xuất hiện trong tri thức loài người thì có hai phương tiện truyền thông đã được
sử dụng rộng rãi.
I/ TÍN HIỆU MORSE:
Mã Morse hay mã Moóc là một loại mã hóa ký tự dùng để truyền các thông tin

điện báo. Mã Morse dùng một chuỗi đã được chuẩn hóa gồm các phần tử dài và
ngắn để biểu diễn các chữ cái, chữ số, dấu chấm, và các kí tự đặc biệt của một thông
điệp. Các phần từ ngắn và dài có thể được thể hiện bằng âm thanh, các dấu hay
gạch, hoặc các xung, hoặc các kí hiệu tường được gọi là "chấm" và "gạch" hay
"dot" và "dash" trong tiếng Anh.
Mã Morse được phát minh vào năm 1835 bởi Samuel Morse nhằm giúp cho
ngành viễn thông và được xem như là bước cơ bản cho ngành thông tin số. Từ ngày
1 tháng 2 năm 1999, tín hiệu Morse đã bị loại bỏ trong ngành thông tin hàng hải để
thay vào đó là một hệ thống vệ tinh.
Tín hiệu có thể được chuyển tải thông qua tín hiệu radio thường xuyên bằng việc
bật & tắt (sóng liên tục) một xung điện qua một cáp viễn thông, một tín hiệu cơ hay
ánh sáng.
Để dùng cho tiếng Việt, các chữ cái đặc biệt và dấu được mã theo quy tắc:
 = AA à = AW
Ô = OO Ê = EE
Đ = DD ƯƠ= UOW
Ư = UW Ơ = OW
Sắc = S Huyền = F
Hỏi = R Ngã = X
Nặng = J
5
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Samuel Morse, tên đầy đủ là Samuel Finley Breese
Morse, người Mỹ, là một họa sĩ, nhà phát minh tín
hiệu vô tuyến điện và bảng chữ cái mang tên ông –
Tín hiệu Morse. Samuel Morse sinh ngày 27 tháng 4
năm 1791 ở Charlestown, Massachusetts. Ông mất
ngày 2 tháng 4 năm 1872 ở Thành phố New York.
Sơ lược t iểu sử
27 tháng 4 năm 1791, sinh ra ở Charlestown (gần

Boston, Massachusetts).
1811, nhận bằng tốt nghiệp sau khi học tại Đại học
Yale, (Connecticut), ông làm việc tại một nhà xuất bản ở Boston, từ đây ông chuyên
tâm vào hội họa.
1811, tới Luân Đôn để theo các khóa học nghệ thuật tại Benjamin West.
1813, nhận huy chương vàng về điêu khắc tại Hiệp hội nghệ thuật Adelphi.
1815, trở lại Hoa Kỳ nơi ông đã vẽ các tranh vải lịch sử & chân dung, thể hiện một
tài năng nhất định.
1825, lập ra ở Thành phố New York Học viện thiết kế quốc gia Hoa Kỳ và trở thành
chủ tịch đầu tiên, giữ chức trong 16 năm. Cùng năm này, ông đã tạo ra bảng chữ cái
với một cái tên khác lạ.
1829, tới châu Âu và ở lại trong ba năm tại Pháp và Ý để nghiên cứu về nghệ thuật.
1844, Morse gửi bức điện báo đầu tiên, báo hiệu cho một bước tiến mới của kỷ
nguyên truyền thông của con người
II/ ĐIỆN THOẠI:
Lịch sử của chiếc điện thoại thật là thú vị đến nỗi người ta đã làm hẳn một bộ
phim về nó. Đầu tiên chúng ta hãy cũng nhau tìm hiểu nguyên lý hoạt động của điện
thoại. Khi chúng ta nói thì không khí làm cho các dây thanh âm trong cổ họng
chúng ta rung lên, những giao động này đã truyền vào các phân tử của không khí
tức là những sóng âm thanh phát ra từ mồm chúng ta đã tạo ra các giao động của
6
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
không khí. Khi những sóng âm thanh đó chạm vào màng đàn hồi trong ống nói thì
chúng sẽ làm cho cái màng đó rung với tần số giống như các rung động của các
phần tử không khí, những giao động này đã chuyền qua đường dây điện thoại các
tín hiệu hình sóng và dẫn đến những rung động của màng điện thoại ở đầu dây đằng
kia. Màng đàn hồi sẽ tạo ra sóng trong không khí giống như những sóng đã được
gửi vào ống nói khi những sóng này đến tai người nghe ở đầu dây đằng kia giống
như là âm thanh trực tiếp phát ra từ miệng của bạn.
Còn bây giờ chúng ta hãy nói về lịch sử của điện thoại. Vào ngày 2/6/1875

ông Alexandro Bell đã làm một thí nghiệm ở Boston. Ông muốn cùng một lúc gửi
đi vào bức điện tín qua cùng một đường dây, ông đã sử dụng một bộ thanh thép.
Ông đã làm một thiết bị nhận ở một phòng còn người trợ lý của ông là Tomát
Uytson thì truyền đi ở phòng bên cạnh, người trợ lý đã giật thanh thép để cho nó
rung lên và tạo ra những âm thanh leng keng, bỗng dưng ông Bell chạy sang phòng
của người trợ lý và hét toáng lên hãy cho tôi xem anh đang làm gì đấy. Ông đã nhận
thấy rằng các thanh thép nhỏ khi rung ở phía trên nam châm thì sẽ tạo ra các dòng
điện biến thiên chạy qua dây dẫn. Chính điều đó đã tạo ra những rung động của các
thanh kim loại trong phòng của ông Bell và các âm thanh leng keng. Ngày hôm sau
chiếc điện thoại đầu tiên đã ra đời và những âm thanh đã được truyền qua dây điện
thoại thứ nhất từ tầng trên xuống hai tầng dưới. Vào ngày 10/8 năm sau ông Bell đã
có thể nói chuyện với người cộng sự của mình qua điện thoại : “Ông Willson ông có
thể lên phòng tôi được không, tôi muốn nói chuyện với ông”
Kể từ sau năm 1875, việc thông tin trên Thế Giới đã tương đối thuận tiện, tín
hiệu Morse và điện thoại tuy cách thức hoạt động cực kì phức tạp nhưng vẫn được
sử dụng rộng rãi trong đời sống sinh hoạt sản xuất và đặc biệt là trong quân đội để
phục vụ chiến tranh.
Tuy nhiên, ngoài phương tiện điện thoại dần được hoàn thiện cho đến ngày
nay thì việc sử dụng tin hiệu Morse để thông tin vẫn còn nhiều cập rập. Đến ngày 4
tháng 10 năm 1957, Khi Liên Bang Xô Viết thông qua tên lửa R-7 phóng thành
7
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
công lên quỹ đạo vệ tinh nhân tạo đầu tiên của nhân loại - Sputnik 1 đã tạo ra một
bước ngoặt vĩ đại cho lịch sử truyền thông loài người.
Mặt khác, người đầu tiên đã nghĩ ra vệ tinh nhân tạo dùng cho truyền thông là
nhà viết truyện khoa học giả tưởng Arthur C. Clarke vào năm 1945. Ông đã nghiên
cứu về cách phóng các vệ tinh này, quỹ đạo của chúng và nhiều khía cạnh khác cho
việc thành lập một hệ thống vệ tinh nhân tạo bao phủ thế giới. Ông cũng đề nghị 3
vệ tinh địa tĩnh (geostationary) sẽ đủ để bao phủ viễn thông cho toàn bộ Trái Đất.
Kể từ đó, hàng loạt các thiết bị truyền thông điện từ dần được hình thành, chi

