Cuộc chạy đua vào vũ trụ hay cuộc chạy đua vào không gian là cuộc cạnh tranh thám hiểm vũ trụ gay gắt giữa Hoa Kỳ và Liên Xô, kéo dài từ năm 1955 đến năm 1975. Nó liên quan đến một loạt các nỗ lực thám hiểm không gian bằng vệ tinh nhân tạo và việc đưa con người vào vũ trụ và lên Mặt Trăng.
Mặc dù bắt nguồn từ các vấn đề về kỹ thuật tên lửa và không khí chính trị quốc tế căng thẳng theo sau Chiến tranh thế giới thứ hai, cuộc chạy đua vào vũ trụ chỉ chính thức bắt đầu sau khi Liên Xô phóng vệ tinh Sputnik 1 lên quỹ đạo vào ngày 4 tháng 10 năm 1957. Cuộc chạy đua này giống như cuộc chạy đua vũ trang. Cuộc tranh đua này đã trở thành một phần quan trọng của cạnh tranh về văn hóa, kỹ thuật và ý thức hệ giữa Hoa Kỳ và Liên Xô trong Chiến tranh Lạnh. Kỹ thuật vũ trụ đã trở thành một khía cạnh quan trọng trong cuộc đối đầu này, bởi các ứng dụng quân sự cũng như tác động tâm lý đối với công chúng.
Bối cảnh
Tên lửa đã là niềm say mê của các khoa học gia cũng như các tay chơi nghiệp dư trong nhiều thế kỷ. Người Trung Quốc đã sử dụng chúng như một loại vũ khí từ thế kỷ 11, và các vũ khí tên lửa làm bằng sắt, đơn giản, không chính xác đã được sử dụng trên tàu chiến cũng như đất liền vào thế kỷ 19. Nhà khoa học người Nga, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky đã đưa ra mô hình lý thuyết về tên lửa nhiều tầng sử dụng nhiên liệu lỏng trong thập niên 1880 có thể đạt đến độ cao vũ trụ và thiết lập nền tảng cho khoa học tên lửa. "Phương trình tên lửa" của ông để tính ra vận tốc bay của tên lửa vẫn đang được sử dụng trong quá trình thiết kế các tên lửa hiện đại. Tsiolkovsky cũng là người đầu tiên vẽ ra mô hình lý thuyết của vệ tinh nhân tạo.
Vào năm 1926, Robert Goddard, người Mỹ đã thiết kế một tên lửa sử dụng nhiên liệu lỏng. Nghiên cứu về tên lửa của Goddard ít được cộng đồng khoa học cũng như công chúng quan tâm. Sau khi chiến tranh nổ ra, nghiên cứu tên lửa trở nên một ngành khoa học quan trọng. Điều đó báo hiệu rằng, bản chất khoa học và hòa bình của các cuộc chạy đua vào không gian luôn đi kèm với các tham vọng quân sự của các nước tham gia.
Đóng góp của người Đức
Vào giữa thập niên 1920, các nhà khoa học Đức đã bắt đầu những thí nghiệm các tên lửa đẩy, dùng nhiên liệu lỏng có khả năng đạt được độ cao và tầm xa khá lớn. Vào năm 1932, các lãnh đạo của Reichswehr, tiền thân của Wehrmacht, đã muốn dùng tên lửa để phục vụ cho các loại pháo tầm xa. Nhà khoa học tên lửa Wernher von Braun đã tham gia vào các nỗ lực phát triển các loại vũ khí cho Đức Quốc xã, sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Von Braun dựa vào nhiều ý tưởng ban đầu của Robert Goddard đã nghiên cứu và cải tiến các loại tên lửa của Goddard.
Chuyến bay thử tên lửa A-4 của Đức ngày 3 tháng 10 năm 1942 là lần đầu tiên một tên lửa do con người chế tạo bay tới rìa khí quyển, đạt độ cao khoảng 85 km. Vật thể nhân tạo đầu tiên vượt qua đường Kármán ở độ cao 100 km là chuyến bay thử V-2 mang ký hiệu MW 18014 ngày 20 tháng 6 năm 1944, đạt đỉnh quỹ đạo 176 km. Vào năm 1943, Đức bắt đầu sản xuất loại kế tiếp của nó. Tên lửa V-2 đạt tầm xa 300 km (185 dặm), mang theo đầu đạn nặng 1.000 kg (2.200 lb). Wehrmacht đã phóng hàng ngàn tên lửa V-2 vào các quốc gia Đồng Minh, gây nhiều tổn thất và thương vong cho đối phương. Tuy thế, V-2 còn gây nhiều tử vong đối với những người lao động khổ sai trong các nhà máy chế tạo vũ khí như ở nhà máy chế tạo bom tại Trại tập trung Mittelbau Dora nhiều hơn là số người bị chết bởi các vụ tấn công.
