เทคโนโลยีอวกาศ


เทคโนโลยีอวกาศ

ดาวเทียมและยานอวกาศ
     ประเภทของดาวเทียมบางประเภท เช่น 
          1. ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา 
          2. ดาวเทียมสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ 
          3. ดาวเทียมชีวภาพ 
          4. ดาวเทียวทางการทหาร 
          5. ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลก 
          6. ดาวเทียมสื่อสารโทรคมนาคม 
          7. ดาวเทียมสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ 
          8. ดาวเทียมห้องทดลองทางวิทยาศาสตร์ เช่น ห้องทดลอง LDEF ซึ่งยานขนส่งอวกาศนำไปปล่อยในอวกาศตั้งแต่เดือนเมษายน 2527 และนำกลับลงมา เมื่อ 12 ม.ค. 2533 โครงการทดลองนำเมล็ดมะเขือเทศ 5 ถุงใหญ่ หลังกลับมาแล้วจ่ายเมล็ดมะเขือเทศ 2 แบบ ให้ศึกษาคือที่นำมาจากอวกาศเปรียบเทียบกับที่ผิวโลกศึกษาการเจริญเติบโตของเมล็ดมะเขือเทศทั้งสอง

     การส่งดาวเทียมและยานอวกาศจากพื้นโลกขึ้นสู่อวกาศ ต้องต่อสู้กับแรงดึงดูดของโลก ดาวเทียมและยานอวกาศต้องเอาชนะ แรงดึงดูดของโลก โดยอาศัยจรวดที่มีแรงขับดันและความเร็วสูง ความเร็วของจรวดต้องมากกว่า 7.91 กิโลเมตรต่อวินาที ยานอวกาศจึงจะสามารถขึ้นไปสู่อวกาศและโคจรรอบโลกในระดับต่ำที่สุด (0 กิโลเมตร) ได้ ถ้าความเร็วมากว่านี้ ยานจะขึ้นไป โคจรอยู่ในระดับที่สูงกว่า เช่น ถ้าหากความเร็วจรวดเป็น 8.66 กิโลเมตรต่อวินาที ยานจะขึ้นไปได้สูง 1,609 กิโลเมตร ถ้าหากจะให้ ยานหนีออกไปโคจรรอบดวงอาทิตย์ จรวดที่พายานออกไปต้องมีความเร็วที่ผิวโลกมากกว่า 11.2 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งเรียกว่า ความเร็วหลุดพ้น (Escape Velocity) หรือความเร็วผละหนีความเร็วหลุดพ้นจากโลกจะลดต่ำลงเมื่อห่างจากโลกมากขึ้น ดังตารางความสูงจากผิวโลก และความเร็วผละหนี 

     เชื้อเพลิงที่ใช้ในการส่งยานอวกาศ ควรใช้เชื้อเพลิงเหลว ซึ่งแยกเชื้อเพลิงและสารที่ช่วยในการเผาไหม้ออกจากกัน การนำจรวด มาต่อเป็นชั้น ๆ จะช่วยลดมวลของจรวดลง และเมื่อจรวดชั้นแรกใช้เชื้อเพลิงหมด ก็ปลดทิ้งไป และให้จรวดชั้นต่อไป ทำหน้าที่ ต่อจนถึงจรวดชั้นสุดท้ายที่ติดกับดาวเทียมหรือยานอวกาศ

     ปี พ.ศ. 2469 โรเบิร์ต กอดดาร์ ชาวอเมริกัน ประสบความสำเร็จในการสร้างจรวดเชื้อเพลิงเหลว โดยใช้ออกซิเจนเหลว เป็นสารที่ช่วย ในการเผาไหม้อยู่ในถังหนึ่งและไฮโดรเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิงอยู่ในอีกถังหนึ่ง

ระบบการขนส่งอวกาศ ประกอบด้วย 3 ส่วน คือ 
     1. จรวดเชื้อเพลิงแข็งขนาบ 2 ข้าง 
     2. ถังเชื้อเพลิงภายนอก 
     3. ยานขนส่งอวกาศ

ข้อสังเกต 
     1. มวลรวมเมื่อขึ้นจากฐาน 2,041,200 กิโลกรัม 
     2. มวลเมื่อยานร่อนลงมาจอดเหลือประมาณ 96,163 กิโลกรัม

การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศ 
     1. มีการใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในการศึกษา พัฒนา และประดิษฐ์อุปกรณ์ถ่ายภาพในช่วงคลื่น ๆ จากระยะไกล 
     2. ทำให้เครื่องรับและส่งสัญญาณมีประสิทธิภาพมากขึ้น แล้วนำอุปกรณ์และเครื่องส่งสัญญาณไปประกอบเป็นดาวเทียม ที่ถูกส่งขึ้นไปโคจรจรอบโลก 
     3. ทำให้สามารถสังเกตสิ่งต่าง ๆ บนโลกได้ระยะไกลในเวลาอันรวดเร็ว
     4. ได้เรียนรู้สิ่งต่าง ๆ เกี่ยวกับเอกภพ โลก ดวงจันทร์ และดาวอื่น ๆ 
     5. ความก้าวหน้าด้านเทคโนโลยีอวกาศ ช่วยเปิดเผยความลี้ลับในอดีต และก่อให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษย์ในด้านต่าง ๆ มากมาย

ข้อสังเกต
     1. ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ 
     2. ดาวเคราะห์ที่ใกล้โลกมากที่สุด คือ ดาวศุกร์ 
     3. ดาวศุกร์ที่เห็นในตอนเช้า เรียกว่า ดาวกัลปพฤกษ์ หรือดาวประกายพรึก เห็นตอนหัวค่ำ เรียกดาวประจำเมือง 
     4. ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะจักรวาล คือ ดาวพฤหัส ดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุด คือ ดาวพลูโต 
     5. ดาวเคราะห์ที่มีขนาดเล็กกว่าโลก ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพลูโต 
     6. ดาวเคราะห์ที่มีขนาดโตกว่าโลก ได้แก่ ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน 
     7. การเรียงลำดับขนาดของดาวเคราะห์จากโตไปเล็ก เรียงได้ ดังนี้ ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน โลก ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพุธ ดาวพลูโต 
     8. ดาวเคราะห์ที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เมื่อยืนอยู่บนโลก มี 5 ดวง คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ สำหรับตำแหน่งที่มองเห็นจะเปลี่ยนแปลงไปเรื่อย ๆ 
     9. การที่เรามองเห็นดาวฤกษ์กะพริบแสงอยู่ตลอดเวลา เพราะดาวฤกษ์อยู่ไกลโลกมาก ลำแสงที่มาจากดาวฤกษ์ จึงคล้ายกับ แสงเส้นเดียว แสงเมื่อผ่านชั้นบรรยากาศจะหักเหอย่างไม่คงที่จึงเห็นดาวฤกษ์กะพริบแสง 
     10. การที่มองเห็นดาวเคราะห์ที่แสงนวลนิ่ง เพราะดาวเคราะห์อยู่ใกล้โลกมากกว่าลำแสงใหญ่กว่า จึงมองเห็นกะพริบน้อย 
     11. การแล็กซีทางช้างเผือก หรือกาแล็กซีของเรา ประกอบด้วย ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ดาวหาง อุกกาบาต ดวงจันทร์ที่เป็นบริวาร และเนบิวลา 
     12. ดาวเคราะห์น้อย เป็นกลุ่มของแข็งและดาวเคราะห์ขนาดเล็กโคจรอยู่รอบดวงอาทิตย์อยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัส อยู่ประมาณ 3 - 5 หมื่นดวง 
     13.ดาวเคราะห์วงในและดาวเคราะห์วงนอก ใช้โลกเป็นเกณฑ์แบ่งดาว 
          ดาวเคราะห์วงใน ประกอบด้วย ดาวพุธ และดาวศุกร์ 
          ดาวเคราะห์วงนอก ประกอบด้วย ดาวอังคาร ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวพลูโต

นอกเหนือจากดาวเคราะห์ 9 ดวง นักเรียนยังต้องทราบสิ่งต่าง ๆ อีก เช่น 
     1. ดวงอาทิตย์ (The Sun) เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์กว้างกว่าโลก 109 เท่า ประกอบด้วยกลุ่มแก๊สจำนวนมหาศาล คือ ไฮโดรเจน 3 ใน 4 และฮีเลียม 1 ใน 4 มีอุณหภูมิ 5,800 องศาเคลวิล แสงสว่างจากดวงอาทิตย์เดินทางถึงโลก ใช้เวลา 8.3 นาทีหมุนรอบตัวเองครบรอบในเวลา 27.27 วัน 
     2. ดวงจันทร์ (The Moon) ซึ่งเป็นบริวารของโลกอยู่ใกล้โลกมากที่สุดในอวกาศเป็นวัตถุที่สว่างที่สุดในท้องฟ้าตอนกลางคืน ดวงจันทร์โคจรอบโลกในเวลา 29 วันครึ่ง 
     3. จุดดับบนดวงอาทิตย์ (Sunspots) พื้นผิวของดวงอาทิตย์บางแห่งก็มีจุดดับ อันที่จริงจุดดับคือพายุ แก๊ส ไฟฟ้า ที่หมุนบิดไปมาขณะที่มวลของแก๊สเคลื่อนที่ไปบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ 
     4. ดาวหาง เป็นบริวารของดวงอาทิตย์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี ดาวหางสว่างขึ้นได้เพราะสะท้อนแสง ดาวหางมีส่วนประกอบ สำคัญคือ ส่วนหางกับส่วนหัว ส่วนหัวประกอบด้วยน้ำแข็ง แอมโมเนีย และมีเทน ส่วนหางเป็นแก็ส ที่ทำปฏิกิริยากับลมสุริยะ จากดวงอาทิตย์ 
     5. ทางช้างเผือก (Milky Way) เป็นแสงสว่างจาง ๆ เห็นเป็นทางยาวมัว ๆ พาดข้ามขอบฟ้า แสงนี้จากดวงดาวนับล้าน ๆ ดวง 
     6. สุริยุปราคา โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ในขณะที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก เมื่อดวงจันทร์อยู่ระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ เงาของ ดวงอาทิตย์จะทอดลงบนดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดสุริยุปราค
     7. จันทรุปราคา โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ในขณะที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก เมื่อโลกมาอยู่ระหว่างดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ เงาของโลกทอดลงบนดวงจันทร์ ทำให้เกิดจันทรุปราคา

