เทคโนโลยีอวกาศ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

เทคโนโลยีอวกาศ (อังกฤษ: Space Technology) คือ เทคโนโลยีที่ใช้ในการสำรวจอวกาศหรือใช้ศึกษาโลกของเราจากอวกาศ และการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ ในเอกภพ พัฒนาการของเทคโนโลยีอวกาศเป็นการชี้ถึงความสามารถของมนุษย์ในการพยายามทำความเข้าใจธรรมชาติ โดยอาศัยความรู้ทางฟิสิกส์และเคมีเพื่อออกแบบและสร้างเครื่องมือหรืออุปกรณ์ต่างๆ เพื่อขยายความรู้ความเข้าใจให้มากขึ้น มีเทคโนโลยีมากมายที่จัดเป็นเทคโนโลยีอวกาศ เช่น ดาวเทียม จรวด ยานอวกาศ ยานสำรวจ กล้องโทรทัศน์อวกาศ สถานีอวกาศ สถานีควบคุมดาวเทียม รวมไปถึงอุปกรณ์เพื่อการดำรงชีวิตของนักบินอวกาศ [อ้างอิงเทคโนโลยีอวกาศ]

ดาวเทียม(Satellites) หมายถึง วัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นเลียนแบบดาวบริวารของดาวเคราะห์ เพื่อให้โคจรรอบโลกหรือรอบเทห์ฟากฟ้าอื่น มีอุปกรณ์สำหรับเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับอวกาศ และถ่ายทอดข้อมูลนั้นมายังโลก วัตถุลักษณะดังกล่าวที่โคจรรอบโลกใช้เป็นอุปกรณ์โทรคมนาคมด้วย เช่น ถ่ายทอดคลื่นวิทยุ และโทรทัศน์ข้ามทวีป เป็นต้น

ประเภทดาวเทียม (Types of satellites)

แบ่งประเภทของดาวเทียมตามลักษณะการใช้ประโยชน์ ได้ดังนี้

ดาวเทียมดาราศาสตร์ (Astronomical satellites) เป็นดาวเทียมสำรวจดวงดาวต่างๆ ที่อยู่ห่างไกลโลก สำรวจกาแล็กซี (Galaxy) รวมทั้งสำรวจวัตถุต่างๆ ที่อยู่ในอวกาศ เช่น ดาวเทียม MAGELLAN สำรวจดาวศุกร์ดาวเทียม GALILEO สำรวจดาวพฤหัส เป็นต้น

ดาวเทียมสื่อสาร (Communications satellites) เป็นดาวเทียมประจำที่ในอวกาศ เพื่อการสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุในความถี่ไมโครเวฟ ส่วนใหญ่เป็นดาวเทียมวงโคจรค้างฟ้า ได้แก่ ดาวเทียม INTELSAT ดาวเทียม IRIDIUM และดาวเทียมไทยคม เป็นต้น

ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลก (Earth observation satellites) เป็นดาวเทียมที่ถูกออกแบบ เฉพาะเพื่อการสำรวจ ติดตามทรัพยากรและสิ่งแวดล้อมต่างๆ ของโลก รวมทั้งการทำแผนที่ต่างๆ ได้แก่ ดาวเทียมLANDSAT RADARSAT ALOS และ THEOS เป็นต้น

ดาวเทียมนำร่อง (Navigation satellites) เป็นดาวเทียมนำร่องที่ใช้คลื่นวิทยุและรหัสจากดาวเทียมไปยังเครื่องรับสัญญาณบนพื้นผิวโลก สามารถหาตำแหน่งบนพื้นโลกที่ถูกต้องได้ทุกแห่ง และตลอดเวลา ได้แก่ดาวเทียม NAVSTAR GLONASS และ GALILEO เป็นต้น

