ขอขอบคุณภาพประกอบจาก nasa.gov , missiontomorrow.tv , คุณ NASAtelevision สมาชิกเว็บไซต์ยูทูบดอทคอม
วิวัฒนาการทางวิทยาศาตร์และดาราศาสตร์ทำให้เรารู้จักระบบสุริยะ รู้จักปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง และปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่าง ๆ อีกมากมาย รวมไปถึงเปิดโลกกว้างด้วยดาวเทียม แต่กว่าที่มนุษย์โลกจะได้รับประโยชน์ดี ๆ เช่นนี้ ต้องผ่านการสำรวจและการทดลองมามากมาย ซึ่งหน่วยที่ถูกส่งไปสำรวจก็ไม่ใช่ใครที่ไหน แต่เป็นยานอวกาศและมนุษย์อวกาศนั่นเอง
ดังนั้นวันนี้เราเลยขออาสาพาทุกคนมารู้จักกันว่ายานอวกาศว่าแท้จริงแล้วยานอวกาศคืออะไร และการส่งยานอวกาศออกไปนอกโลกนั้น จะมีวิธีการและขั้นตอนอย่างไรบ้าง แต่ก่อนอื่นไปรู้จักยานอวกาศกันก่อนดีกว่าค่ะ
ยานอวกาศ คืออะไร
ยานอวกาศเป็นยานพาหนะหรืออุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในการสำรวจสิ่งต่าง ๆ เหนือผิวโลก ซึ่งมีทั้งแบบใช้คนบังคับ และแบบไม่ใช้คนบังคับ ส่วนภาระหน้าที่หลัก ๆ ของยานอวกาศก็คือ การสำรวจความเปลี่ยนแปลงทางอวกาศ การสื่อสารทั่วไป และการนำทาง เป็นต้น
ยานอวกาศทำงานอย่างไร
ระบบพลังงาน แบ่งเป็นระบบย่อยคือ ..แบตเตอรี่ - นอกจากใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์อย่างเดียวแล้ว ยานอวกาศจำเป็นต้องมีแบตเตอรี่ชนิดที่ชาร์จไฟได้ สำรองเอาไว้ด้วย เพื่อใช้ในกรณีที่ยานอวกาศเดินทางผ่านเงาของโลก และเมื่อยานเดินทางในทิศตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์
แผงโซลาเซลล์ - ยานอวกาศจะมีแผงโซลาเซลล์คล้าย ๆ กับในเครื่องคิดเลข และดาวเทียมอื่น ๆ เพื่อรองรับแสงอาทิตย์ที่มีอย่างเหลือเฟือในอวกาศ และไม่มีวันดับสลายไปมาเปลี่ยนเป็นพลังงาน แต่ก็มีข้อจำกัดอยู่บ้าง เช่น ไม่เหมาะจะเดินทางไปสำรวจดาวที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์อย่างดาวพฤหัส
เชื้อเพลิง - ยานจะเผาไหม้ธาตุออกซิเจนและไฮโดรเจนเพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานมาใช้ขับเคลื่อนยาน
เครื่องกำเนิดสารกัมมันตรังสี (RTG’s) - ในกรณีที่ยานเดินทางไปในที่ที่แสงอาทิตย์ส่องถึงได้ยาก เครื่องกำเนิดสารกัมมันตรังสีจะทำหน้าที่ให้พลังงานกับยานแทนแผงโซลาเซลล์
นอกจากนี้ยานอวกาศยังมีเซ็นเซอร์ และตัวบังคับ โดยทั้งหมดจะทำงานภายใต้แผงควบคุมระบบในยานอวกาศอีกทีหนึ่งด้วย
ระบบการสื่อสารในยานอวกาศจะมีเสาส่งสัญญาณ 2 ชนิด คือ ชนิดส่งสัญญาณได้แรงในทิศทางเดียว และชนิดส่งสัญญาณได้น้อยกว่า แต่กระจายไปในหลายทิศทาง ซึ่งทั้งสองชนิดนี้จะใช้เชื่อมต่อข้อมูลต่าง ๆ ให้กับพื้นโลก และยานอวกาศด้วยกันเอง
ระบบการขับเคลื่อนและการบังคับทิศทางยานอวกาศจะใช้จรวดในการขับเคลื่อนไปยังทิศทางต่าง ๆ ซึ่งมอเตอร์จรวดและแรงขับดันจะเป็นตัวกำหนดวงโคจรและวิถีของยาน โดยในจรวดจะมีหัวฉีดเล็ก ๆ ตั้งอยู่ในทิศทางต่าง ๆ และบางครั้งก็ใช้ระบบการทำงานของล้อ คือ หากมอเตอร์สั่งให้ล้อหันไปยังทิศทางหนึ่ง การเคลื่อนที่ของจรวดจะหันไปอีกทิศทางหนึ่ง จึงทำให้สามารถกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ของยานได้
ระบบอุณหภูมิแน่นอนว่าในอวกาศจะต้องมีอุณหภูมิที่เปลี่ยนไปตลอดเวลา ขึ้นอยู่กับสภาวะในแต่ละที่ เพราะฉะนั้นยานอวกาศก็จำเป็นต้องออกแบบมาเพื่อให้รองรับได้ทุกสถานการณ์ เช่น ภายในยานก็จะทาสีที่ลดการดูดความร้อนได้ เช่น สีขาวหรือสีทอง รวมทั้งต้องใช้วิธีการหมุนยานหลบวิถีของแสงอาทิตย์ หากอยู่ใกล้เกินไปช่วยด้วยอีกทาง นอกจากนี้ฮีทเตอร์และฮีทเตอร์พลังงานนิวเคลียร์ก็มีความจำเป็นในสภาวะอากาศที่หนาวจัด ๆ อีกด้วย
