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

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 t

KHOA VẬT LÝ



BÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đoàn Thị Vân Cao Hoàng Qui Nguyễn Thảo Ngân

Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 15 tháng 05 năm 2009

Mục lục

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 4

NỘI DUNG 5

A- ỨNG DỤNG ĐIỆN TỪ TRONG THÔNG TIN LIÊN LẠC: 5

I/ TÍN HIỆU MORSE: 5

II/ ĐIỆN THOẠI: 6

III/ WIFI: 8

1) Wifi là gì? 8

2) Nguyên tắc hoạt động: 9

3) Sóng WiFi: 9

IV/ ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG: 12

1) Tiện ích của điện thoại di động: 12

2) Nguyên tắc hoạt động: 12

3) Các Tần Số: 13

4) Sự chuyển giao (transmission): 13

5) Các Code của ĐTDĐ (Cell Phone Codes): 14

6) AMPS 17

7) Along Comes Digital 18

8) Cellular Access Technologies 19

9) Cellular Access Technologies: FDMA 19

10) Cellular Access Technologies: TDMA 20

V/ THÔNG TIN VŨ TRỤ - VỆ TINH TRUYỀN THÔNG: 20

2) Nguyên lý hoạt động: 21

3) Lịch sử phát triển: 22

B- ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG ĐIỀU TRỊ Y HỌC: 30

I/ Từ trường trị liệu: 31

1) Định nghĩa: 31

2) Tác động của từ trường lên cơ thể sống: 31

3) Tác dụng điều trị của từ trường: 31

4) Phát hiện mầm bệnh bằng từ trường quay: 32

II/ Điện di thuốc trị liệu: 34

1) Định nghĩa: 34

2) Tác dụng của điện di thuốc: 34

III/ Điện xung trị liệu: 35

1) Định nghĩa: 35

2) Tác dụng của dòng điện xung: 35

C- ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG GIAO THÔNG VẬN TẢI – TÀU ĐỆM TỪ 36

I/ Khái niệm: 36

II/ Cơ chế vận hành: 36

III/ Tiện ích: 37

IV/ Tình hình sử dụng tàu đệm từ ở các nước phát triển: 37

1) Tàu tốc hành ở Đài Loan 38

2) Eurostar ở Anh-Pháp: 38

3) AVE ở Tây Ban Nha: 39

4) ICE ở Đức: 40

5) TAV ở Ý: 41

6) Shinkansen ở Nhật: 41

7) Tàu KTX ở Hàn Quốc: 41

V/ Khuyết điểm của tàu siêu tốc:[8] 42

VI/ Hướng phát triển của tương lai:[9] 42

D- Ô NHIỄM ĐIỆN TỪ: 43

1) Định nghĩa: 43

2) Tác hại của ô nhiễm điện từ: 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 50

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 tàinóng hổi được các nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan tâm kể từ khi nó chỉ mớinhom nhen hình thành Sở dĩ hiệu ứng điện từ có tầm quan trọng trong nhận thứccủa 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 bịđiện phục vụ sinh hoạt gia đình (tivi, tủ lạnh, radio …) hầu hết chúng đều được ứngdụng từ hiệu ứng điện từ Vượt ra khỏi phạm vi gia đình, trong sản xuất côngnghiệp, có thể nói hiệu ứng điện từ chiếm một vị thế chủ chốt không thể phủ nhậntrong các máy móc thiết bị, có ý kiến cho rằng :” Hiêu ứng điện từ là trái tim củangành công nghiệp hiện đại” và thật sự “trái tim” đó vẫn luôn nhịp đập Có thể thấymột vài ứng dụng phổ quát nhất của hiệu ứng điện từ như tàu đệm từ, vệ tinh truyềnthông, 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 ngàynay là thật sư cấp bách và cần thiết, đặc biệt cho những sinh viên của các nước đangphát 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 nghệtiên tiến và hiện đại trên thế giới Bài nghiên cứu khoa này đặc biệt chú trọng cácứng dụng phổ biến nhất của hiệu ứng điện từ trong công nghiệp hiện đại cũng nhưnêu ra các hạn chế của nó, phương hướng giải quyết và những tham vọng trongtương lai Xét thấy đây là mảng kiến thức cần thiết và cập nhật cho các bạn sinhviên

