บทที่ 8 เทคโนโลยีอวกาศ

บทที่ 8 เทคโนโลยีอวกาศ

ความหมายของเทคโนโลยีอวกาศ

อวกาศ หมายถึง อาณาบริวเวณอันกว้างใหญ่ที่อยู่เลยชั้นบรรยากาศของโลกออกไป  ไม่สามารถระบุถึงขอบเขตได้อย่างชัดเจน  โดยปกติอวกาศเป็นที่ว่างเปล่า  มีความหนาแน่นน้อย  การศึกษาความรู้เกี่ยวกับอวกาศจำเป็นต้องใช้ความรู้ เครื่องมือ และกลวิธีทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ปรับใช้ให้เกิดประโยชน์

       ดังนั้น  เทคโนโลยีอวกาศ จึงหมายถึง ระเบียบการนำความรู้ เครื่องและวิธีการต่าง ทางวิทยาศาสตร์มาปรับใช้ให้เหมาะสมกับการศึกษาทางด้านดาราศาสตร์  และอวกาศ  ตลอดจนสามารถนำมาประยุกต์ใช้ให้สอดคล้องกับทรัพยากรธรรมชาติ  และการดำรงชีวิตของมนุษย์ด้วย  เช่น  การนำเทคโนโลยีอวกาศมาใช้สำรวจและตรวจสอบสภาพอากาศของโลก เป็นต้น

ตัวอย่างเทคโนโลยีอวกาศ

จรวด

            เป็นเครื่องยนต์พลังสูงที่สามารถเพิ่มความเร็วจนสามารถส่งดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปโคจร รอบโลก ได้ ถ้าความเร็วของจรวดไม่สูงมากพอหัวจรวดจะตกกลับมายังผิวโลกคล้าย ๆ การเคลื่อนที่ของ ลูกกระสุนปืน

ดาวเทียม

             ดาวเทียมหมายถึงวัตถุที่มนุษย์ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก แปลมาจากคำว่า Satellite ซึ่งปกติแปลว่าดาวบริวาร ดาวเทียมดวงแรกที่ขึ้นไปโคจรรอบโลกคือสปุตนิค 1 ซึ่งเป็นดาวเทียมของประเทศสหภาพโซเวียตรัสเซีย ส่งขึ้นไปเมื่อ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 และดาวเทียมดวงแรกของสหรัฐอเมริกาคือเอ็กพลอเรอร์ 1 ซึ่งขึ้นไปเมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2501 ปัจจุบันมีดาวเทียมหลายประเภทและทำหน้าที่ต่าง ๆ กัน เช่น ดาวเทียมที่ ใช้ประโยชน์ ในการติดต่อสื่อสารเรียกว่า ดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมที่ใช้สำรวจทรัพยากรโลกเรียกว่า ดาวเทียมสำรวจพิภพ ดาวเทียมที่ถ่ายภาพและส่งข้อมูลเกี่ยวกับเมฆ ตลอดลมฟ้าอากาศ เรียกว่า ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา นอกจากนี้ยังมี ดาวเทียมดาราศาสตร์ ที่ใช้สำรวจศึกษาดวงดาวอีกมากมาย

           

PALAPAของอินโดนีเซีย                      THAICOMของประเทศไทย                       COMSTARของอเมริกา     

ยานอวกาศ

            ยานอวกาศ หมายถึงยานที่ออกไปนอกโลก โดยมีมนุษย์ขึ้นไปด้วยพร้อมเครื่องมือและอุปกรณ์ สำหรับการสำรวจหรือไม่มีมนุษย์อวกาศขึ้นไป แต่มีอุปกรณ์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น จึงอาจแยกยานอวกาศออกเป็น 2 พวกคือ ยานอวกาศที่มีมนุษย์ขับคุม และยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ขับคุม

           ยานอวกาศของสหรัฐอเมริกาที่มีมนุษย์อวกาศขึ้นไปด้วยได้แก่ ยานอวกาศเมอร์คิวรี ส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปครั้งละ 1 คน ยานอวกาศเจมินีส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปครั้งละ 2 คน ยานอวกาศอะพอลโลส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปคราวละ 3 คน ยานอวกาศอะพอลโล 11 เป็นยานอวกาศที่นำมนุษย์ไปลงบนดวงจันทร์เป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 ยานขนส่งอวกาศสามารถนำมนุษย์อวกาศหลายคนและสัมภาระต่าง ๆ รวมทั้งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศ แล้วนำนักบินอวกาศกลับสู่พื้นโลกได้คล้ายเครื่องร่อน

          ยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์อวกาศขับคุมได้แก่ยานอวกาศที่ส่งไปสำรวจดาวดวงอื่น เช่น ยานเซอร์เวเยอร์ ซึ่งไปลงดวงจันทร์ ยานไวกิงไปลงดาวอังคาร ยานกาลิเลโอไปสำรวจดาวพฤหัสบดี ยานแมกเจลแลนสำรวจดาวศุกร์ ฯลฯ

 

                              ภาพแสดงปฏิบัติการของระบบขนส่งอวกาศ

สถานีอวกาศ

           สถานีอวกาศ หมายถึงสถานีหรือสิ่งก่อสร้างซึ่งเคลื่อนรอบโลก เช่น สถานีอวกาศเมียร์ของรัสเซีย สถานีอวกาศฟรีดอมของสหรัฐอเมริกา โดยความร่วมมือขององค์การอวกาศยุโรป ญี่ปุ่น แคนาดาและรัสเซียการออกไปนอกโลก ความเร็วต่ำสุดที่จะพาดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปนอกโลกได้ต้องไม่ต่ำกว่า 7.91 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ 28,476 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ถ้าออกไปเร็วมากกว่านี้ยานจะออกไปไกลจากผิวโลกมากขึ้น เช่น ถ้าไปเร็วถึง 38,880 กิโลเมตรต่อชั่วโมงจะไปอยู่สูงถึง 35,880 กิโลเมตร และเคลื่อนรอบโลกรอบละ 24 ชั่วโมง เร็วเท่ากับการหมุนรอบตัวเองของโลก ดาวเทียมที่อยู่ในวงจรเช่นนี้จะอยู่ค้างฟ้า ณ ที่เดิมตลอด 24 ชั่วโมง

 

 สถานีอวกาศนานาชาติ              สถานีอวกาศเมียร์              สถานีอวกาศสกายแล็บ              สถานีอวกาศโซลยุต

ประโยชน์ของเทคโนโลยีอวกาศ

ปัจจุบันสิ่งประดิษฐ์ที่อาศสัยความรู้ทางด้านเทคโนโลยีอวกาศมีมากมายหลายชิ้น  โดยเฉพาะการสร้างดาวเทียมประเภทต่าง ๆ ขึ้นมาช่วยอำนวยประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ในหลาย ๆ ด้าน ที่สำคัญ ได้แก่

การสื่อสาร

ดาวเทียมสื่อสาร  เป็นดาวเทียมที่ทำหน้าที่เป็นสถานีรับส่งคลื่นวิทยุเพื่อการสื่อสารและโทรคมนาคม  ทั้งที่เป็นการสื่อสารภายในประเทศและระหว่างประเทศ  ส่วนใหญ่ใช้สำรับกิจการโทรศัพท์  โทรเลข  โทรสาร  รวมทั้งการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์และสัญญาณวิทยุ

การพยากรณ์อากาศ

ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา  ทำหน้าที่ส่งสัญญาณภาพถ่ายทางอากาศที่ประกอบด้วยข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยา  เช่น  จำนวนและชนิดของเมฆ  ความแปรปรวนของอากาศ  ความเร็วลม  ความชื้น  อุณหภูมิ  ทำให้สามารถเตือนภัยที่เกิดจากธรรมชาติต่าง ๆ ไ้โดยเฉพาะการเกิดลาพายุ

การสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ

ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ  เป็นดาวเที่ยมที่ถูกใช้เป็นสถานีเคลื่อนที่สำรวจดูพื้นที่ผิวโลกและการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น  ทำให้ทราบข้อมูลทั้งทางด้านธรณีวิทยา  นิเวศวิทยา  เป็นประโยชน์ด้านการเกษตรและการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ

 

 นักเทคโนโลยีอวกาศ

 

          

คอนสแตนติน ไซคอฟสกี
Konstantin Tsiolkovsky
(ค.ศ. 1857 – 1935)