Khi Chiến tranh thế giới thứ hai gần kết thúc, quân đội Hoa Kỳ, Anh và Liên Xô tranh giành công nghệ cũng như các kỹ thuật viên của chương trình tên lửa của Đức ở Peenemünde. Quân đội Anh và Liên Xô có một vài thành công, nhưng Hoa Kỳ hưởng lợi nhiều nhất. Hoa Kỳ đã mang đi một số lượng lớn các nhà nghiên cứu tên lửa; nhiều người là đảng viên Đảng Quốc xã, trong đó Von Braun cũng được sang Hoa Kỳ trong Chiến dịch Kẹp giấy (tiếng Anh: Operation Paperclip). Các khoa học gia Mỹ đã cải tiến các tên lửa Đức và phát triển thêm một số khác. Các khoa học gia sau chiến tranh, kể cả von Braun, sử dụng tên lửa để nghiên cứu các điều kiện nhiệt độ và áp suất ở thượng tầng của khí quyển Trái Đất, tia vũ trụ và nhiều đề tài khác.
Chiến tranh Lạnh
Sau Chiến tranh thế giới thứ hai, Hoa Kỳ và Liên Xô bắt đầu tham gia vào Chiến tranh Lạnh với các vụ do thám và tuyên truyền. Thám hiểm không gian và kỹ thuật vệ tinh có thể cung cấp cho Chiến tranh Lạnh ở cả hai mặt trận này. Các thiết bị đặt trên vệ tinh có thể do thám các quốc gia khác, trong khi các thành công trong vũ trụ được dùng để đánh bóng cho sự phát triển khoa học ở nước đó cũng như các ứng dụng vào quân sự. Tên lửa có khả năng đưa người vào vũ trụ hay hạ xuống một điểm nào đó trên Mặt Trăng cũng có thể mang bom hạt nhân tới một thành phố của đối phương. Các phát triển kĩ thuật phục vụ du hành vũ trụ có thể được ứng dụng trực tiếp vào các tên lửa thời chiến như tên lửa liên lục địa (ICBM). Cùng với các khía cạnh khác của chạy đua vũ trang, phát triển trong khoa học không gian là dấu hiệu của sự thống trị về kĩ thuật và kinh tế, biểu hiện dấu hiệu của siêu cường quốc. Nghiên cứu không gian có hai mục đích: phục vụ hòa bình và đóng góp vào các mục tiêu quân sự.
Năm Vật lý Địa cầu Quốc tế
Mốc mở đầu của cuộc chạy đua gắn với Năm Vật lý Địa cầu Quốc tế 1957-1958, một chương trình khoa học quốc tế mà cả hai khối cùng tham gia. Ngày 29 tháng 7 năm 1955, Nhà Trắng tuyên bố Hoa Kỳ sẽ phóng một vệ tinh nhân tạo nhân dịp này. Bốn ngày sau, ngày 2 tháng 8 năm 1955, Liên Xô tuyên bố sẽ làm điều tương tự. Hai tuyên bố đối lại nhau này thường được lấy làm điểm khởi đầu chính thức của cuộc chạy đua vào không gian.
Các vệ tinh nhân tạo
Sputnik
Vào 4 tháng 10 năm 1957, Liên Xô đã phóng thành công Sputnik 1, vệ tinh nhân tạo đầu tiên vào quỹ đạo Trái Đất, khởi đầu cuộc chạy đua vào vũ trụ. Vì các tiềm năng quân sự và kinh tế, Sputnik đã gây nên hoảng sợ và các tranh luận về chính trị ở Hoa Kỳ, làm cho chính quyền Eisenhower đưa ra một số chương trình, trong đó có cả việc thành lập NASA. Cùng lúc đó, sự kiện Sputnik được nhìn nhận tại Liên Xô như một dấu hiệu quan trọng về khả năng khoa học kỹ thuật của quốc gia.
Ở Liên Xô, vụ phóng Sputnik và chương trình thám hiểm vũ trụ kế tiếp đã thu hút được sự ủng hộ của công chúng. Đối với một đất nước chỉ vừa hồi phục sau chiến tranh đó là một điều quan trọng và đầy khích lệ để thấy được sức mạnh khoa học kĩ thuật trong thời đại mới.