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

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 đượchọc trong thời gian qua, tìm hiểu các ứng dụng thực tiễn của chúng, nhữngphát kiến đang được hình thành và những tham vọng truyền thông của loàingười

- Ý nghĩa thực tiễn: làm tài liệu tổng hợp để thuận tiện cho công việc nghiêncứu về sau

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 nhằmphục vụ việc thông tin liên lạc toàn cầu Trước khi Sputnik 1 - vệ tinh nhân tạo đầutiên 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 tinđiện báo Mã Morse dùng một chuỗi đã được chuẩn hóa gồm các phần tử dài vàngắn để biểu diễn các chữ cái, chữ số, dấu chấm, và các kí tự đặc biệt của một thôngđiệp Các phần từ ngắn và dài có thể được thể hiện bằng âm thanh, các dấu haygạch, 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 chongành 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 đểthay vào đó là một hệ thống vệ tinh

Tín hiệu có thể được chuyển tải thông qua tín hiệu radio thường xuyên bằng việcbật & tắt (sóng liên tục) một xung điện qua một cáp viễn thông, một tín hiệu cơ hayánh sáng

Để dùng cho tiếng Việt, các chữ cái đặc biệt và dấu được mã theo quy tắc:

Samuel Morse, tên đầy đủ là Samuel Finley BreeseMorse, người Mỹ, là một họa sĩ, nhà phát minh tínhiệu vô tuyến điện và bảng chữ cái mang tên ông –Tín hiệu Morse Samuel Morse sinh ngày 27 tháng 4năm 1791 ở Charlestown, Massachusetts Ông mấtngày 2 tháng 4 năm 1872 ở Thành phố New York.

Sơ lược t iểu sử

27 tháng 4 năm 1791, sinh ra ở Charlestown (gầnBoston, Massachusetts)

1811, nhận bằng tốt nghiệp sau khi học tại Đại họcYale, (Connecticut), ông làm việc tại một nhà xuất bản ở Boston, từ đây ông chuyêntâm 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 cáivới 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 bộphim về nó Đầu tiên chúng ta hãy cũng nhau tìm hiểu nguyên lý hoạt động của điệnthoại Khi chúng ta nói thì không khí làm cho các dây thanh âm trong cổ họngchúng ta rung lên, những giao động này đã truyền vào các phân tử của không khítức là những sóng âm thanh phát ra từ mồm chúng ta đã tạo ra các giao động của

không khí Khi những sóng âm thanh đó chạm vào màng đàn hồi trong ống nói thìchúng sẽ làm cho cái màng đó rung với tần số giống như các rung động của cácphần tử không khí, những giao động này đã chuyền qua đường dây điện thoại cáctín hiệu hình sóng và dẫn đến những rung động của màng điện thoại ở đầu dây đằngkia Màng đàn hồi sẽ tạo ra sóng trong không khí giống như những sóng đã đượcgửi vào ống nói khi những sóng này đến tai người nghe ở đầu dây đằng kia giốngnhư 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 2/6/1875ông 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 TomátUytson thì truyền đi ở phòng bên cạnh, người trợ lý đã giật thanh thép để cho nórung lên và tạo ra những âm thanh leng keng, bỗng dưng ông Bell chạy sang phòngcủa người trợ lý và hét toáng lên hãy cho tôi xem anh đang làm gì đấy Ông đã nhậnthấy rằng các thanh thép nhỏ khi rung ở phía trên nam châm thì sẽ tạo ra các dòngđiện biến thiên chạy qua dây dẫn Chính điều đó đã tạo ra những rung động của cácthanh kim loại trong phòng của ông Bell và các âm thanh leng keng Ngày hôm sauchiếc điện thoại đầu tiên đã ra đời và những âm thanh đã được truyền qua dây điệnthoại 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 cóthể 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, tínhiệu 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 đểphục vụ chiến tranh