phối toàn bộ hệ thống thông tin liên lạc trên địa cầu. Dưới đây, chúng ta sẽ đi tìm
hiểu một số phương tiện hiện đại và đang được ứng dụng rộng khắp.
III/ WIFI:
1) Wifi là gì?
Wi-Fi hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến,
giống như điện thoại di động, truyền hình và radio.
Hệ thống này đã hoạt động ở một số sân bay, quán café, thư viện hoặc khách
sạn. Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống
này, hoàn toàn không cần đến cáp nối. Ngoài các điểm kết nối công cộng (hotspots),
WiFi có thể được thiết lập ngay tại nhà riêng.
Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and
Electronics Engineers). Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật
khác nhau, và nó sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng. Có 3 tiêu chuẩn:
Chuẩn 802.11a, tốc độ truyền dẫn tối đa 54Mbps; Chuẩn 802.11b, tốc độ truyền dẫn
tối đa 11Mbps; Chuẩn 802.11g, tốc độ truyền dẫn tối đa 54Mbps.
8
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Nhiều người vẫn cho rằng Wi-Fi là từ viết tắt của “ Wireless Fidelity”. Theo
Phill Belanger, một trong những thành viên sáng lập hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi
Alliance), Wi-Fi không phải thuật ngữ viết tắt của cụm từ nào cả. Nó không hề có
nghĩa. Wi-Fi và hình biểu tượng (logo) theo phong cách âm dương được thiết kế bởi
hãng Interbrand, công ty đã đã đặt ra những tên nổi tiếng như “Prozac”, “Compaq”,
“Oneworld”, “Imation”
Người sáng lập Wireless Ethernet Compatibility Alliance (hiện nay là Wi-Fi
Alliance), đã thuê Interbrand thiết kế thương hiệu và logo để nhấn mạnh khả năng
tương tác lẫn nhau và khuếch trương công nghệ. Do đó họ cần một cái gì đó dễ nắm
bắt hơn thuật ngữ “IEEE 802.11b Direct Sequence”.
Một số đồng nghiệp trong nhóm cảm thấy không hài lòng. Họ không thể
tưởng tưởng việc sử dụng tên “Wi-Fi” mà không có một vài lời giải thích rõ ràng.
Như thế, Wireless Fidelity được sáng tác sau khi đã chọn từ 10 thuật ngữ khác nhau

do Interbrand đề xuất. Và nó không có nghĩa gì cả. Đây chỉ là một cố gắng vụng về
trong việc tìm ra hai từ hợp với “Wi và Fi”.
2) Nguyên tắc hoạt động:
 Hoạt động
Truyền thông qua mạng không dây là truyền thông vô tuyến hai chiều. Cụ thể:
 Thiết bị adapter không dây (hay bộ chuyển tín hiệu không dây) của máy tính
chuyển đổi dữ liệu sang tín hiệu vô tuyến và phát những tín hiệu này đi bằng
một ăng-ten.
 Thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã chúng. Nó gởi
thông tin tới Internet thông qua kết nối hữu tuyến Ethernet.
Qui trình này vẫn hoạt động với chiều ngược lại, router nhận thông tin từ Internet,
chuyển chúng thành tín hiệu vô tuyến và gởi đến adapter không dây của máy tính.
9
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
3) Sóng WiFi:
Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử dụng cho
thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác. Nó có thể chuyển và nhận
sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại.
Tuy nhiên, sóng WiFi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở chỗ:
* Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.5 GHz hoặc 5GHz. Tần số này cao hơn
so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền
hình. Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn.
* Chúng dùng chuẩn 802.11:
Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên trên thị trường. Đây là chuẩn chậm nhất và rẻ
tiền nhất, và nó trở thành ít phổ biến hơn so với các chuẩn khác. 802.11b phát tín
hiệu ở tần số 2.4 GHz, nó có thể xử lý đến 11 megabit/giây, và nó sử dụng mã CCK
(complimentary code keying).
Chuẩn 802.11g cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhưng nhanh hơn so với chuẩn
802.11b, tốc độ xử lý đạt 54 megabit/giây. Chuẩn 802.11g nhanh hơn vì nó sử dụng
mã OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing), một công nghệ mã hóa

hiệu quả hơn.
Chuẩn 802.11a phát ở tần số 5 GHz và có thể đạt đến 54 megabit/ giây. Nó cũng sử
dụng mã OFDM. Những chuẩn mới hơn sau này như 802.11n còn nhanh hơn chuẩn
802.11a, nhưng 802.11n vẫn chưa phải là chuẩn cuối cùng.
* WiFi có thể hoạt động trên cả ba tần số và có thể nhảy qua lại giữa các tần số khác
nhau một cách nhanh chóng. Việc nhảy qua lại giữa các tần số giúp giảm thiểu sự
nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một lúc.
Adapter
Một adapter cắm vào khe PCI cho máy tính để bàn.
Một adapter cắm vào khe PCI cho máy tính để bàn.
Các máy tính nằm trong vùng phủ sóng WiFi cần có các bộ thu không dây, adapter,
để có thể kết nối vào mạng. Các bộ này có thể được tích hợp vào các máy tính xách
10
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
tay hay để bàn hiện đại. Hoặc được thiết kế ở dạng để cắm vào khe PC card hoặc
cổng USB, hay khe PCI
Khi đã được cài đặt adapter không dây và phần mềm điều khiển (driver), máy tính
có thể tự động nhận diện và hiển thị các mạng không dây đang tồn tại trong khu
vực.
Router
Nguồn phát sóng WiFi là máy tính với:
1. Một cổng để nối cáp hoặc modem ADSL
2. Một router
3. Một hub Ethernet
4. Một firewall
5. Một access point không dây
Hầu hết các router có độ phủ sóng trong khoảng bán kính 30,5 m về mọi hướng. Có
các thiết bị gia tăng hoặc lặp lại độ phủ sóng để làm tăng diện tích phủ sóng của
router. Nhiều router có có thể sử dụng hơn một chuẩn 802.11. Hầu hết các router
đều có một giao diện sử dụng dạng web cho phép thay đổi cấu hình như: tên của hệ

