อวกาศ
อวกาศ หมายถึงพื้นที่บนท้องฟ้าเหนือพื้นโลกขึ้นไป 200 กิโลเมตร (อ้างอิงจาก ESA : European Space Agency) ซึ่งพ้นจากชั้นบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลกของเราเอาไว้ครับ
ในอวกาศไม่มีอากาศที่สามารถกระเจิงแสงอาทิตย์ (Scattering of light) ให้เรามองเห็นเป็นสีน้ำเงินเหมือนในเขตบรรยากาศของโลกได้ ในอวกาศนั้นจึงมืดมิดเป็นสีดำที่เต็มไปด้วยแสงจากดาวฤกษ์นับล้าน ๆ ดวงในเอกภพ สภาพสุญญากาศในอวกาศทำให้เราไม่สามารถพูดคุยกันได้ เพราะว่าคลื่นเสียงไม่สามารถเดินทางในสุญญากาศได้
ก่อนหน้านี้เรามักคิดว่าอวกาศคือความว่างเปล่า แต่ในความเป็นจริงแล้ว ช่องว่างในระหว่างดวงดาวมากมายในอวกาศนั้นกลับเต็มไปด้วยฝุ่นและแก๊สจำนวนมากครับ แม้แต่ส่วนที่ว่างที่สุดก็ยังเต็มไปด้วยอะตอมและโมเลกุลต่าง ๆ รวมถึงรังสีต่าง ๆ ที่เป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศ ตัวอย่างเช่น รังสีอินฟราเรดและอัลตร้าไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ รังสีเอ็กซ์ รังสีแกมมา รังสีคอสมิก นอกจากนี้ยังมีอนุภาคต่าง ๆ ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสงอีกด้วย
ทำไมต้องสำรวจอวกาศ?
ก็เพราะธรรมชาติของมนุษย์ทุกคน ย่อมมีความอยากรู้อยากเห็น อยากรู้เรื่องราวของสิ่งต่าง ๆ รอบตัว อยากรู้อดีตและอนาคตของตัวเอง การคาดเดาเรื่องราวของตัวเรานี้ เราอาจคาดเดาได้จากประสบการณ์ การเรียนรู้ การสังเกตคนอื่นที่อยู่รอบตัวเรา แล้วนำมาอนุมานได้ว่าตัวเราเคยเป็นอย่างไรและอนาคตจะเป็นอย่างไร ซึ่งการเรียนรู้ความเป็นมาและเป็นไปของโลกก็เช่นเดียวกันครับ เมื่อไม่มีใครเกิดมาทันเห็นการกำเนิดโลก มนุษย์เราจึงต้องศึกษาและเรียนรู้โลกของเรา จากการเปลี่ยนแปลงของดวงดาวดวงอื่น ๆ เพื่อนำมาเปรียบเทียบกับโลกว่ากำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร และในอนาคตจะเป็นอย่างไรต่อไปครับ
ยุคแห่งการบุกเลิกอวกาศ
การส่งดาวเทียมสปุตนิก 1 (Sputnik 1) เมื่อปี พ.ศ.2500 ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลก และเป็นยานอวกาศลำแรกในโครงการสปุตนิก ดำเนินการโดยสหภาพโซเวียต (รัสเซียขณะนั้น) นับเป็นยุคบุกเบิกสู่การแข่งขันทางอวกาศ โดยในช่วงตลอด 50 กว่าปีที่ผ่านมา มนุษย์มีการพัฒนาความรู้ เทคโนโลยี และนวัตกรรมทางอวกาศอย่างต่อเนื่อง แต่ในช่วงหลังนั้น การสำรวจอวกาศไม่ใช่การสำรวจเพื่อแข่งขันและชิงความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยีอวกาศ แต่เป็นความร่วมมือระดับนานาชาติเพื่อร่วมสำรวจอวกาศ เช่นการสร้างสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station : ISS) และสั่งสมองค์ความรู้เกี่ยวกับอวกาศและดาราศาสตร์ อันจะเป็นประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติในอนาคต เช่น การสื่อสารผ่านดาวเทียม การสำรวจทรัพยากรโลก เป็นต้น