Tuy nhiên, ngoài phương tiện điện thoại dần được hoàn thiện cho đến ngàynay thì việc sử dụng tin hiệu Morse để thông tin vẫn còn nhiều cập rập Đến ngày 4tháng 10 năm 1957, Khi Liên Bang Xô Viết thông qua tên lửa R-7 phóng thành

công lên quỹ đạo vệ tinh nhân tạo đầu tiên của nhân loại - Sputnik 1 đã tạo ra mộtbước 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 lànhà viết truyện khoa học giả tưởng Arthur C Clarke vào năm 1945 Ông đã nghiêncứu về cách phóng các vệ tinh này, quỹ đạo của chúng và nhiều khía cạnh khác choviệc 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, chiphối toàn bộ hệ thống thông tin liên lạc trên địa cầu Dưới đây, chúng ta sẽ đi tìmhiểu một số phương tiện hiện đại và đang được ứng dụng rộng khắp

Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical andElectronics Engineers) Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuậtkhác 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 dẫntối đa 11Mbps; Chuẩn 802.11g, tốc độ truyền dẫn tối đa 54Mbps

Nhiều người vẫn cho rằng Wi-Fi là từ viết tắt của “ Wireless Fidelity” TheoPhill Belanger, một trong những thành viên sáng lập hiệp hội Wi-Fi (Wi-FiAlliance), Wi-Fi không phải thuật ngữ viết tắt của cụm từ nào cả Nó không hề cónghĩa 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-FiAlliance), đã thuê Interbrand thiết kế thương hiệu và logo để nhấn mạnh khả năngtương tác lẫn nhau và khuếch trương công nghệ Do đó họ cần một cái gì đó dễ nắmbắt hơn thuật ngữ “IEEE 802.11b Direct Sequence”

Một số đồng nghiệp trong nhóm cảm thấy không hài lòng Họ không thểtưởng 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 vềtrong 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 tínhchuyển đổi dữ liệu sang tín hiệu vô tuyến và phát những tín hiệu này đi bằngmột ăng-ten

 Thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã chúng Nó gởithông 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

3) Sóng WiFi:

Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử dụng chothiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác Nó có thể chuyển và nhậnsóng 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 truyềnhình 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 rẻtiền nhất, và nó trở thành ít phổ biến hơn so với các chuẩn khác 802.11b phát tínhiệu 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 chuẩn802.11b, 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 hóahiệu quả hơn

Chuẩn 802.11a phát ở tần số 5 GHz và có thể đạt đến 54 megabit/ giây Nó cũng sửdụng mã OFDM Những chuẩn mới hơn sau này như 802.11n còn nhanh hơn chuẩn802.11a, 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 khácnhau 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 xáchtay hay để bàn hiện đại Hoặc được thiết kế ở dạng để cắm vào khe PC card hoặccổng 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 khuvực

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 Cócác thiết bị gia tăng hoặc lặp lại độ phủ sóng để làm tăng diện tích phủ sóng củarouter Nhiều router có có thể sử dụng hơn một chuẩn 802.11 Hầu hết các routerđều có một giao diện sử dụng dạng web cho phép thay đổi cấu hình như: tên của hệthống mạng, kênh router sử dụng (hầu hết các router mặc định sử dụng kênh 6, tuynhiên có thể chuyển kênh để tránh nhiễu với nguồn phát sóng lân cận nằm cùngkênh), 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 128bit Mã hóa 128 bit an toàn hơn Những ai muốn sử dụng mạng đã được kích hoạtWEP 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 phầncủa 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 nhậpbằng một mật khẩu Hầu hết các điểm truy cập không dây công cộng hoặc là mởhoàn toàn hoặc bảo mật bằng WPA hay WEP 128 bit

* Media Access Control (MAC) bảo mật bằng cách lọc địa chỉ của máy tính Nókhông dùng mật khẩu đối với người sử dụng, nó căn cứ vào phần cứng vật lý củamáy tính Mỗi một máy tính đều có riêng một địa chỉ MAC độc nhất Việc lọc địachỉ MAC chỉ cho phép những máy đã đăng ký mới được quyền truy cập mạng Cầnđăng 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 chứcnăng 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 thuGPS(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 chiếcradio—một chiếc radio cực kì tinh vi Điện thoại được phát minh bởi nhà bác họcAlexander Graham Bell vào năm 1876, và liên lạc không dây đã đi theo căn nguyêncủa nó để đi đến phát minh Radio của Nikolai Tesla vào năm 1880 ( chính thứcđược công bố năm 1894 bởi một người Ý tên là Guglielmo Marconi ) Đó chỉ làđiều 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 dùngliên lạc di động đã đặt những chiếc máy truyền tin ( radio Telephones) trên xe ô tôcủa họ Trong hệ thống máy truyền tin này, có một cột ăng ten trung tâm cho mỗithành phố, và khoảng chừng 25 kênh có thể dùng trên cột ăng ten đó Việc dùng ăngten trung tâm này yêu cầu chiếc điện thoại trong ô tô của bạn cần một máy phátmạnh—có khả năng truyền tín hiệu với khoảng cách 40 đến 50 dặm ( khoảng 70km) Điều đó cũng có nghĩa là không có nhiều người có khả năng sử dụng loại màytruyềnh 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 chophép mở rộng việc sử dụng lại tần số ra toàn thành phố, do vậy hàng triệu người cóthể 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 vàkhông 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(duplexchannel )—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 trangsau )