thống mạng, kênh router sử dụng (hầu hết các router mặc định sử dụng kênh 6, tuy
nhiên có thể chuyển kênh để tránh nhiễu với nguồn phát sóng lân cận nằm cùng
kênh), các chế độ bảo mật router (tên truy cập và mật khẩu cho mạng).
Các chế độ bảo mật của router thường có:
* Wired Equivalency Privacy (WEP) sử dụng công nghệ mã hóa 64 bit hoặc 128 bit.
Mã hóa 128 bit an toàn hơn. Những ai muốn sử dụng mạng đã được kích hoạt WEP
đều phải biết khóa WEP, khóa này thường là mật khẩu dạng dãy số.
* WiFi Protected Access (WPA) là một bước tiến của WEP và hiện giờ là một phần
của giao thức mạng bảo mật không dây 802.11i. Nó sử dụng giao thức mã hóa toàn
bộ bằng một khóa tạm thời. Giống như WEP, bảo mật WPA cũng phải đăng nhập
bằng một mật khẩu. Hầu hết các điểm truy cập không dây công cộng hoặc là mở
hoàn toàn hoặc bảo mật bằng WPA hay WEP 128 bit.
11
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
* Media Access Control (MAC) bảo mật bằng cách lọc địa chỉ của máy tính. Nó
không dùng mật khẩu đối với người sử dụng, nó căn cứ vào phần cứng vật lý của
máy tính. Mỗi một máy tính đều có riêng một địa chỉ MAC độc nhất. Việc lọc địa
chỉ MAC chỉ cho phép những máy đã đăng ký mới được quyền truy cập mạng. Cần
đăng ký địa chỉ của máy tính khi thiết lập trong router.
IV/ ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG:
1) Tiện ích của điện thoại di động:
Ngày nay, ĐTDĐ cung cấp những chức năng không thể tin được và những chức
năng mới vẫn đang được thêm vào với tốc độ cực nhanh. Với một chiếc ĐTDĐ bạn
có thể:
Ghi nhớ các thông tin liên lạc.
Tạo list các công việc.
Ghi lịch của các cuộc hẹn và sắp đặt chức năng nhắc nhở
Tính toán những phép toán đơn giản với chức năng máy tính đi kèm
Gửi và nhận Email
Lấy thông tin ( tin tức, giải trí, đặt chứng khoán…) từ Internet

Chơi những game đơn giản
Kết nối với các thiết bị khác như PDAs, Máy nghe nhạc MP3 và Máy thu
GPS(Global Positioning System)
2) Nguyên tắc hoạt động:
Khái niệm về các ô (The Cell Approach)
Một trong những điều thú vị nhất của ĐTDĐ là chúng thực sự là một chiếc
radio—một chiếc radio cực kì tinh vi. Điện thoại được phát minh bởi nhà bác học
Alexander Graham Bell vào năm 1876, và liên lạc không dây đã đi theo căn nguyên
của nó để đi đến phát minh Radio của Nikolai Tesla vào năm 1880 ( chính thức
được công bố năm 1894 bởi một người Ý tên là Guglielmo Marconi ). Đó chỉ là
điều tự nhiên khi 2 phát minh vĩ đại này được kết hợp với nhau sau này.
Trong thời kì đen tối trước khi có ĐTDĐ, những người thực sự có nhu cầu dùng
liên lạc di động đã đặt những chiếc máy truyền tin ( radio Telephones) trên xe ô tô
12
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
của họ. Trong hệ thống máy truyền tin này, có một cột ăng ten trung tâm cho mỗi
thành phố, và khoảng chừng 25 kênh có thể dùng trên cột ăng ten đó. Việc dùng ăng
ten trung tâm này yêu cầu chiếc điện thoại trong ô tô của bạn cần một máy phát
mạnh—có khả năng truyền tín hiệu với khoảng cách 40 đến 50 dặm ( khoảng 70
km). Điều đó cũng có nghĩa là không có nhiều người có khả năng sử dụng loại mày
truyềnh tin này—bởi vì không đủ kênh để sử dụng.
Mấu chốt của hệ thống ô đó là chia nhỏ thành phố ra thành các ô nhỏ. Điều đó cho
phép mở rộng việc sử dụng lại tần số ra toàn thành phố, do vậy hàng triệu người có
thể sử dụng ĐTDĐ trong cùng một lúc.
3) Các Tần Số:
Một ô đơn là một hệ thống analog sử dụng 1/7 sự khả năng sử dụng của kênh
âm thanh kép(duplex voice channels). Nghĩa là, mỗi ô ( trong 7 ô của vỉ lục giác )
thì sử dụng 1/7 số kênh có thể dùng do đó nó mang một bộ tần số duy nhất và
không có sự xung đột với các ô khác.
Một carrier thường lấy 832 tần số radio để sử dụng trong thành phố