      คอนสแตนติน ไซคอฟสกีเป็นผู้บุกเบิกด้านการบินอวกาศก่อนผู้อื่นเป็นเวลานับทศวรรษจนได้รับสมญานามว่าเป็น "เจ้าแห่งจรวดของรัสเซียและอดีตสหภาพโซเวียต" ทั้งนี้ผลงานของไซคอฟสกีมีส่วนสำคัญในการพัฒนาโครงการอวกาศในยุคเริ่มต้นของอดีตสหภาพโซเวียต รวมไปถึงได้จุดประกายความสนใจให้กับวิศวกรรุ่นใหม่ ซึ่งภายหลังได้กลายเป็นบุคคลสำคัญในการพัฒนาโครงการอวกาศของอดีตสหภาพโซเวียต เช่น เซอร์ไก โคโรเลฟ (Sergei Korolev) และ วาเลนติน กลัสซ์โค (Valentin Glushko)

    ผลงานของไซคอฟสกีได้มีอิทธิพลอย่างสูงต่อนักวิศวกรรุ่นหลัง ได้แก่ เซอร์ไก โคโรเลฟ วาเลนติน กลัสซ์โค อิกอร์ เมอร์คูลอฟ อเล็กซานเดอร์ โพลยาร์นี และอื่นๆ ผู้ซึ่งได้วางรากฐานสำหรับกิจการด้านอวกาศของรัสเซีย สำหรับประเทศทางตะวันตกนั้น ผลงานของไซคอฟสกีไม่ได้บิดาแห่งจรวดยุคใหม่
เป็นที่รับทราบจนกระทั่งในช่วงทศวรรษ 1930
           

โรเบิร์ต ก็อดดาร์ด
Robert Goddard
(ค.ศ. 1882 – 1945)

บิดาแห่งจรวดยุคใหม่ผลงานสำคัญของโรเบิร์ต ก็อดดาร์ด

1. ก็อดดาร์ดริเริ่มในเชิงปฏิบัติในการใช้จรวดเชื้อเพลิง เพื่อให้จรวดเดินทางได้สูงขึ้น (ปี 1912)

2. ก็อดดาร์ดได้พิสูจน์ว่าจรวดทำงานได้ในสุญญากาศ ซึ่งไม่จำเป็นที่จะต้องใช้อากาศในการผลักดัน

3. ก็อดดาร์ดพัฒนาและทดสอบยิงจรวดเชื้อเพลิงเหลว (16 มีนาคม 1926)

4. ก็อดดาร์ดทดสอบยิงจรวดที่มีเพย์โหลดทางวิทยาศาสตร์ (ปี 1929)

5. ก็อดดาร์ดนำลิ้นมาใช้ในมอเตอร์จุดระเบิดเพื่อการนำร่อง (ปี 1932)

6. ก็อดดาร์ดพัฒนาไจโรเพื่อใช้ในการควบคุมการบินของจรวด (ปี 1932)

7. ก็อดดาร์ดจดสิทธิบัตรในหลักการของจรวดหลายสเตจ (ปี 1914)

8. ก็อดดาร์ดพัฒนาปั๊มที่เหมาะสำหรับจรวดเชื้อเพลิง

9. ก็อดดาร์ดยิงจรวดที่มีมอเตอร์ที่ขึ้นอยู่กิมบอล (gimbal) ซึ่งอาศัยหลักการทำงานเชิงกลของไจโร (ปี 1937)

 

 

เฮอร์มันน์ โอเบิร์ซ
Hermann Oberth
(ค.ศ. 1894 – 1989)

 

        เฮอร์มันน์ โอเบิร์ซ เกิดที่ไซเบนเบอร์เกน ชายแดนระหว่างออสเตรียและฮังการี ซึ่งก็คือทรานซิลวา-เนีย แซกซอน หรือโรมาเนียในปัจจุบัน โอเบิร์ซเป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันที่ได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในผู้วางรากฐานด้านจรวดและการบินอวกาศของโลกในยุคบุกเบิก ร่วมกับคอนสแตนติน ไซคอฟสกี (รัสเซีย) และโรเบิร์ต ก็อดดาร์ด (อเมริกัน) ถึงแม้ทั้งสามท่านนี้ ไม่เคยทำงานร่วมกันหรือรับทราบว่าแต่ละคนกำลังทำเรื่องเดียวกันอยู่ แต่ผลงานของทั้งสามก็ได้ผลลัพธ์ที่ตรงกันว่ามีความเป็นไปได้ที่เราจะใช้จรวดในการหนีแรงโน้มถ่วงโลกเพื่อเดินทางไปในอวกาศ

เซอร์ไก โคโรเลฟ
Sergei Korolev
(ค.ศ. 1906 – 1966)