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 trênĐTDĐ 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 lượngcuộc 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 vàcác công nghệ cho ĐTDĐ KTS khác )

4) Sự chuyển giao (transmission):

ĐTDĐ có một máy phát công suất thấp(low-power transmitters ) trongchúng Rất nhiều loại ĐTDĐ mang 2 tín hiệu cường độ: 0.6 Watt và 3 Watt (trongkhi hầu hết các radio CB đều truyền ở mức 4 Watt) Trạm cơ sở cũng truyền ở mứccông 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 ôcủa nó ngăn không cho ĐTDĐ đi quá xa so với những ô đó Vì vậy, trong hình vẽ ởtrên, cả 2 ô màu hồng có thể dùng lại chung 56 tần số(reuse the same 56frequencies) 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 yêucầu đối với pin sẽ thấp Công suất thấp nghĩa là pin nhỏ, và đó chính là điều làmcho 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 trongmột thành phố bất kể nó to hay nhỏ Một thành phố rộng đặc trưng có thể có hàngtrăm cột phát(towers) Nhưng vì có quá nhiều người sử dụng ĐTDĐ , cho nên giáthành mà mỗi người dùng phải trả vẫn rất rẻ Mỗi carrier trong mỗi thành phố cũngchạy vận hành một cơ quan trung tâm gọi là MTSO(Mobile Telephone SwitchingOffice) 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 ĐTDĐcủa 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 bậtmáy 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 ngoàivùng 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 ởtrong máy Nếu các SID thích hợp với nhau chiếc điện thoại hiểu rằng Ô nó đangliên kết thuộc một phần của hệ thống chủ của nó(home system)

Cùng với SID, ĐTDĐ truyền một yêu cầu đăng kí(registration request), vàMTSO giữ lại dấu vết vị trí của chiếc ĐTDĐ của bạn trong database—bằng cáchnày, 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 đểxem bạn đang ở ô nào

MTSO lấy một cặp tần số mà ĐTDĐ sẽ sử dụng trong ô đó để thực hiện cuộcgọi

MTSO liên kết với điện thoại của bạn thông qua qua kênh điều khiển nhờvậy 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-wayradio

Khi bạn ra đến rìa của ô bạn đang ở, trạm cơ sở của ĐTDĐ của bạn sẽ thôngbáo rằng độ lớn của sóng(signal strength ) đang giảm Ngược lại, trạm cơ sở ở ô màbạn đang tiến tới thì lại thấy rằng cột sóng của bạn đang tăng Hai trạm cơ sở này làngang hàng nhau thông qua MTSO, và tại vài điểm nhất định, ĐTDĐ của bạn thutín 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 hóatrong ĐTDĐ của bạn, thì ĐTDĐ sẽ biết đó nghĩa là roaming MTSO của các ô màbạn đang roaming sẽ liên hệ với MTSO ở hệ thông chủ của bạn, hệ thống này sẽkiểm tra database để xác định SID nào mà máy bạn đang sử dụng Hệ thống chủ củabạn 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 mộtchiếc 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 bịhalf-duplex.Điều đó nghĩa là 2 người giao thiệp trên một CB radio sử dụng cùngmột tần số, nên trong một thời điểm thì chỉ một người có thể nói.Trong khi đó mộtchiếc ĐTDĐ là một thiết bị full-duplex Điều đó nghĩa là bạn sử dụng một tần số đểnói và một tần số riêng biệt để nghe Và do đó cả hai người có thể nói chuyện vớinhau trong cùng một lúc