Mỗi ĐTDĐ sử dụng 2 tần số cho mỗi cuộc gọi—một kênh kép(duplex
channel )—nên có 395 kênh âm thanh(voice channels ) đặc trưng cho mỗi carrier
( 42 tấn số khác được dùng cho kênh điều khiển(control channels )—nói đến ở trang
sau )
Vì vậy mỗi ô có khoảng 392:7=56 kênh âm thanh có thể sử dụng.
Nói một cách khác, trong bất cứ ô nào 56 người có thể nói chuyện trên
ĐTDĐ trong cùng một thời gian. Với phương thức chuyển giao kĩ thuật số(KTS)
( digital transmission), số lượng của các kênh có thể dùng tăng lên. Ví dụ, số lượng
cuộc gọi thực hiện trong cùng một thời gian của hệ thống KTS TDMA (TDMA-
based digital system ) có thể gấp 3 so với hệ thống analog, vì vậy mỗi ô có 168
kênh có thể dùng ( xem trang này để có nhiều thông tin hơn về TDMA, CDMA,
GSM và các công nghệ cho ĐTDĐ KTS khác ).
13
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
4) Sự chuyển giao (transmission):
ĐTDĐ có một máy phát công suất thấp(low-power transmitters ) trong
chúng. Rất nhiều loại ĐTDĐ mang 2 tín hiệu cường độ: 0.6 Watt và 3 Watt (trong
khi hầu hết các radio CB đều truyền ở mức 4 Watt). Trạm cơ sở cũng truyền ở mức
công suất thấp. Sự truyền ở công suất thấp có 2 lợi điểm
*Sự truyền(transmissions ) giữa trạm cơ sở và những chiếc ĐT trong các ô
của nó ngăn không cho ĐTDĐ đi quá xa so với những ô đó. Vì vậy, trong hình vẽ ở
trên, cả 2 ô màu hồng có thể dùng lại chung 56 tần số(reuse the same 56
frequencies). Cùng một số tần số có thể được sử dụng lại rộng trên toàn thành phố
Công suất tiêu thụ(power consumption ) của ĐTDĐ, cái có nghĩa là công suất yêu
cầu đối với pin sẽ thấp. Công suất thấp nghĩa là pin nhỏ, và đó chính là điều làm
cho chiếc điện thoại di động cầm tay trở thành hiện thực.
*Công nghệ di động yêu cầu một số lượng rất lớn của các trạm cơ sở trong
một thành phố bất kể nó to hay nhỏ. Một thành phố rộng đặc trưng có thể có hàng
trăm cột phát(towers). Nhưng vì có quá nhiều người sử dụng ĐTDĐ , cho nên giá
thành mà mỗi người dùng phải trả vẫn rất rẻ. Mỗi carrier trong mỗi thành phố cũng

chạy vận hành một cơ quan trung tâm gọi là MTSO(Mobile Telephone Switching
Office). Cơ quan này xử lý mọi kết nối điện thoại thành hệ thống điện thoại mặt đất
cơ sở bình thường, và điều khiển mọi trạm cơ sở trong vùng
Trong phần sau, bạn sẽ hiểu được cái gì sẽ sảy ra khi bạn và chiếc ĐTDĐ
của bạn di chuyển từ ô này sang ô khác.
5) Các Code của ĐTDĐ (Cell Phone Codes):
Tất cả các loại ĐTDĐ đều có những code riêng liên kết với chúng. Khi bật
máy điện thoại, nó sẽ nghe theo một SID ở trong kênh điều khiển(control channel).
Nếu ĐTDĐ không tìm thấy bất kì kênh điều khiển nào, thì nó sẽ hiểu là ở ngoài
vùng phủ sóng(out of range ) và hiển thị là “No service”.
Khi nó nhận SID, điện thoại sẽ so sánh nó với SID đã được chương trình hóa ở
trong máy. Nếu các SID thích hợp với nhau chiếc điện thoại hiểu rằng Ô nó đang
liên kết thuộc một phần của hệ thống chủ của nó(home system).
14
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Cùng với SID, ĐTDĐ truyền một yêu cầu đăng kí(registration request), và
MTSO giữ lại dấu vết vị trí của chiếc ĐTDĐ của bạn trong database—bằng cách
này, khi MTSO muốn gọi bạn nó biết được phần tử ô nào bạn đang ở.
MTSO nhận một cuộc gọi và nó cố gắng tìm bạn. Nó nhìn vào database để
xem bạn đang ở ô nào
MTSO lấy một cặp tần số mà ĐTDĐ sẽ sử dụng trong ô đó để thực hiện cuộc
gọi.
MTSO liên kết với điện thoại của bạn thông qua qua kênh điều khiển nhờ
vậy điện thoại của bạn biết sẽ sử dụng tần số nào, sau đó ĐTDĐ của bạn và cột
angten chuyển sang tần số đó và cuộc gọi được thực hiện.Cách này gọi là two-way
radio
Khi bạn ra đến rìa của ô bạn đang ở, trạm cơ sở của ĐTDĐ của bạn sẽ thông
báo rằng độ lớn của sóng(signal strength ) đang giảm. Ngược lại, trạm cơ sở ở ô mà
bạn đang tiến tới thì lại thấy rằng cột sóng của bạn đang tăng. Hai trạm cơ sở này là
ngang hàng nhau thông qua MTSO, và tại vài điểm nhất định, ĐTDĐ của bạn thu

tín hiệu từ một kênh điều khiển cho biết có sự thay đổi tần số. Việc này chuyển điện
thoại của bạn qua một ô mới. Roaming
Nếu SID ở kênh điều khiển không khớp với SID đã được chương trình hóa
trong ĐTDĐ của bạn, thì ĐTDĐ sẽ biết đó nghĩa là roaming. MTSO của các ô mà
bạn đang roaming sẽ liên hệ với MTSO ở hệ thông chủ của bạn, hệ thống này sẽ
kiểm tra database để xác định SID nào mà máy bạn đang sử dụng. Hệ thống chủ của
bạn xác minh với MTSO hiện tại, sau đó nó sẽ ghi lại dấu vết khi điện thoại của bạn
đi qua ô của nó. Và điều kì diệu là tất cả những điều đó chỉ xay ra trong vài giây
ĐTDĐ và CB Radio(Cell Phones and CBs)
Một cách tốt để hiểu sự tinh vi của một chiếc ĐTDĐ là so sánh nó với một
chiếc CB radio hoặc là một điện đài xách tay.
Full-duplex vs. half-duplex – Cả CB radio và điện đài xách tay đều là thiết bị
half-duplex.Điều đó nghĩa là 2 người giao thiệp trên một CB radio sử dụng cùng
một tần số, nên trong một thời điểm thì chỉ một người có thể nói.Trong khi đó một
15
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
chiếc ĐTDĐ là một thiết bị full-duplex. Điều đó nghĩa là bạn sử dụng một tần số để
nói và một tần số riêng biệt để nghe. Và do đó cả hai người có thể nói chuyện với
nhau trong cùng một lúc
Channels(các kênh) – Một chiếc điện đài xách tay thường có một kênh, và
một chiếc CB radio thì có 40 kênh. Trong khi đó một chiếc ĐTDĐ thì có thể giao
thiệp với nhau thông qua 1,664 kênh hoặc nhiều hơn nữa.
Range(Vùng) – Một điện đài xách tay có thể truyền đi với cự ly khoảng 1
dặm(1.6 km) và dùng một máy phát công suất 0.25 watt. Một CB radio, vì có công
suất lớn hơn có thể truyền với cự ly khoảng 5 dặm(8 km) và sử dụng một máy phát
5 watt. Trong khi đó một chiếc ĐTDĐ khi hoạt động trong các ô, và nó có thể
chuyển giữa các vùng đó khi nó di chuyển. Các ô giúp cho ĐTDĐ có bán kính sử
dụng không thể tin được. Nhiều người sử dụng ĐTDĐ có thể chạy ô tô xa hàng 100
dặm mà vẫn có thể duy trì cuộc gọi không bị đứt quãng nhờ vào Cellular approach.
Phần bên trong của một chiếc ĐTDĐ (Inside a Cell Phone)