จรวด (Rocket)
การเดินทางสำรวจอวกาศนั้น ส่วนสำคัญที่ทำให้การส่งดาวเทียมหรือยานสำรวจอวกาศทะยานพ้นเขตแรงดึงดูดของโลกและเดินทางออกสู่ห้วงอวกาศได้ก็คือ “จรวด” ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในการนำยานอวกาศ ดาวเทียม หรืออุปกรณ์ประเภทอื่น ๆ ขึ้นสู่อวกาศ การจะขึ้นไปสู่อวกาศได้นั้นจรวดจะต้องมีแรงขับเคลื่อนสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลกก่อนที่จะเคลื่อนที่เข้าสู่วงโคจรของโลกหรือเคลื่อนที่ออกสู่อวกาศ
จรวด ทำงานตามกฎของนิวตันข้อที่ 3 ที่กล่าวไว้ว่า “แรงกิริยา = แรงปฏิกิริยา” โดยจรวดจะปล่อยแก๊สร้อนออกทางท่อท้ายด้านล่าง (แรงกิริยา) ทำให้จรวดเคลื่อนที่ขึ้นไปด้านบน (แรงปฏิกิริยา)
สิ่งสำคัญที่ทำให้จรวดมีแรงขับเคลื่อนได้ คือ เชื้อเพลิง ซึ่งความหมายของเชื้อเพลิงในที่นี้ไม่ใช่เชื้อเพลิงปกติที่เราใช้กับเครื่องยนต์ทั่วไป แต่หมายรวมถึงทั้งเชื้อเพลิงและอ๊อกซิเจนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวอ็อกซิไดซ์ การสันดาปในเครื่องยนต์ทั่วไปจะใช้ออกซิเจนที่อยู่ในอากาศรอบ ๆ เครื่องยนต์ แต่ในกรณีของจรวด จะต้องมีถังบรรจุออกซิเจนติดไปกับจรวดด้วย เนื่องจากในอวกาศไม่มีอากาศซึ่งเป็นแหล่งออกซิเจน
เราสามารถจำแนกประเภทจรวดออกเป็น 2 ประเภท ตามชนิดของเชื้อเพลิง ดังนี้ครับ
– จรวดเชื้อเพลิงแข็ง (Solid-propellant rocket)
เชื้อเพลิงที่ใช้เป็นแท่งเชื้อเพลิงแข็งซึ่งเป็นสารประกอบของไฮโดรเจนและคาร์บอน ส่วนตัวออกซิไดส์ เป็นสารประกอบออกซิเจน จรวดมีโครงสร้างไม่ซับซ้อน ตรงกลางจะเป็นช่องว่างซึ่งเป็นพื้นผิวส่วนที่เผาไหม้ เมื่อเชื้อเพลิงเกิดการเผาไหม้ขึ้นแล้วจะไม่สามารถหยุดได้จนกว่าเชื้อเพลิงจะถูกเผาไหม้หมด
– จรวดเชื้อเพลิงเหลว (Liquid-propellant rocket)
เชื้อเพลิงที่ใช้คือ เคโรซีน (kerosene) หรือไฮโดรเจนเหลว ส่วนตัวออกซิไดซ์คือออกซิเจนเหลว จรวดประเภทนี้เป็นจรวดที่มีโครงสร้างซับซ้อนเพราะจำเป็นต้องมีถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว และถังเก็บออกซิเจนเหลวแยกออกจากกันและเพื่อให้การเผาไหม้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย จึงต้องมีท่อและปั๊มเพื่อลำเลียงเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ จรวดเชื้อเพลิงเหลวสามารถควบคุมปริมาณการไหม้และปรับทิศทางของกระแสแก๊สได้
อวกาศ หมายถึงพื้นที่บนท้องฟ้าเหนือพื้นโลกขึ้นไป 200 กิโลเมตร (อ้างอิงจาก ESA : European Space Agency) ซึ่งพ้นจากชั้นบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลกของเราเอาไว้ครับ
ในอวกาศไม่มีอากาศที่สามารถกระเจิงแสงอาทิตย์ (Scattering of light) ให้เรามองเห็นเป็นสีน้ำเงินเหมือนในเขตบรรยากาศของโลกได้ ในอวกาศนั้นจึงมืดมิดเป็นสีดำที่เต็มไปด้วยแสงจากดาวฤกษ์นับล้าน ๆ ดวงในเอกภพ สภาพสุญญากาศในอวกาศทำให้เราไม่สามารถพูดคุยกันได้ เพราะว่าคลื่นเสียงไม่สามารถเดินทางในสุญญากาศได้