Channels(các kênh) – Một chiếc điện đài xách tay thường có một kênh, vàmột chiếc CB radio thì có 40 kênh Trong khi đó một chiếc ĐTDĐ thì có thể giaothiệp 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 1dặm(1.6 km) và dùng một máy phát công suất 0.25 watt Một CB radio, vì có côngsuất 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 thểchuyển giữa các vùng đó khi nó di chuyển Các ô giúp cho ĐTDĐ có bán kính sửdụng không thể tin được Nhiều người sử dụng ĐTDĐ có thể chạy ô tô xa hàng 100dặm 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 làmột trong những thiết bị phức tạp nhất mà con người tiếp xúc hàng ngày ĐTDĐKTS 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

- Bộ sử lý tín hiệu digital là một bộ sử lý kĩ thuật cao được thiết kế để thực hiện cácphép toán tín hiệu ở tốc độ cao

-Bộ vi sử lý (microprocessor) sử lý mọi công việc dùng cho bàn phím và màn hìnhhiển thị, ra lệnh và điều khiển tín hiệu với trạm cơ sở đồng thời phối hợp nhữngphần 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 dẫnđiện thoại) Tần số Radio và phần năng lượng (radio frequency (RF) and powersection )có chức năng điều hành công suất, sạc pin và tất nhiên cả giao dịch vớihàng trăm kênh FM Cuối cùng, máy khuếch đại tần số Radio(RF amplifiers ) xử lýtín 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 vàtrình duyệt Web

Vài loại ĐTDĐ lưu trữ nhưng thông tin đích xác nào đó như code của SID vàMIN, 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 đượcchúng 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)

Tất cả những điều trên thật kì diệu—cái chỉ trong vòng 30 năm trước thôi cóthể chiếm diện tích của cả một tầng của một tòa nhà – còn ngày nay nó được tạo ratrên 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 nhậnbởi FCC(Federal Communications Commission) và lần đầu tiên được sử dụng tạiChicago AMPS sử dụng một vùng tần số giữa 824MHz và 894 MHz Để khuyếnkhích cạnh tranh và giữ giá thành, chín phủ Mĩ yêu cầu sự có mặt của 2 carrier tạimọi thị trường và được biết với cái tên carrier A và carrier B Một trong nhữngCarrier thường là Carrier trao đổi địa phương(local-exchange carrier -LEC), mộtcách nói lái là công ty điện thoại địa phương.( a fancy way of saying the local phonecompany.)

Carrier A và B mỗi cái đều ấn định là 832 tần số: 790 cho âm thanh và 42cho dữ liệu Một cặp tần số( một cho truyền và một cho nhận ) được sử dụng để tạonên một kênh Các tần số được sử dụng trong kênh âm thanh analog thường có độrộng là 30kHz – 30kHz được chọn là size chuẩn vì so sánh với điện thoại có dây nócho 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 21kênh 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 PhoneService) được tích hợp một số công nghệ KTS cho phép hệ thông có thể mang gấp 3lần số cuộc gọi so với version gốc Mặc dù nó sử dụng công nghệ KTS, nó vẫnđược xem là analog AMPS và NAMPS chỉ được thực hiện trên dải 800 MHz vàkhông phục vụ rất nhiều những đặc trưng mà ở ĐTDĐ KTS có như E-mail và trìnhduyệt Web

7) Along Comes Digital

ĐTDĐ KTS cũng sử dụng công nghệ radio như ở ĐTDĐ analog, nhưng ởcách khác nhau Hệ thống analog không thể sử dụng hoàn toàn tín hiệu giữa ĐTDĐ

và mạng di động – tín hiệu analog không thể bị nén và thao tác dễ dàng như đối vớimột tín hiệu KTS thật sự Đó là lý do tại sao rất nhiều công ty về dây dẫn đã chuyểnsang làm về kĩ thuật số- và do đó họ có thể tích hợp nhiều kênh hơn trong dải tầnđược 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) vàsau đó nén chúng lại Việc nén cho phép 3 đến 10 cuộc gọi KTS chỉ chiếm mộtkhông 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 tinanalog 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 khảnăng 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 dànghiểu được cách chúng hoạt động bằng một việc đơn giản là phân tích tên gọi củachúng 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 mộttần số định rõ CDMA đặt 1 code duy nhất cho mỗi cuộc gọi và trải dài nó trênnhững tần số có thể sử dụng