Là một cấu trúc rắc rối trên những khối lập phương tính bằng inch, ĐTDĐ là
một trong những thiết bị phức tạp nhất mà con người tiếp xúc hàng ngày. ĐTDĐ
KTS ngày nay có thể thực hiện đ+ược hàng triệu phép tính trong vòng một giây để
có thể nén hoặc giải nén các luồng âm thanh.
Nếu bạn tháo rời một chiếc ĐTDĐ, bạn sẽ thấy nó chỉ chứa vài phần độc lập:
Một bảng mạch phức tạp chứa bộ não của chiếc máy
Một ăng ten
Một màn hình tinh thể lỏng (LCD).
Một bàn phím ( không giống với bàn phím trên cái điều khiển TV)
Một cái microphone
Một cái loa
Một cục pin
Ở phần tiếp theo, bạn sẽ tìm hiểu sâu hơn về bảng mạch và các thành phần
của nó
16
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Trên một bảng mạch, có vài con chip máy tính. Hãy nói qua về công việc mà
những cái chip đó làm. Các chip analog-to-digital và digital-to-analog dịch các tín
hiệu âm thanh ra từ analog thành digital và các tín hiệu vào từ digital thành analog.
Bạn có thể học thêm về sự chuyển A-to-D và D-to-A và tầm quan trọng của nó tới
công nghệ âm thanh KTS tại How Compact Discs Work.
- Bộ sử lý tín hiệu digital là một bộ sử lý kĩ thuật cao được thiết kế để thực hiện các
phép toán tín hiệu ở tốc độ cao
-Bộ vi sử lý (microprocessor) sử lý mọi công việc dùng cho bàn phím và màn hình
hiển thị, ra lệnh và điều khiển tín hiệu với trạm cơ sở đồng thời phối hợp những
phần còn lại trên bảng mạch
Rom và Flash Memory của các chip(The ROM and Flash memory chips )
cung cấp bộ nhớ cho hệ điều hành của ĐTDĐ và các đặc tính( ví dụ như chỉ dẫn
điện thoại). Tần số Radio và phần năng lượng (radio frequency (RF) and power
section )có chức năng điều hành công suất, sạc pin và tất nhiên cả giao dịch với

hàng trăm kênh FM. Cuối cùng, máy khuếch đại tần số Radio(RF amplifiers ) xử lý
tín hiệu đến và đi từ ăng ten.
Màn hình đã phát triển đáng kể về kích cỡ cũng như các đặc tính của ĐTDĐ
đã tăng lên. Hầu hết điện thoại ngày nay đưa ra các chỉ dẫn, máy tính toán và ngay
cả game gắn liền. Và rất nhiều loại điện thoại sáp nhập một số loại như PDA và
trình duyệt Web.
Vài loại ĐTDĐ lưu trữ nhưng thông tin đích xác nào đó như code của SID và
MIN, ở trong bộ nhớ trong. Trong khi đó một số khác sử dụng card nhớ ngoài tương
tự như SmartMedia Card.
ĐTDĐ sử dụng những chiếc loa và mic rất nhỏ và thật khó tin khi biết được
chúng tạo âm thanh tốt thế nào. Như hình ở trên, chiếc loa nhỏ chỉ cỡ một đồng xu
và chiếc Mic không lớn hơn chiếc pin đồng hồ cạnh nó là bao. Về chiếc pin , nó
được dùng trong đồng hồ ở bên trong con chip của ĐTDĐ(internal clock chip).
17
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Tất cả những điều trên thật kì diệu—cái chỉ trong vòng 30 năm trước thôi có
thể chiếm diện tích của cả một tầng của một tòa nhà – còn ngày nay nó được tạo ra
trên một “gói nhỏ” và nằm gọn trong lòng bàn tay của bạn.
6) AMPS
Vào năm 1983, chiếc ĐTDĐ analog chuẩn được gọi là AMPS được xác nhận
bởi FCC(Federal Communications Commission) và lần đầu tiên được sử dụng tại
Chicago. AMPS sử dụng một vùng tần số giữa 824MHz và 894 MHz. Để khuyến
khích cạnh tranh và giữ giá thành, chín phủ Mĩ yêu cầu sự có mặt của 2 carrier tại
mọi thị trường và được biết với cái tên carrier A và carrier B. Một trong những
Carrier thường là Carrier trao đổi địa phương(local-exchange carrier -LEC), một
cách nói lái là công ty điện thoại địa phương.( a fancy way of saying the local phone
company.)
Carrier A và B mỗi cái đều ấn định là 832 tần số: 790 cho âm thanh và 42
cho dữ liệu. Một cặp tần số( một cho truyền và một cho nhận ) được sử dụng để tạo
nên một kênh. Các tần số được sử dụng trong kênh âm thanh analog thường có độ

rộng là 30kHz – 30kHz được chọn là size chuẩn vì so sánh với điện thoại có dây nó
cho một âm thanh chất lượng hơn.
Sự truyền và nhận tần số của mỗi kênh âm thanh được tách biệt bởi 45MHz
để giữ chúng không xen lẫn lên nhau. Mỗi Carrier có 395 kênh âm thanh, và 21
kênh dữ liệu để thực hiện các công việc thường xuyên như đăng kí và gọi.
Một version của AMPS đó là NAMPS(Narrowband Advanced Mobile Phone
Service) được tích hợp một số công nghệ KTS cho phép hệ thông có thể mang gấp 3
lần số cuộc gọi so với version gốc. Mặc dù nó sử dụng công nghệ KTS, nó vẫn
được xem là analog. AMPS và NAMPS chỉ được thực hiện trên dải 800 MHz và
không phục vụ rất nhiều những đặc trưng mà ở ĐTDĐ KTS có như E-mail và trình
duyệt Web.
7) Along Comes Digital
ĐTDĐ KTS cũng sử dụng công nghệ radio như ở ĐTDĐ analog, nhưng ở
cách khác nhau. Hệ thống analog không thể sử dụng hoàn toàn tín hiệu giữa ĐTDĐ
18
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
và mạng di động – tín hiệu analog không thể bị nén và thao tác dễ dàng như đối với
một tín hiệu KTS thật sự. Đó là lý do tại sao rất nhiều công ty về dây dẫn đã chuyển
sang làm về kĩ thuật số- và do đó họ có thể tích hợp nhiều kênh hơn trong dải tần
được cho trước. Những hiệu quả của hệ thống kĩ thật số thật đáng kinh ngạc.
ĐTDĐ KTS (KTS) chuyển giọng nói thành thông tin nhị phân (1s và 0s) và
sau đó nén chúng lại. Việc nén cho phép 3 đến 10 cuộc gọi KTS chỉ chiếm một
không gian bằng một cuộc gọi analog.
Rất nhiều hệ thống di động KTS dựa vào FSK(frequency-shift keying) để
gửi dữ liệu về và tới qua AMPS. FSK sử dụng 2 tần số, một cho 1s và một nữa cho
0s, thay đổi một cách nhanh chóng giữa 2 thông tin KTS giữa cột di động và điện
thoại. Module thông minh và các lược đồ mã được yêu cầu để chuyển đổi những
thông tin analog thành digital, nén chúng và chuyển đổi ngược lại trong khi vẫn dữ
được chất lượng của âm thanh. Tất cả điều đó có nghĩa là ĐTDĐ KTS phải có rất
nhiều khả năng sử lý.