     ประโยชน์และความก้าวหน้าของการสำรวจอวกาศ เริ่มต้นยุคอวกาศ เมื่อ ปี พ.ศ.2500 เมื่อดาวเทียมดวงแรกของโลก ส่งขึ้นไปโคจร รอบโลก คือ สปุตนิต 1 ของสหภาพโซเวียต (รัสเซีย) 

     ประโยชน์ที่มนุษย์ได้รับจากการสำรวจอวกาศมีมากมาย ขึ้นอยู่แต่ละโครงการที่ได้สำรวจมา เช่น
          1. โครงการเมอคิวรี 
          2. โครงการเจมินี 
          3. โครงการอะพอลโล 
          4. โครงการหอวิจัยลอยฟ้า (Skylab) 
          5. โครงการร่วมระหว่างสหรัฐและรัสเซีย ซื่อโครงการอะพอลโล - โซยูส 
          6. โครงการขนส่งอวกาศ

เกร็ดความรู้ที่ควรทราบเกี่ยวกับยานขนส่งอวกาศ 
     1. เมื่อยานขนส่งเริ่มเข้าสู่บรรยากาศโลกในเที่ยงกลับยานมีความเร็ว 28,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง 
     2. ผิวนอกของยานเสียดสีอากาศ เกิดความร้อนสูงกว่า 1,300 C 
     3. ตัวยานไม่ละลายที่อุณหภูมิ 1,300 C เพราะใช้แผ่นกระเบื้องซิลิกาจำนวน 32,000 แผ่นออกแบบเป็นพิเศษ 
     4. ส่วนที่ได้รับความร้อนมากที่สุดคือ ส่วนจมูกด้านหน้าของยาน และขอบหน้าของปีกจึงต้องติดด้วยสารคาร์บอนพิเศษ สามารถทน ความร้อนได้ยิ่งกว่ากระเบื้องซิลิกา 
     5. มนุษย์อวกาศชุด M.M.U (Manned Maneuvering Unit) เป็นชุดที่มนุษย์อวกาศสามารถออกไปลอยตัวท่องอวกาศอย่างอิสระ ไม่ต้องผูกสารสายระโยง ยึดตัวไว้กับยานขนส่งอวกาศอีกจึงเรียกพวกนี้ว่า ดาวเทียมมนุษย์ 
     6. ดาวเทียมมนุษย์ ชุด M.M.U มีระบบช่วยชีวิตโดยอัตโนมัติ มีเครื่องบังคับการเคลื่อนที่อยู่ในปลายมือทั้งสอง โดยกดปุ่มบังคับ และจรวด 24 เครื่อง ใช้แก๊สไนโตรเจนสำหรับจุดระเบิดผลักดันการเคลื่อนที่ไปตามต้องการ 
     7. ธุรกิจหลักของยานขนส่งอวกาศ คือ การปล่อยดาวเทียมชนิดต่างๆ เช่น ดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา ห้องทดลอง วิทยาศาสตร์ 
     8. นักบินอวกาศใช้แขนกลยกดาวเทียมออกไปทีละดวง ใช้วิธีบังคับด้วยสปริงดีดดาวเทียมออกไปจากห้องบรรทุกสินค้า 
     9. ดาวเทียมดวงที่ชำรุด นักบินอวกาศชุด M.M.U.เคลื่อนเข้าไปใกล้และคว้าส่วนบนของดาวเทียมไว้ ทำให้ดาวเทียมหยุดแล้วลากจูง ให้เข้ามาอยู่ระยะใกล้แขนกล นำดาวเทียมมาเก็บไว้ในห้องบรรทุกสินค้านำมาซ่อมต่อไป

ข้อสอบที่เกี่ยวข้อง