Phần cuối của mỗi tên là Multiple access Nó đơn giản chỉ có nghĩa là hơnmột 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 42cho dữ liệu Một cặp tần số( một cho truyền và một cho nhận ) được sử dụng để tạonên một kênh Các tần số được sử dụng trong kênh âm thanh analog thường có độrộng là 30kHz – 30kHz được chọn là size chuẩn vì so sánh với điện thoại có dây nócho một âm thanh chất lượng hơn

9) Cellular Access Technologies: FDMA

FDMA tách các hình ảnh/phổ(spectrum ) thành những kênh âm thanh riêngbiệt bằng cách chia

Nó thành các dải băng tần chuẩn(uniform chunks of bandwidth) Để hiểu rõhơn 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, nhưngFDMA không được coi như là một phương pháp hiệu quả cho sự truyền tín hiệuKTS

10)Cellular Access Technologies: TDMA

TDMA là phương pháp thâm nhập được sử dụng bởi Khối liên minh côngnghiệp 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 bềrộng 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 hộithoại lấy của radio 1/3 thời gian Điều đó là có thể bởi vì dữ liệu âm thanh đã đượcchuyển thành thông tin KTS thì được nén sao cho nó ngốn ít không gian truyền phátnhất, một điều rất quan trọng Vì vậy TDMA có gấp 3 lần dung lượng của một hệthống 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)

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 mụcđích 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, chỉcần có 3 hoặc 4 vệ tinh ở cùng độ cao lớn hơn bán kính Trái Đất đã có thể phủ sóngtoàn 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 TrạmPleumeur – Bodou ở bờ biển Côtes d’armor của Pháp tiếp nhận hình ảnh đầu tiêngửi đi từ trạm Andover của Mỹ ở vùng Maine và được truyền trực tiếp thông qua vệtinh Telstar 1 do NASA (Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ) đưa lên quỹ đạo ngàyhôm trước đó Ngày 23 tháng 7 tiếp theo, tiến hành thử nghiệm hệ truyền hình ThếGiới (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 tinhnhư vậy gọi là vệ tinh địa tĩnh.Các vệ tinh địa tĩnh cho phép thực hiện việc thong tinliên 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 thểnước nào muốn phóng bao nhiêu vệ tinh cũng được, mà bầu trời quanh Trái Đất dãđược các ông ước quốc tế phân chia, mỗi nước chỉ được phóng vệ tinh viễn thongvới tọa độ trong một giới hạn nhất định Hệ thống vệ tinh trên toàn Thế Giới phục

vụ thông tin liên lạc ngày cành hoàn chỉnh, cho nên mọi sự kiện trên Thế Giới đượcthong tin rất kịp thời, từ các tai nạn giao thong, động đất, song thần, bão lụt đếnhoạt động vui chơi giả trí như bong đá, thể thao, hòa nhạc cùng các hoạt động chínhtrị, quân sự ở khắp mọi nơi trên Thế Giới đều được thong tin cập nhật Nhờ hệthống 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 antenđĩa từ một trạm trên mặt đất sẽ được một vệ tinh thu và phát lại cho một trạm kháctrên mặt đất ở khoảng cách hàng ngàn kilomet, rồi lại được phát lên một vệ tinhkhác cho đến trạm gần người nghe nhất, trạm này truyền tín hiệu đến điện thoại bỏtúi Nhờ vậy, với chiếc điện thoại di động, đang ở bất cứ nơi nào cũng có thể nóichuyện 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 tinliên 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 viếttruyện khoa học giả tưởng Arthur C Clarke vào năm 1945 Ông đã nghiên cứu vềcách phóng các vệ tinh này, quỹ đạo của chúng và nhiều khía cạnh khác cho việcthành 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 lênngày 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 vềmột Tàu vũ trụ Thực nghiệm bay quanh Trái Đất, "Một thiết bị vệ tinh với nhữngcông cụ được chờ đợi sẽ làm một trong những công cụ khoa học mạnh mẽ nhất củathế kỷ 20 Thành công của tàu vũ trụ vệ tinh có thể mang lại những tiếng vang cóthể 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 tênlửa V-2 bắt được của Đức để đo lường tại tầng cao của khí quyển Trước giai đoạnnày, các nhà khoa học đã sử dụng các khinh khí cầu có thể lên cao 30 km và cácsóng radio để nghiên cứu tầng điện ly Từ 1946 đến 1952, nghiên cứu tầng cao củakhí 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: từquyển, vành đai bức xạ Van Allen.)