เซอร์ไก โคโรเลฟ ได้รับสมญานามว่าเป็น "บิดาแห่งความสำเร็จด้านอวกาศของอดีตสหภาพโซเวียต" โดยโคโรเลฟเป็นผู้ออกแบบจรวดวอสตอค ซึ่งเป็นจรวดยุคแรกของโครงการอวกาศของโซเวียต และ เป็นผู้รับผิดชอบโครงการสปุคนิค ที่มีนักบินอวกาศเดินทางรอบโลกเป็นครั้งแรก จนมาถึงเป็นผู้ออกแบบจรวดโซยุซที่ใช้งานในปัจจุบัน รวมไปถึงการพัฒนาขีปนาวุธข้ามทวีปรุ่นแรกๆ ให้กับโซเวียต

        โคโรเลฟได้รับการศึกษาและฝึกฝนด้านการออกแบบเครื่องบิน แต่ด้วยทักษะและความสามารถในด้านการจัดการองค์กร และ การวางแผนเชิงยุทธศาสตร์ ทำให้โคโรเลฟได้รับเลือกให้เป็นหัวหน้าโครงการอวกาศของโซเวียต ทั้งนี้ก่อนที่จะเสียชีวิตลง โคโรเลฟได้รับการยกย่องว่าเป็น "หัวหน้าผู้ออกแบบ" (Chief Designer)

         เนื่องจากภาระหน้าที่ของโคโรเลฟมีความสำคัญต่อโครงการอวกาศของโซเวียตเป็นอย่างมาก ทำให้สหภาพโซเวียตต้องพยายามปกปิดความสำคัญของโคโรเลฟไว้ในขณะที่เขายังมีชีวิตอยู่ แต่ต่อมาในภายหลัง ชื่อของโคโรเลฟได้ถูกเปิดเผยสู่สาธารณะในฐานะผู้นำที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จด้านอวกาศของโซเวียต

 

 

เวอร์นเฮอร์ ฟอน เบราน์
Wernher von Braun
(ค.ศ. 1912 – 1977)

เวอร์นเฮอร์ ฟอน เบราน์ นักฟิสิกส์และวิศกรจรวดชาวเยอรมัน เป็นหนึ่งในยอดนักเทคโนโลยีจรวดชั้นนำของโลกในยุคทศวรรษที่ 20 ทั้งนี้ ฟอน เบราน์ในวัยปลายยี่สิบถึงต้นสามสิบปีเป็นบุคคลสำคัญของเยอรมัน โดยดำรงตำแหน่งหัวหน้าทีมวิศวกรโครงการพัฒนาและสร้างจรวด V-2 อันเลื่องชื่อในช่วงสงครามโลกที่สอง ภายหลังสงครามสิ้นสุดลงในปี 1945 ฟอน เบราน์และบางส่วนของทีมงานเขาได้เข้าร่วมกับสหรัฐอเมริกาในการพัฒนาจรวดเพื่อโครงการอวกาศและความมั่นคง สิบปีต่อมา ฟอน เบราน์ได้รับสัญชาติอเมริกันจากรัฐบาลสหรัฐอเมริกา
       ในช่วงเริ่มต้นในสหรัฐอเมริกา ฟอน เบราน์ ได้ทำงานในโปรแกรมพัฒนาขีปนาวุธข้ามทวีป ICBM (intercontinental ballistic missile) ต่อมาภายหลังได้เข้าร่วมทำงานกับนาซา โดยฟอน เบราน์ ดำรงตำแหน่งเป็นผู้อำนวยการศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลของนาซา ที่ฮันท์วิลล์ และเป็นหัวหน้าทีมออกแบบจรวดแซทเทิร์น วี (Saturn V) ที่นำยานอวกาศอพอลโลพร้อมนักบินอวกาศเดินทางไปยังดวงจันทร์ 
       ฟอน เบราน์ได้รับการยกย่องและเคารพว่าเป็น "บิดาของโปรแกรมด้านอวกาศของสหรัฐอเมริกา" (เหมือนกับ เซอร์ไก โคโรเลฟ ที่ได้รับสมญานามว่าเป็น "บิดาแห่งความสำเร็จด้านอวกาศของอดีตสหภาพโซเวียต") จากความสามารถและทักษะของฟอน เบราน์ทั้งในด้านเทคนิคและการจัดการ รวมไปถึงความทุ่มเทในการพัฒนาด้านการบินอวกาศและจรวด ทำให้ ฟอน เบราน์ได้รับเหรียญวิทยาศาสตร์แห่งชาติในปี 1975