8) Cellular Access Technologies
Có 3 công nghệ chung được dùng trong mạng ĐTDĐ để truyền phát thông tin
đó là:
Frequency division multiple access (FDMA)
Time division multiple access (TDMA)
Code division multiple access (CDMA)
Mặc dù những công nghệ này nghe có vẻ rất cao siêu, nhưng bản có thể dễ dàng
hiểu được cách chúng hoạt động bằng một việc đơn giản là phân tích tên gọi của
chúng. Phương pháp đầu tiên nói với bạn thế nào là phương thức access. Từ thứ 2,
sự phân chia, cho bạn biết rằng nó chia cuộc gọi dựa trên phương thức access đó
FDMA đặt mỗi cuộc gọi ở những tần số khác nhau
TDMA xác nhận mỗi cuộc gọi là một phần xác định của thời gian trên một
tần số định rõ CDMA đặt 1 code duy nhất cho mỗi cuộc gọi và trải dài nó trên
những tần số có thể sử dụng.
19
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
Phần cuối của mỗi tên là Multiple access. Nó đơn giản chỉ có nghĩa là hơn
một người dùng có thể sử dụng trong mỗi ô.
Carrier A và B mỗi cái đều ấn định là 832 tần số: 790 cho âm thanh và 42
cho dữ liệu. Một cặp tần số( một cho truyền và một cho nhận ) được sử dụng để tạo
nên một kênh. Các tần số được sử dụng trong kênh âm thanh analog thường có độ
rộng là 30kHz – 30kHz được chọn là size chuẩn vì so sánh với điện thoại có dây nó
cho một âm thanh chất lượng hơn.
9) Cellular Access Technologies: FDMA
FDMA tách các hình ảnh/phổ(spectrum ) thành những kênh âm thanh riêng
biệt bằng cách chia
Nó thành các dải băng tần chuẩn(uniform chunks of bandwidth). Để hiểu rõ
hơn về FDMA, hãy nghĩ đến trạm Radio: mỗi trạm gửi tín hiệu của nó ở những tần
số khác nhau trong các band sử dụng. FDMA được sử dụng chủ yếu cho sự truyền
tải tín hiệu analog. Mặc dù rõ ràng có khả năng mang tải các thông tin KTS, nhưng

FDMA không được coi như là một phương pháp hiệu quả cho sự truyền tín hiệu
KTS.
10)Cellular Access Technologies: TDMA
TDMA là phương pháp thâm nhập được sử dụng bởi Khối liên minh công
nghiệp điện tử và Tổ chức công nghiệp viễn thông cho Interim Standard 54 (IS-54)
và Interim Standard 136 (IS-136). Sử dụng TDMA, một băng tần hẹp 30 kHz bề
rộng và 6.7milli giây bề dài được chia từ time-wise thành 3 time slots
Băng tần hẹp nghĩa là “những kênh” ở trạng thái truyền thống. Mỗi đoạn hội
thoại lấy của radio 1/3 thời gian. Điều đó là có thể bởi vì dữ liệu âm thanh đã được
chuyển thành thông tin KTS thì được nén sao cho nó ngốn ít không gian truyền phát
nhất, một điều rất quan trọng. Vì vậy TDMA có gấp 3 lần dung lượng của một hệ
thống analog sử dụng cùng 1 số kênh. Các hệ thống TDMA điều hành trên giải tần
số hoặc là 800-MHz (IS-54) hoặc là 1900-MHz (IS-136)
20
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
V/ THÔNG TIN VŨ TRỤ - VỆ TINH TRUYỀN THÔNG:
1) Giới thiệu:
Vệ tinh truyền thông là một vệ tinh nhân tạo đặt trên không gian với mục
đích truyền thông. Vệ tinh truyền thông hiện đại
dùng nhiều quỹ đạo khác nhau như quỹ đạo địa
tĩnh, quỹ đạo Molniya, cùng các loại quỹ đạo
elip.

Sau khi Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân
tạo đầu tiên của Trái Đất (Sputnik[1]), ý tưởng
sử dụng vệ tinh bay quanh Trái Đất làm phương
tiện thông tin liên lạc toàn cầu có khả năng trở thành hiện thực. Trên lý thuyết, chỉ
cần có 3 hoặc 4 vệ tinh ở cùng độ cao lớn hơn bán kính Trái Đất đã có thể phủ sóng
toàn cầu.
Ngày 11 tháng 7 năm 1962, lúc 0h47’ (Giờ Paris) đã thực hiện cuộc lien lạc