Hoa Kỳ đã cân nhắc việc phóng các vệ tinh lên quỹ đạo từ năm 1945 dưới sự chỉhuy của Văn phòng Hàng không thuộc Hải quân Hoa Kỳ Các dự án RAND củaKhông quân Hoa Kỳ cuối cùng đã cho phép dự án trên hoạt động, nhưng không tinrằng 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 Khôngquân và Hải quân Hoa Kỳ cùng làm việc về Dự án Tàu vũ trụ trong Quỹ đạo, liênquan tới việc sử dụng tên lửa Jupiter C để phóng một vệ tinh nhỏ gọi là Explorer 1vào ngày 31 tháng 1 năm 1958

Ngày 29 tháng 7 năm 1955, Nhà trắng thông báo rằng Hoa Kỳ dự định phóngcác 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 vàvào ngày 4 tháng 10 năm 1957 Sputnik I được phóng lên quỹ đạo, khởi đầu cuộcchạy 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 vàV- 2 khiến cho các nhà khoa học nghĩ đến việc áp dụng phương tiện này vào việckhảo 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

đo áp suất, nhiệt độ và độ ẩm của không khí Kế tiếp loại hỏa tiễn Deacon là loạiAerobee, 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 nhữngyếu tố trong một vài phút, thêm vào đó rất nhiều dụng cụ đo lường bị thất lạc vì rơixuống biển hay xuống các rừng núi Các khuyết điểm này khiến cho các nhà khoahọc nghĩ đến việc dùng một vệ tinh luôn luôn bay chung quanh địa cầu và liên tụcgửi 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 cũngnhư về các vẩn thạch

Vào năm 1954, Hội Nghị Quốc Tế Liên Hiệp Khoa Học quyết định rằng cácchương 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 Kỳtuyên 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 Họcnói 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 trọnglượng lớn hơn Nhưng giới khoa học đã không quan tâm đến lời rêu rao đó và pheTây Phương coi đây là một lời tuyên truyền Đến ngày 4 tháng 10 năm 1957, mộttháng trước khi vệ tinh Vanguard được sẵn sàng phóng đi, Liên Xô đã đặt vào quỹđạo của trái đất vệ tinh Sputnik I và mở đầu một kỷ nguyên mới: “Kỷ Nguyên LiênHành 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 sựgian trá Nhưng vệ tinh “Sputnik” (Mặt Trăng nhỏ) nặng 145 kilô và có trọng lượnghữu ích 85.4 kilô vẫn bay đều chung quanh trái đất mãi tới ngày 4 tháng 1 năm1958

Trong khi Thế Giới còn đang tranh luận về vệ tinh của Liên Xô thì Tiến SĩAnatol A Blagonravov lại báo trước việc phóng hỏa tiễn có mang một vệ tinh thứhai Rồi vệ tinh Sputnik II được đặt vào quỹ đạo của trái đất vào ngày 3 tháng 11năm 1957 Trong lần viếng thăm Hoa Kỳ, Tiến Sĩ Blagonravov còn trình bày sựquan trọng của chiếc vệ tinh mới này Đối với Sputnik II, mọi người kinh ngạc vềtrong 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 tinhSputnik 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 làmtổn thương danh dự của Hoa Kỳ Vì uy tín quốc gia, người Mỹ quyết định lấy lạidanh 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 hyvọng của Hoa Kỳ Các kỹ thuật gia của Hải Quân phụ trách chương trình Vanguardlại bắt tay vào việc phóng hỏa tiễn lần thứ hai Ngày 22 tháng 1 năm 1958 hồi 21giờ, lệnh khai hỏa bắt đầu nhưng vì trở ngại kỹ thuật, công cuộc này phải hoãn tới