เทคโนโลยีอวกาศ (Technology)
เทคโนโลยีอวกาศ คือการสำรวจสิ่งต่างๆที่อยู่นอกโลกของเราและสำรวจโลกของเราเองด้วย ปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศได้มีการพัฒนาไปเป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับสมัยก่อน ทำให้ได้ความรู้ใหม่ๆมากขึ้น โดยองค์การที่มีส่วนมากในการพัฒนาทางด้านนี้คือองค์การนาซ่าของสหรัฐอเมริกา ได้มีการจัดทำโครงการขึ้นมากมาย ทั้งเพื่อการสำรวจดาวที่ต้องการศึกษาโดยเฉพาะและที่ทำขึ้นเพื่อศึกษาสิ่งต่างๆในจักรวาล การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศนั้นมีทั้งด้านการสื่อสาร ทำให้การสื่อสารในปัจจุบันทำได้อย่างรวดเร็ว การสำรวจทรัพยากรโลก ทำให้ทราบว่าปัจจุบันนี้โลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง และการพยากรณ์อากาศก็จะทำให้สามารถเตรียมพร้อมที่จะรับกับสถานการณ์ต่างๆที่อาจจะเกิดขึ้นต่อไปได้
เทคโนโลยีอวกาศ : ระบบการขนส่งอวกาศ
ระบบการขนส่งอวกาศเป็นโครงการที่ถูกออกแบบให้สามารถนำชิ้นส่วนบางส่วนที่ใช้ไปแล้วกลับมาใช้ใหม่อีกเพื่อเป็นการประหยัดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คือ จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ถังเชื้อเพลิงภายนอก (สำรองไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว) และยานอวกาศ
ระบบขนส่งอวกาศมีน้ำหนักรวมเมื่อขึ้นจากฐานปล่อยประมาณ 2,041,200 กิโลกรัม โดยจรวดเชื้อเพลิงแข็งจะถูกขับเคลื่อนจากฐานปล่อยให้นำพาทั้งระบบขึ้นสู่อวกาศด้วยความเร็วที่มากกว่าค่าความเร็วหลุดพ้น เมื่อถึงระดับหนึ่งจรวดเชื้อเพลิงแข็งทั้งสองข้างจะแยกตัวออกมาจากระบบ จากนั้นถังเชื้อเพลิงภายนอกจะแยกตัวออกจากยานอวกาศ โดยตัวยานอวกาศจะเข้าสู่วงโคจรเพื่อปฏิบัติภารกิจต่อไป ดังรูป
การปฏิบัติภารกิจสำหรับระบบขนส่งอวกาศมีหลากหลายหน้าที่ ตั้งแต่การทดลองทางวิทยาศาสตร์ (ในสภาวะไร้น้ำหนัก) การส่งดาวเทียม การประกอบกล้องโทรทรรศน์อวกาศ การส่งมนุษย์ไปบนสถานีอวกาศ ฯลฯ ยานอวกาศจึงถูกออกแบบสำหรับบรรทุกคนได้ประมาณ 7-10 คน ปฏิบัติภารกิจได้นานตั้งแต่ไม่กี่ชั่วโมงหรืออาจใช้เวลาถึง 1 เดือน สำหรับโครงการขนส่งอวกาศขององค์การนาซามีอยู่ด้วยกัน 6 โครงการ คือ 1. โครงการเอนเตอร์ไพรส์ 2. โครงการโคลัมเบีย 3. โครงการดิสคัฟเวอรี 4. โครงการแอตแลนติส 5. โครงการแชลแลนเจอร์ 6. โครงการเอนเดฟเวอร์ ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันว่าโครงการแชลแลนเจอร์และโครงการโคลัมเบียประสบความสูญเสียครั้งร้ายแรง