ก่อนหน้านี้เรามักคิดว่าอวกาศคือความว่างเปล่า แต่ในความเป็นจริงแล้ว ช่องว่างในระหว่างดวงดาวมากมายในอวกาศนั้นกลับเต็มไปด้วยฝุ่นและแก๊สจำนวนมากครับ แม้แต่ส่วนที่ว่างที่สุดก็ยังเต็มไปด้วยอะตอมและโมเลกุลต่าง ๆ รวมถึงรังสีต่าง ๆ ที่เป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศ ตัวอย่างเช่น รังสีอินฟราเรดและอัลตร้าไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ รังสีเอ็กซ์ รังสีแกมมา รังสีคอสมิก นอกจากนี้ยังมีอนุภาคต่าง ๆ ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสงอีกด้วย
ทำไมต้องสำรวจอวกาศ?
ก็เพราะธรรมชาติของมนุษย์ทุกคน ย่อมมีความอยากรู้อยากเห็น อยากรู้เรื่องราวของสิ่งต่าง ๆ รอบตัว อยากรู้อดีตและอนาคตของตัวเอง การคาดเดาเรื่องราวของตัวเรานี้ เราอาจคาดเดาได้จากประสบการณ์ การเรียนรู้ การสังเกตคนอื่นที่อยู่รอบตัวเรา แล้วนำมาอนุมานได้ว่าตัวเราเคยเป็นอย่างไรและอนาคตจะเป็นอย่างไร ซึ่งการเรียนรู้ความเป็นมาและเป็นไปของโลกก็เช่นเดียวกันครับ เมื่อไม่มีใครเกิดมาทันเห็นการกำเนิดโลก มนุษย์เราจึงต้องศึกษาและเรียนรู้โลกของเรา จากการเปลี่ยนแปลงของดวงดาวดวงอื่น ๆ เพื่อนำมาเปรียบเทียบกับโลกว่ากำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร และในอนาคตจะเป็นอย่างไรต่อไปครับ
ยุคแห่งการบุกเลิกอวกาศ
จรวด (Rocket)
การเดินทางสำรวจอวกาศนั้น ส่วนสำคัญที่ทำให้การส่งดาวเทียมหรือยานสำรวจอวกาศทะยานพ้นเขตแรงดึงดูดของโลกและเดินทางออกสู่ห้วงอวกาศได้ก็คือ “จรวด” ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในการนำยานอวกาศ ดาวเทียม หรืออุปกรณ์ประเภทอื่น ๆ ขึ้นสู่อวกาศ การจะขึ้นไปสู่อวกาศได้นั้นจรวดจะต้องมีแรงขับเคลื่อนสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลกก่อนที่จะเคลื่อนที่เข้าสู่วงโคจรของโลกหรือเคลื่อนที่ออกสู่อวกาศ
จรวด ทำงานตามกฎของนิวตันข้อที่ 3 ที่กล่าวไว้ว่า “แรงกิริยา = แรงปฏิกิริยา” โดยจรวดจะปล่อยแก๊สร้อนออกทางท่อท้ายด้านล่าง (แรงกิริยา) ทำให้จรวดเคลื่อนที่ขึ้นไปด้านบน (แรงปฏิกิริยา)
สิ่งสำคัญที่ทำให้จรวดมีแรงขับเคลื่อนได้ คือ เชื้อเพลิง ซึ่งความหมายของเชื้อเพลิงในที่นี้ไม่ใช่เชื้อเพลิงปกติที่เราใช้กับเครื่องยนต์ทั่วไป แต่หมายรวมถึงทั้งเชื้อเพลิงและอ๊อกซิเจนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวอ็อกซิไดซ์ การสันดาปในเครื่องยนต์ทั่วไปจะใช้ออกซิเจนที่อยู่ในอากาศรอบ ๆ เครื่องยนต์ แต่ในกรณีของจรวด จะต้องมีถังบรรจุออกซิเจนติดไปกับจรวดด้วย เนื่องจากในอวกาศไม่มีอากาศซึ่งเป็นแหล่งออกซิเจน