Trước sự kiện Sputnik, người Mỹ tin rằng Hoa Kỳ là vượt trội trong mọi lĩnh vực kĩ thuật. Để đáp lại Sputnik, Hoa Kỳ đã bắt đầu một cố gắng vượt bậc để lấy lại thế thượng phong về khoa học kĩ thuật, kể cả việc cải cách chương trình giáo dục. Các thành công của Liên Xô trong việc đưa lên không gian một vệ tinh nặng 184 pound (83,6 kg) và ngay một tháng sau, một tên lửa nặng nửa tấn mang theo chó Laika lên vũ trụ đã buộc Hoa Kỳ phải hành động ở tầm cỡ quốc gia. Chỉ trong một năm, Quốc hội Hoa Kỳ thông qua Đạo luật Giáo dục Quốc phòng (National Defense Education Act), một chương trình giáo dục liên bang có tầm ảnh hưởng sâu rộng nhất trong lịch sử của quốc gia này. Đạo luật này đã cho phép chi ra hơn một tỷ đô la cho các cải cách giáo dục khác nhau, bao gồm việc xây dựng thêm nhiều trường mới, các học bổng và các khoản tiền cho mượn để các học sinh giỏi có thể học lên cao hơn, những cố gắng mới trong giáo dục ngành nghề để đáp ứng những nhu cầu về nhân lực của ngành công nghiệp quốc phòng, và nhiều chương trình khác. Phản ứng này ngày nay được biết đến với tên gọi khủng hoảng Sputnik.
Gần bốn tháng sau vụ phóng Sputnik 1, Hoa Kỳ đã tiến hành phóng vệ tinh đầu tiên Explorer I. Một số vụ phóng tại Cape Canaveral đã thất bại.
Những vệ tinh đầu tiên đã được sử dụng cho các mục đích khoa học. Sputnik đã giúp cho việc xác định mật độ của thượng tầng khí quyển, và dữ liệu của Explorer I dẫn đến việc khám phá ra vành đai Van Allen bởi James Van Allen.
Vệ tinh viễn thông
Vệ tinh viễn thông đầu tiên của Mỹ, Project SCORE, được phóng vào 18 tháng 12 năm 1958, đã giúp chuyển đi lời chúc mừng Giáng sinh từ Tổng thống Dwight D. Eisenhower ra toàn cả thế giới. Các ví dụ khác của liên lạc vệ tinh sản sinh từ Cuộc đua vũ trụ bao gồm:
- 1962: Telstar: vệ tinh liên lạc "chủ động" đầu tiên (vượt đại dương)
- 1972: Anik 1: vệ tinh liên lạc nội địa đầu tiên (Canada)
- 1974: Westar: vệ tinh liên lạc nội địa đầu tiên của Mỹ
- 1976: Marisat: vệ tinh liên lạc di động đầu tiên
Hoa Kỳ đã phóng vệ tinh địa tĩnh (geosynchronous) đầu tiên, Syncom-2, vào 26 tháng 7 năm 1963. Thành công của loại vệ tinh này nghĩa là một ăngten đĩa vệ tinh đơn giản không cần phải theo dõi quỹ đạo của vệ tinh vì vệ tinh là đứng yên so với Trái Đất.
Sinh vật sống vào vũ trụ
Động vật vào vũ trụ
Ruồi giấm đã được phóng thử bởi Hoa Kỳ trên tên lửa V-2 của Đức ngày 20 tháng 2 năm 1947 và được xem là động vật đầu tiên vào vũ trụ cho việc nghiên cứu khoa học. Động vật đầu tiên vào quỹ đạo Trái Đất, con chó tên là Laika (tiếng Anh, "Barker"), du hành trong vệ tinh Sputnik 2 của Liên Xô vào năm 1957. Trong nhiều thập niên Liên Xô công bố rằng Laika sống được vài ngày trên quỹ đạo. Tài liệu công bố năm 2002 cho thấy con chó chết vì quá nóng chỉ vài giờ sau khi phóng, do hệ thống điều nhiệt bị hỏng. Vào năm 1960 hai chú chó Liên Xô khác Belka và Strelka bay vòng quanh Trái Đất và trở về an toàn. Chương trình không gian của Hoa Kỳ đã nhập khẩu vượn từ châu Phi và gửi lên ít nhất là hai con vào không gian trước khi phóng lên nhà du hành đầu tiên vào quỹ đạo. Liên Xô phóng lên rùa vào năm 1968 trên Zond 5, trở thành những động vật đầu tiên bay quanh Mặt Trăng.