vô tuyến truyền hình giữa hai lục địa bằng vệ tinh trên Đại Tây Dương. Trạm
Pleumeur – Bodou ở bờ biển Côtes d’armor của Pháp tiếp nhận hình ảnh đầu tiên
gửi đi từ trạm Andover của Mỹ ở vùng Maine và được truyền trực tiếp thông qua vệ
tinh Telstar 1 do NASA (Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ) đưa lên quỹ đạo ngày
hôm trước đó. Ngày 23 tháng 7 tiếp theo, tiến hành thử nghiệm hệ truyền hình Thế
Giới (mondovision) đầu tiên.[2]
2) Nguyên lý hoạt động:
 Tiện ích:
Các vệ tinh thướng xuyên đứng ở một vị trí cố định trên bầu trời, một vệ tinh
như vậy gọi là vệ tinh địa tĩnh.Các vệ tinh địa tĩnh cho phép thực hiện việc thong tin
liên lạc một cách lien tục tới mọi nơi trên Trái Đất.
Hiện nay, nhiều nước có vệ tinh viễn thong trong vũ trụ, nhưng không thể
nước nào muốn phóng bao nhiêu vệ tinh cũng được, mà bầu trời quanh Trái Đất dã
được các ông ước quốc tế phân chia, mỗi nước chỉ được phóng vệ tinh viễn thong
với tọa độ trong một giới hạn nhất định. Hệ thống vệ tinh trên toàn Thế Giới phục
21
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
vụ thông tin liên lạc ngày cành hoàn chỉnh, cho nên mọi sự kiện trên Thế Giới được
thong tin rất kịp thời, từ các tai nạn giao thong, động đất, song thần, bão lụt đến
hoạt động vui chơi giả trí như bong đá, thể thao, hòa nhạc cùng các hoạt động chính
trị, quân sự ở khắp mọi nơi trên Thế Giới đều được thong tin cập nhật. Nhờ hệ
thống mạng điện thoại di động, dung 6 quỹ đạo theo 6 kinh tuyến cách đều nhau,
mỗi quỹ đạo có 11 vệ tinh bay ở độ cao 780m, 66 vệ tinh này có thể nhìn được cả bề
mặt Trái Đất.
Sóng cực ngắn mang tín hiệu tiếng nói của một người phát đi từ một anten
đĩa từ một trạm trên mặt đất sẽ được một vệ tinh thu và phát lại cho một trạm khác
trên mặt đất ở khoảng cách hàng ngàn kilomet, rồi lại được phát lên một vệ tinh
khác cho đến trạm gần người nghe nhất, trạm này truyền tín hiệu đến điện thoại bỏ
túi. Nhờ vậy, với chiếc điện thoại di động, đang ở bất cứ nơi nào cũng có thể nói
chuyện với một người ở bất cứ nước nào trên thế giới.

Nhờ vệ tinh nhân tạo, con người đã làm một cuộc cách mạng về thông tin
liên lạc trong phạm vi toàn cầu.
3) Lịch sử phát triển:
 Vệ tinh nhân tạo đầu tiên
Người đầu tiên đã nghĩ ra vệ tinh nhân tạo dùng cho truyền thông là nhà viết
truyện khoa học giả tưởng Arthur C. Clarke vào năm 1945. Ông đã nghiên cứu về
cách phóng các vệ tinh này, quỹ đạo của chúng và nhiều khía cạnh khác cho việc
thành lập một hệ thống vệ tinh nhân tạo bao phủ thế giới. Ông cũng đề nghị 3 vệ
tinh địa tĩnh (geostationary) sẽ đủ để bao phủ viễn thông cho toàn bộ Trái Đất.
Tuy nhiên, vệ tinh nhân tạo đầu tiên là Sputnik 1 được Liên bang Xô viết phóng lên
ngày 4 tháng 10 năm 1957.
 Lịch sử ban đầu của chương trình vệ tinh nhân tạo Hoa Kỳ
Tháng 5 năm 1946, Dự án RAND đưa ra bước khởi đầu cho Thiết kế ban đầu về
một Tàu vũ trụ Thực nghiệm bay quanh Trái Đất, "Một thiết bị vệ tinh với những
công cụ được chờ đợi sẽ làm một trong những công cụ khoa học mạnh mẽ nhất của
22
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
thế kỷ 20. Thành công của tàu vũ trụ vệ tinh có thể mang lại những tiếng vang có
thể so sánh được với sự phát minh ra bom nguyên tử "
Thời đại vũ trụ bắt đầu năm 1946, khi các nhà khoa học bắt đầu sử dụng các tên
lửa V-2 bắt được của Đức để đo lường tại tầng cao của khí quyển. Trước giai đoạn
này, các nhà khoa học đã sử dụng các khinh khí cầu có thể lên cao 30 km và các
sóng radio để nghiên cứu tầng điện ly. Từ 1946 đến 1952, nghiên cứu tầng cao của
khí quyển Trái Đất được tiến hành và sử dụng các tên lửa V-2. Điều này cho phép
đo đạc áp lực, tỷ trọng và nhiệt độ của khí quyển ở tầng cao 200 km. (Xem thêm: từ
quyển, vành đai bức xạ Van Allen.)
Hoa Kỳ đã cân nhắc việc phóng các vệ tinh lên quỹ đạo từ năm 1945 dưới sự chỉ
huy của Văn phòng Hàng không thuộc Hải quân Hoa Kỳ. Các dự án RAND của
Không quân Hoa Kỳ cuối cùng đã cho phép dự án trên hoạt động, nhưng không tin
rằng vệ tinh là một loại vũ khí quân sự tiềm tàng; mà họ chỉ coi nó là một công cụ

khoa học, chính trị và tuyên truyền. Năm 1954, Bộ trưởng bộ quốc phòng đã nói,
"Tôi không biết đến một chương trình vệ tinh nào của Hoa Kỳ."
Dưới áp lực của Hội Tên lửa Hoa Kỳ, Quỹ Khoa học Quốc gia và Năm Địa vật
lý Thế giới, sự quan tâm của quân đội đã bắt đầu vào đầu năm 1955 khi Không
quân và Hải quân Hoa Kỳ cùng làm việc về Dự án Tàu vũ trụ trong Quỹ đạo, liên
quan tới việc sử dụng tên lửa Jupiter C để phóng một vệ tinh nhỏ gọi là Explorer 1
vào ngày 31 tháng 1 năm 1958.
Ngày 29 tháng 7 năm 1955, Nhà trắng thông báo rằng Hoa Kỳ dự định phóng
các vệ tinh vào mùa xuân năm 1958. Việc này sau này được gọi là Dự án Vanguard.
Ngày 31 tháng 7, Xô Viết tuyên bố họ định phóng vệ tinh vào mùa hè năm 1957 và
vào ngày 4 tháng 10 năm 1957 Sputnik I được phóng lên quỹ đạo, khởi đầu cuộc
chạy đua vũ trụ giữa hai quốc gia này.
Sau khi Thế Chiến Thứ Hai chấm dứt, khả năng của các loại bom bay V- 1 và
V- 2 khiến cho các nhà khoa học nghĩ đến việc áp dụng phương tiện này vào việc
khảo cứu thượng tầng khí quyển. Tại Hoa Kỳ loại hỏa tiễn dùng cho khí tượng học
có tên là Deacon, dài 4 mét, có thể lên cao hơn 20,000 mét, mang theo các dụng cụ
23
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
đo áp suất, nhiệt độ và độ ẩm của không khí. Kế tiếp loại hỏa tiễn Deacon là loại
Aerobee, dài 8 mét, dùng nhiên liệu lỏng và có thể lên cao tới 70 dậm.
Tuy được phóng lên thượng tầng khí quyển, các hỏa tiễn chỉ gặt hái được những
yếu tố trong một vài phút, thêm vào đó rất nhiều dụng cụ đo lường bị thất lạc vì rơi
xuống biển hay xuống các rừng núi. Các khuyết điểm này khiến cho các nhà khoa
học nghĩ đến việc dùng một vệ tinh luôn luôn bay chung quanh địa cầu và liên tục
gửi về các đài nhận đặt tại dưới đất những tín hiệu ghi nhận về tỉ trọng không khí,
tia vũ trụ, từ trường, các bức xạ của mặt trời và các yếu tố khác về khí tượng cũng
như về các vẩn thạch.
Vào năm 1954, Hội Nghị Quốc Tế Liên Hiệp Khoa Học quyết định rằng các
chương trình hỏa tiễn và vệ tinh sẽ được sử dụng trong Năm Địa Cầu Vật Lý Học
(The International Geophysical Year, 1957/58). Ngày 29 tháng 7 năm 1955, Hoa Kỳ