เมื่อยานทั้งสองเกิดระเบิดขึ้นขณะอยู่บนท้องฟ้า โดยระบบขนส่งอวกาศแชลแลนเจอร์ระเบิดเมื่อวันที่ 28 มกราคม 2529 ระหว่างเดินทางขึ้นสู่อวกาศไม่เพียงกี่นาทีด้วยสาเหตจากการรั่วไหลของก๊าซเชื้อเพลิงอุณหภูมิสูงจากรอยต่อของจรวดเชื้อเพลิงแข็งด้านขวาของตัวยาน ทำให้ก๊าซอุณหภูมิสูงดังกล่าวลามไปถึงถังเชื้อเพลิงภายนอกที่บรรจุไฮโดรเจนเหลว จึงเกิดการเผาไหม้อย่างรุนแรงและเกิดระเบิดขึ้น คร่าชีวิตนักบินอวกาศ 7 คน ส่วนระบบขนส่งอวกาศโคลัมเบียเกิดระเบิดขึ้นเมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ 2546 (17 ปี หลังการระเบิดของยานแชลแลนเจอร์) โดยวิศวกรนาซาเชื่อว่าอาจเพราะตัวยานมีการใช้งานยาวนานจนอาจทำให้แผ่นกันความร้อนที่หุ้มยานชำรุด ทำให้เกิดระเบิดขึ้นหลังจากนักบินกำลังพยายามร่อนลงสู่พื้นโลก แต่ทั้งสองเหตุการณ์ในสหรัฐอเมริกายังไม่ร้ายแรงเท่าเหตุการณ์ระเบิดของจรวดของสหภาพโซเวียตขณะยังอยู่ที่ฐาน เมื่อวันที่ 24 ตุลาคม 2503 โดยมีผู้เสียชีวิตจากเหตุการณ์ดังกล่าวถึง 165 คน โศกนาฏกรรมเหล่านี้ที่เกิดขึ้นแม้จะทำให้เกิดความสูญเสียทั้งชีวิตและทรัพย์สิน แต่มนุษย์ก็ยังไม่เลิกล้มโครงการอวกาศ ยังมีความพยายามคิดและสร้างเทคโนโลยีใหม่ๆ เพื่อความปลอดภัยและลดค่าใช้จ่ายให้มากขึ้น ด้วยเป้าหมายหลักของโครงการขนส่งอวกาศในอนาคตคือการสร้างสถานีอวกาศถาวรและการทดลองทางวิทยาศาสตร์อื่น
*********************
เทคโนโลยีอวกาศ : แรงขับดันสู่อวกาศ
คุณอาจจะเคยเป่าลูกโป่งจนเต็มแล้วปล่อยให้ลูกโป่งวิ่งไปข้างหน้าโดยลมที่ขับออกจากปากลูกโป่ง การที่ลูกโป่งสามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้เกี่ยวข้องกับปริมาณของลมที่ออกจากปากลูกโป่ง ยิ่งมีปริมาณของลมออกจากปากลูกโป่งมากเท่าไหร่ ก็จะยิ่งเกิดแรงไปข้างหน้ามากขึ้นเท่านั้น แรงดังกล่าวนี้สามารถผลักลูกโป่งให้มีการเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศการไหลออกของปริมาณลมได้ หลักการดังกล่าวสามารถมาใช้อธิบายการเคลื่อนที่ของจรวดได้ดังรูป
คุณอาจจะเคยเป่าลูกโป่งจนเต็มแล้วปล่อยให้ลูกโป่งวิ่งไปข้างหน้าโดยลมที่ขับออกจากปากลูกโป่ง การที่ลูกโป่งสามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้เกี่ยวข้องกับปริมาณของลมที่ออกจากปากลูกโป่ง ยิ่งมีปริมาณของลมออกจากปากลูกโป่งมากเท่าไหร่ ก็จะยิ่งเกิดแรงไปข้างหน้ามากขึ้นเท่านั้น แรงดังกล่าวนี้สามารถผลักลูกโป่งให้มีการเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศการไหลออกของปริมาณลมได้ หลักการดังกล่าวสามารถมาใช้อธิบายการเคลื่อนที่ของจรวดได้ดังรูป