ระบบควบคุมการนำร่องและนำทางการนำร่องคือการคำนวณค่าจากชุดคำสั่งเพื่อนำยานอวกาศไปยังจุดที่ต้องการ ส่วนการนำทางคือ การกำหนดตำแหน่งที่ยานต้องการเดินทางไป โดยทั้งสองระบบนี้จะใช้ทิศทางของดวงดาวและดวงอาทิตย์เป็นตัวกำหนดค่ะ
อุปกรณ์ที่มีในยาน
ยานอวกาศแต่ละยานมีจุดประสงค์ในการเดินทางแตกต่างกัน ดังนั้นอุปกรณ์และโครงสร้างภายในยานก็ย่อมต้องแตกต่างกันด้วย แต่อุปกรณ์พื้นฐานที่ทุกยานต้องมีก็คือ
เครื่องมือตรวจวัดโดยตรง ใช้วัดสภาพแวดล้อมของตัวยาน ซึ่งได้แก่ เครื่องตรวจจับอนุภาคไอออนและอิเล็กตรอน เครื่องตรวจจับฝุ่น และเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก ซึ่งมีไว้เพื่อวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กบนดาวต่าง ๆ
เครื่องมือตรวจสอบระยะไกล เช่น กล้องโทรทัศน์สำหรับใช้ถ่ายรูปพื้นที่ของดาวต่าง ๆ เครื่องมือตรวจจับความถี่ของคลื่นวิทยุ และเครื่องตรวจสเปกตรัมในชั้นบรรยากาศ
และหากเป็นยานอวกาศประเภทใช้คนบังคับ ก็จำเป็นต้องมีปัจจัยยังชีพอื่นๆ เช่น ออกซิเจน เครื่องกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ อาหาร เครื่องควบคุมอุณหภูมิและความชื้น รวมทั้งระบบกำจัดของเสีย และระบบป้องกันรังสีเพิ่มเติมด้วย
หลักการส่งยานอวกาศไปนอกโลก
เราไม่สามารถส่งยานอวกาศขึ้นสู่อวกาศในแนวราบได้ เพราะโลกถูกห่อหุ้มด้วยชั้นบรรยากาศที่มีความหนาแน่น และมีแรงต้านให้ยานอวกาศทำงานได้ช้าลง จนอาจตกลงถึงพื้นตามแรงดึงดูดของโลกก่อนได้ ดังนั้นการจะส่งยานอวกาศให้โคจรออกไปนอกโลกได้ เราต้องเพิ่มแรงให้วัตถุ ตามกฎการตกอย่างอิสระ (Free Fall) ของเซอร์ ไอแซค นิวตัน วัตถุจะขึ้นสู่ท้องฟ้าในแนวดิ่ง แล้วค่อยปรับวิถีให้โค้งขนานกับผิวโลกเมื่ออยู่เหนือชั้นบรรยากาศ จนเดินทางสู่ห้วงอวกาศ หรือที่นักฟิสิกส์เรียกกันว่า “ความเร็วหลุดพ้น” (Escape Speed) โดยใช้จรวดสร้างแรงขับเพื่อนำยานอวกาศขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ
อุปกรณ์สำคัญในการปล่อยยานอวกาศ คือ
1. เซอร์วิสทาวเวอร์ (Service Tower) 2. ฐานปล่อยจรวด (Launch Pad) 3. ยานอวกาศ (Space Vehicle)ซึ่งจะประกอบรวมทั้ง 3 ส่วนเข้าด้วยกัน และมีน้ำปริมาณ 1.1 ล้านลิตร หล่อเลี้ยงอยู่ข้างในเพื่อลดแรงสั่นสะเทือนและควบคุมความร้อน โดยภายใน 41 วินาที หลังจากปล่อยยานอวกาศ น้ำปริมาณนับล้านลิตร จะระเหยกลายเป็นไอน้ำ จากนั้นจรวดที่ถูกส่งขึ้นไปพร้อมกัน จะเป็นตัวนำส่งยานอวกาศขึ้นสู่ห้วงอวกาศนั่นเอง
ทั้งนี้หน้าที่หลัก ๆ ของยานอวกาศก็คือ การสำรวจความเปลี่ยนแปลงทางอวกาศ การสื่อสารทั่วไป และการนำทาง ซึ่งหลังจากได้ส่งยานอวกาศออกไปสำรวจรอบโลก และดาวอื่น ๆ แล้ว มนุษย์เราก็ได้ทราบระบบต่าง ๆ ในระบบสุริยะ ความแปรปรวนทางสภาพดินฟ้าอากาศ รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับพื้นผิวโลก ทำให้เตรียมการรับมือและพัฒนาสิ่งที่อยู่บนโลกได้อย่างมากมาย
นอกจากนี้ ยังได้ประโยชน์ด้านโทรคมนาคมและการสื่อสารอีกด้วย ทำให้เราสามารถติดต่อสื่อสาร และรู้ความเคลื่อนไหวทั้งในและต่างประเทศได้อย่างฉับไว ทันเหตุการณ์
ขอขอบคุณข้อมูลจาก
my.execpc.com , chaiyatos.com , portal.edu.chula.ac.th , sites.google.com