เราสามารถจำแนกประเภทจรวดออกเป็น 2 ประเภท ตามชนิดของเชื้อเพลิง ดังนี้ครับ
– จรวดเชื้อเพลิงแข็ง (Solid-propellant rocket)
เชื้อเพลิงที่ใช้เป็นแท่งเชื้อเพลิงแข็งซึ่งเป็นสารประกอบของไฮโดรเจนและคาร์บอน ส่วนตัวออกซิไดส์ เป็นสารประกอบออกซิเจน จรวดมีโครงสร้างไม่ซับซ้อน ตรงกลางจะเป็นช่องว่างซึ่งเป็นพื้นผิวส่วนที่เผาไหม้ เมื่อเชื้อเพลิงเกิดการเผาไหม้ขึ้นแล้วจะไม่สามารถหยุดได้จนกว่าเชื้อเพลิงจะถูกเผาไหม้หมด
– จรวดเชื้อเพลิงเหลว (Liquid-propellant rocket)
เชื้อเพลิงที่ใช้คือ เคโรซีน (kerosene) หรือไฮโดรเจนเหลว ส่วนตัวออกซิไดซ์คือออกซิเจนเหลว จรวดประเภทนี้เป็นจรวดที่มีโครงสร้างซับซ้อนเพราะจำเป็นต้องมีถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว และถังเก็บออกซิเจนเหลวแยกออกจากกันและเพื่อให้การเผาไหม้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย จึงต้องมีท่อและปั๊มเพื่อลำเลียงเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ จรวดเชื้อเพลิงเหลวสามารถควบคุมปริมาณการไหม้และปรับทิศทางของกระแสแก๊สได้
ยานอวกาศ
ยานอวกาศ (Spacecraft) หมายถึง ยานพาหนะที่นำมนุษย์หรืออุปกรณ์อัตโนมัติขึ้นไปสู่อวกาศ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสำรวจโลกหรือเดินทางไปยังดาวดวงอื่น ยานอวกาศมี 2 ประเภท คือ ยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม และยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ควบคุม
ยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม (Manned Spacecraft) มีขนาดใหญ่ เพราะต้องมีปริมาตรพอที่มนุษย์อยู่อาศัยได้ และยังต้องบรรทุกปัจจััยต่างๆ ที่มนุษย์ต้องการ เช่น อากาศ อาหาร และเครื่องอำนวยความสะดวกในการยังชีพ เช่น เตียงนอน ห้องน้ำ ดังนั้นยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมจึงมีมวลมาก การขับดันยานอวกาศที่มีมวลมากให้มีอัตราเร่งสูงจำเป็นต้องใช้จรวดที่บรรทุกเชื้อเพลิงจำนวนมาก ซึ่งทำให้มีค่าใช้จ่ายสูงมาก ยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมได้แก่ ยานอะพอลโล (Apollo) ซึ่งนำมนุษย์ไปยังดวงจันทร์
ยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ควบคุม (Unmanned Spacecraft) มีขนาดเล็กมากเมื่อเปรียบเทียบกับยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม ยานอวกาศชนิดนี้มีมวลน้อยไม่จำเป็นต้องใช้จรวดนำส่งขนาดใหญ่ จึงมีความประหยัดเชื้อเพลิงมาก อย่างไรก็ตามในการควบคุมยานในระยะไกลไม่สามารถใช้วิทยุควบคุมได้ เนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต้องใช้เวลาในการเดินทาง ยกตัวอย่างเช่น ดาวเสาร์อยู่ไกลจากโลกประมาณ 1 พันล้านกิโลเมตร หรือ 1 ชั่วโมงแสง หากส่งคลื่นวิทยุไปยังดาวเสาร์ คลื่นวิทยุต้องใช้เวลานานถึง 1 ชั่วโมง