นั่นหมายถึงจรวดจะยิ่งทะยานไปข้างหน้าด้วยความเร็วมากขึ้นถ้ามวลบางส่วนถูกทิ้งออกไปทางด้านหลัง ต้นแบบของจรวดเกิดขึ้นในราวคริสตศตวรรษที่ 13 โดยชาวจีนเป็นผู้คิดค้นขึ้นเพื่อใช้ในการทหารจรวดชนิดแรกๆ นี้จะใช้แรงขับดันจากการเผาไหม้ของส่วนผสมระหว่างถ่านไม้ ดินประสิว และกำมะถันแรงขับดันดังกล่าวสามารถทำให้จรวดพุ่งทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้าได้แต่ยังไม่แรงพอที่จะทำให้จรวดมีความเร็วถึงความเร็วหลุดพ้น จนในปี พ.ศ. 2469 โรเบิร์ต กอดดาร์ด นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันได้ประดิษฐ์จรวดที่ใช้เชื้อเพลิงเหลวจากน้ำมันและออกซิเจนเหลวเป็นตัวขับเคลื่อน จรวดดังกล่าวเป็นต้นแบบของจรวดสมัยใหม่ที่มีการปรับปรุงประสิทธิภาพให้เป็นจรวดที่มีแรงขับดันสูงมากยิ่งขึ้นไปอีก จนในวันที่ 24 กุมภาพันธ์ 2492ประเทศเยอรมนีสามารถสร้างจรวดลำแรกที่เรียกว่า วี 2 และถูกใช้เดินทางออกสู่ห้วงอวกาศได้สำเร็จโดยใช้เชื้อเพลิงจากแอลกอฮอล์และออกซิเจนเหลวเป็นตัวขับเคลื่อน
หลักการเบื้องต้นในการขับเคลื่อนรวดโดยใช้เชื้อเพลิงจากแอลกอฮอล์ โดยมีออกซิเจนเหลวเป็นตัวเผาไหม้ เริ่มจากการสูบเอาสารทั้งสองมาผสมกันที่ห้องเผาไหม้ด้วยความเร็วภายใต้ความดันสูง ทำให้เกิดการเผาไหม้ และเกิดก๊าซไหลออกจากปลายจรวดในปริมาณมาก จรวดจึงสามารถเคลื่อนไปข้างหน้าได้ แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นห้องเผาไหม้และปลายจรวดจะต้องใช้วัสดุที่ทนความร้อนสูง และมีการหล่อเย็นด้วยของเหลวอุณหภูมิต่ำตลอดเส้นทางที่เคลื่อนที่ และจะต้องไม่มีเชื้อเพลิงรั่วไหลออกจากบริเวณอื่นนอกจากที่ปลายจรวดเท่านั้น
นอกจากใช้แอลกอฮอล์และออกซิเจนเหลวดังเช่นจรวด วี 2 เป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนแล้ว ในโครงการอะพอลโลได้ใช้น้ำมันก๊าซและออกซิเจนเป็นเชื้อเพลิง ส่วนโครงการอวกาศหลักๆโดยทั่วไปขององค์การนาซาใช้ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนในปัจจุบันได้มีการพัฒนาเชื้อเพลิงขับดันยานอวกาศโดยอาศัยการเร่งอนุภาคมีประจุหรือไอออนของธาตุ แทนการเผาไหม้และปลดปล่อยก๊าซออกสู่ห้วงอวกาศของจรวด โดยการวิจัยของหน่วย JPL (Jet Propulsion Laboratory) ในองค์การนาซา และถูกนำไปใช้ในโครงการ Deep space ซึ่งได้สำรวจดาวเคราะห์น้อยและดาวหางในปี พ.ศ. 2541
****************************************************