tuyên bố một chương trình phóng vệ tinh nhân tạo gọi là Dự Án Vanguard và dự án
này có mục đích phụng sự Khoa Học nói chung và cho Năm Địa Cầu Vật Lý Học
nói riêng. Vào ngày 01 tháng 7 năm 1957, tức là ngày đầu Năm Địa Cầu Vật Lý,
Liên Xô tuyên bố có thể phóng đi một vệ tinh nhân tạo trước Hoa Kỳ và lại có trọng
lượng lớn hơn. Nhưng giới khoa học đã không quan tâm đến lời rêu rao đó và phe
Tây Phương coi đây là một lời tuyên truyền. Đến ngày 4 tháng 10 năm 1957, một
tháng trước khi vệ tinh Vanguard được sẵn sàng phóng đi, Liên Xô đã đặt vào quỹ
đạo của trái đất vệ tinh Sputnik I và mở đầu một kỷ nguyên mới: “Kỷ Nguyên Liên
Hành Tinh”.
Việc thành công của Liên Xô trên lãnh vực hỏa tiễn là một trái bom lớn phát nổ,
làm bàng hoàng Thế Giới Tự Do và cũng khiến người ta nghi ngờ đây là một sự
gian trá. Nhưng vệ tinh “Sputnik” (Mặt Trăng nhỏ) nặng 145 kilô và có trọng lượng
hữu ích 85.4 kilô vẫn bay đều chung quanh trái đất mãi tới ngày 4 tháng 1 năm
1958.
Trong khi Thế Giới còn đang tranh luận về vệ tinh của Liên Xô thì Tiến Sĩ
Anatol A. Blagonravov lại báo trước việc phóng hỏa tiễn có mang một vệ tinh thứ
hai. Rồi vệ tinh Sputnik II được đặt vào quỹ đạo của trái đất vào ngày 3 tháng 11
24
Bài tập nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Lê Văn Hoàng
năm 1957. Trong lần viếng thăm Hoa Kỳ, Tiến Sĩ Blagonravov còn trình bày sự
quan trọng của chiếc vệ tinh mới này. Đối với Sputnik II, mọi người kinh ngạc về
trong lượng hữu ích quá lớn: 508 kilô và sự có mặt của một phi hành gia đầu tiên:
con chó cái Laika. Sau khi bay được 3,270 vòng chung quanh trái đất, vệ tinh
Sputnik II rơi vào đêm hôm 13 rạng ngày 14/4/1958 trong vùng Đại Tây Dương,
giữa Nam Mỹ và châu Phi. Sự thành công của Liên Xô trong lãnh vực hỏa tiễn làm
tổn thương danh dự của Hoa Kỳ. Vì uy tín quốc gia, người Mỹ quyết định lấy lại
danh dự đã mất, dù với giá nào.
Ngày 6 tháng 12 năm 1957, sau 11 giờ kiểm soát tỉ mỉ, hỏa tiễn ba tầng mang
vệ tinh Vanguard lên khỏi mặt đất được một thước thì phát nổ, làm tiêu tan tất cả hy
vọng của Hoa Kỳ. Các kỹ thuật gia của Hải Quân phụ trách chương trình Vanguard

lại bắt tay vào việc phóng hỏa tiễn lần thứ hai. Ngày 22 tháng 1 năm 1958 hồi 21
giờ, lệnh khai hỏa bắt đầu nhưng vì trở ngại kỹ thuật, công cuộc này phải hoãn tới
ngày 24 rồi ngày 25 để rồi lại bắt đầu vào ngày 26 và một tai nạn đã xẩy ra khiến
người ta phải thay thế tất cả tầng thứ hai của hỏa tiễn.
Vào thời gian này, không phải là lúc chần chờ được nữa. Tại khắp nơi trên đất
Hoa Kỳ, nhiều người chỉ trích sự làm chậm chễ việc phóng vệ tinh Explorer I của
Lục Quân. Nguyên vào giai đoạn này, tại Hoa Kỳ với cùng chương trình hỏa tiễn,
ba bộ Hải Quân, Không Quân và Lục Quân đều thi đua phụ trách một cách riêng rẽ.
Trong khi chờ đợi nhóm chuyên viên Hải Quân của Tiến Sĩ Hagen sẵn sàng, các
chuyên viên Bộ Lục Quân do Von Braun điều khiển cho biết có thể dùng hỏa tiễn 4
tầng Jupiter-C cho việc đặt một vệ tinh vào quỹ đạo của trái đất. Ngày 31/1/1958 tại
Mũi Caneveral sau 8 giờ điều chỉnh, việc phóng vệ tinh Explorer I nặng tổng cộng
14 kilô đã thành công. Ngày 5/2/1958, lần phóng vệ tinh Vanguard lại gặp thất bại.
Bộ Lục Quân được phép phóng đi một vệ tinh Explorer khác vào ngày 5/3/1958
nhưng lần này, vệ tinh chỉ đi được chừng 3,000 cây số rồi rơi xuống Đại Tây Dương
Các nhà hữu trách trong chương trình Vanguard làm việc không ngừng để phục hận
và ngày 17/2/1958, vệ tinh Vanguard I có đường kính 15 cm đã bay đều chung
quanh trái đất. Mọi người Mỹ thở ra nhẹ nhàng và cảm thấy dễ chịu vì giữa Lục
25