ดังนั้นการควบคุมให้ยานเลี้ยวหลบหลีกก้อนน้ำแข็งบริเวณวงแหวนจะไม่ทัน ยานอวกาศประเภทนี้จึงต้องมีสมองกลคอมพิวเตอร์และระบบซอฟต์แวร์ซึ่งฉลาดมาก เพื่อให้ยานอวกาศสามารถต้องปฏิบัติภารกิจได้เองทุกประการและแก้ไขปัญหาเฉพาะหน้าได้ทันท่วงที เหตุผลอีกส่วนหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์นิยมใช้ยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ควบคุมในงานสำรวจระยะบุกเบิกและการเดินทางระยะไกล เนื่องจากการออกแบบยานไม่ต้องคำนึงถึงปัจจัยในการดำรงชีวิต ทำให้ยานสามารถเดินทางระยะไกลได้เป็นระยะเวลานานนอกเหนือขีดจำกัดของมนุษย์ ยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ควบคุมได้แก่ ยานแคสินี (Cassini spacecraft) ซึ่งใช้สำรวจดาวเสาร์ เป็นต้น
ยุคอวกาศเริ่มขึ้นเมื่อสหภาพส่งดาวเทียมสปุตนิก 1 (Sputnik 1) ขึ้นสู่อวกาศในปี พ.ศ.2500 หลังจากนั้นการแข่งขันทางอวกาศในยุคสมัยของสงครามเย็นก็เริ่มขึ้น ดาวเทียมที่ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเป็นลำดับที่ 2 ไม่ใช่ของสหรัฐอเมริกา แต่เป็นดาวเทียมสปุตนิก 2 (Sputnik 2) และสุนัขชื่อ ไลก้า (Laika) ของสหภาพโซเวียต และนักบินอวกาศคนแรกของโลกเป็นเป็นชาวรัสเซียชื่อ ยูริ กาการิน (Yuri Gagarin) ขึ้นสู่วงโคจรโลกด้วยยานอวกาศวอสต็อก (Vostok) ในปี พ.ศ.2504 ด้วยเหตุนี้ประธานาธิบดีจอห์น เอฟ เคเนดี้ จึงสนับสนุนโครงการอะพอลโลขององค์การ NASA จนนักบินอวกาศคนแรกที่เหยียบพื้นผิวดวงจันทร์คือ นีล อาร์มสตรอง (Neil Armstrong) โดยยานอะพอลโล 11 (Apollo 11) เมื่อปี พ.ศ.2512 จนกระทั่งสงครามเย็นสิ้นสุดลง ประเทศมหาอำนาจต่างๆ ได้ร่วมมือกันก่อสร้างสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station) หรือ ISS ขึ้นไปโคจรรอบโลกตั้งแต่ปี พ.ศ.2541 เป็นต้นมา
 |
อ้างอิง
http://www.lesa.biz/space-technology/spacecraft
https://www.nstda.or.th/jaxa-thailand/space-technology/
https://www.google.com/search?q=%E0%B9%80%E0%B8%97%E0%B8%84%E0%B9%82%E0%B8%99%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%A2%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%AD%E0%B8%A7%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A8&tbm=isch&ved=2ahUKEwi7uOHIw8jnAhXDIisKHXeKDkMQ2-cCegQIABAA&oq=%E0%B9%80%E0%B8%97%E0%B8%84%E0%B9%82%E0%B8%99%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%A2%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%B2%E0%B8%99&gs_l=img.1.2.35i39j0l9.13880.13880..17840...0.0..0.69.69.1......0....1..gws-wiz-img.C4Zf-S8g08c&ei=kBtCXruwGcPFrAH3lLqYBA&bih=881&biw=1745&rlz=1C1CHBF_enTH850TH850#imgrc=a2zBiYtedxJXqM
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น