Con người vào vũ trụ
Nhà du hành vũ trụ Liên Xô Yuri Alekseievich Gagarin trở thành con người đầu tiên vào vũ trụ khi ông vào quỹ đạo Trái Đất trên con tàu Vostok 1 của Liên Xô vào 12 tháng 4 1961, ngày này bây giờ trở thành một ngày lễ ở Nga và một số nước. Ông bay vòng quanh Trái Đất trong 108 phút. 23 ngày sau đó, trên phi vụ Freedom 7, Alan Shepard là người Mỹ đầu tiên bay vào không gian (nhưng chưa vào quỹ đạo Trái Đất), và John Glenn, trong Friendship 7, trở thành người Mỹ đầu tiên bay vòng quanh quỹ đạo Trái Đất, bay được 3 vòng vào ngày 20 tháng 2 năm 1962.
Ngày 11 tháng 8 và 12 tháng 8 năm 1962, Liên Xô phóng Vostok 3 và Vostok 4 cách nhau một ngày, lần đầu tiên có hai tàu vũ trụ chở người cùng bay trên quỹ đạo và tiếp cận nhau. Valentina Vladimirovna Tereshkova của Liên Xô trở thành người phụ nữ đầu tiên trong vũ trụ vào ngày 16 tháng 6 năm 1963 trên tàu Vostok 6. Sergey Pavlovich Korolyov ban đầu đã lên kế hoạch cho các phi vụ Vostok dài ngày hơn, nhưng theo sau công bố về Chương trình Apollo, Tổng bí thư Khrushchyov yêu cầu trước tiên là thêm người ở mỗi chuyến bay. Chuyến bay đầu tiên với hơn một phi hành gia là Voskhod 1, một cải tiến của tàu Vostok, bay lên vào 12 tháng 10 năm 1964 mang theo Vladimir Mikhailovich Komarov, Konstantin Petrovich Feoktistov và Boris Borisovich Yegorov. Chuyến bay này cũng là chuyến bay đầu tiên một phi hành gia không cần mặc áo phi hành gia.
Aleksei Arkhipovich Leonov, từ Voskhod 2, phóng lên bởi Liên Xô vào 18 tháng 3 năm 1965, đã tiến hành cuộc đi bộ trong vũ trụ đầu tiên. Phi vụ này gần như đã kết thúc với thảm họa; Leonov suýt nữa thì không về lại được tàu vũ trụ và, vì tên lửa đẩy lùi khai hỏa yếu, con tàu đã hạ cánh chệch khoảng 386 km (240 dặm) khỏi khu vực mục tiêu, trong vùng rừng taiga, và phi hành đoàn phải chờ hai ngày mới được tìm thấy. Vào thời điểm đó Khrushchyov rời nhiệm sở, và lãnh đạo Liên Xô mới không muốn cố gắng hạ cánh lên Mặt Trăng.
Các phi vụ lên Mặt Trăng
Mặc dù các thành công bởi cả Hoa Kỳ và Liên Xô đã đem nhiều niềm hãnh diện lớn đến cho hai quốc gia, không khí cạnh tranh của Cuộc đua vũ trụ vẫn tiếp tục cho đến khi người đầu tiên bước đi trên Mặt Trăng. Trước khi đạt được điều đó, các tàu không người lái phải thám hiểm Mặt Trăng bằng không ảnh trước và chứng tỏ là có thể hạ cánh an toàn lên đó.
Tàu thám hiểm không người lái
Theo sau thành công của Liên Xô đặt vệ tinh đầu tiên vào quỹ đạo, người Mỹ tập trung sức lực vào việc gửi một tàu thám hiểm lên Mặt Trăng. Họ gọi cố gắng đầu tiên là Chương trình Pioneer. Chương trình thám hiểm Mặt Trăng của Liên Xô đi vào hoạt động với vụ phóng Luna 1 vào 4 tháng 1 năm 1959, và Luna 1 trở thành tàu thám hiểm đầu tiên đạt đến vùng lân cận của Mặt Trăng. Tàu đầu tiên hạ cánh lên bề mặt Mặt Trăng là Luna 2, phóng lên vào 12 tháng 9 năm 1959. Thêm vào chương trình Pioneer, có thêm 3 chương trình của Mỹ: chương trình Ranger, chương trình Lunar Orbiter và chương trình Surveyor với các robot tự động, với mục tiêu những địa điểm hạ cánh cho Apollo trên Mặt Trăng.