ดาวเทียมจารกรรม (Reconnaissance satellites) เป็นดาวเทียมสำรวจความละเอียดสูง หรือดาวเทียมสื่อสารที่ใช้เพื่อกิจการทางการทหาร การจารกรรม หรือการเตือนภัยจากการโจมตีทางอากาศ ได้แก่ ดาวเทียม KEYHOLE และ LACROSSE เป็นต้น

ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา (Meteorological satellites) เป็นดาวเทียมสำรวจเพื่อภารกิจการพยากรณ์อากาศของโลก ได้แก่ ดาวเทียม NOAA GMS และ GOES เป็นต้น

จรวด.gif

[1] จรวด (Rocket) เป็นเครื่องยนต์ที่ใช้ขับเคลื่อนพาหนะสำหรับขนส่งอุปกรณ์หรือมนุษย์ขึ้นสู่อวกาศ จรวดสามารถเดินทางไปในอวกาศ

เนื่องจากไม่จำเป็นต้องอาศัยออกซิเจนในบรรยากาศมาใช้ในการสันดาปเชื้อเพลิง ทั้งนี้เพราะว่าจรวดมีถังบรรจุออกซิเจนอยู่ในตัวเอง

 จรวดที่ใช้เดินทางไปสู่อวกาศจะต้องมีแรงขับเคลื่อนสูงมากและต่อเนื่อง เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก (Gravity) 

ซึ่งมีความเร่ง 9.8 เมตร/วินาที2  ในการเดินทางจากพื้นโลกสู่วงโคจรรอบโลก จรวดทำงานตามกฎของนิวตัน 3 ข้อดังนี้ 

  • กฎข้อที่ 3 “แรงกริยา = แรงปฏิกิริยา” จรวดปล่อยแก๊สร้อนออกทางท่อท้ายด้านล่าง (แรงกริยา) ทำให้จรวดเคลื่อนที่ขึ้นสู่อากาศ (แรงปฏิกิริยา) 
  • กฎข้อที่ 2 "ความเร่งของจรวดแปรผันตามแรงขับของจรวด แต่แปรผกผันกับมวลของจรวด" (a = F/m) ดังนั้นจรวดต้องเผาไหม้เชื้อเพลิงอย่างต่อเนื่อง เพื่อสร้างความเร่งเอาชนะแรงโน้มถ่วง  และเพื่อให้ได้ความเร่งสูงสุด นักวิทยาศาสตร์จะต้องออกแบบให้จรวดมีมวลน้อยที่สุดแต่มีแรงขับดันมากที่สุด 
  • กฎข้อที่ 1 "กฎของความเฉื่อย" เมื่อจรวดนำดาวเทียมหรือยานอวกาศเข้าสู่วงโคจรรอบโลกแล้ว จะดับเครื่องยนต์เพื่อเคลื่อนที่ด้วยแรงเฉื่อย ให้ได้ความเร็วคงที่ เพื่อรักษาระดับความสูงของวงโคจรให้คงที่

ยานอวกาศ(Spacecraft) หมายถึง ยานพาหนะที่นำมนุษย์หรืออุปกรณ์อัตโนมัติขึ้นไปสู่อวกาศ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสำรวจโลกหรือเดินทางไปยังดาวดวงอื่น ยานอวกาศมี 2 ประเภท คือ ยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม และยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ควบคุม ยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม (Manned Spacecraft) มีขนาดใหญ่ เพราะต้องมีปริมาตรพอที่มนุษย์อยู่อาศัยได้ และยังต้องบรรทุกปัจจัยต่างๆ ที่มนุษย์ต้องการ เช่น อากาศ อาหาร และเครื่องอำนวยความสะดวกในการยังชีพ เช่น เตียงนอน ห้องน้ำ ดังนั้นยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมจึงมีมวลมาก การขับดันยานอวกาศที่มีมวลมากให้มีอัตราเร่งสูงจำเป็นต้องใช้จรวดที่บรรทุกเชื้อเพลิงจำนวนมาก ซึ่งทำให้มีค่าใช้จ่ายสูงมาก [อ้างอิงยานอวกาศ]

[2]ยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม (Manned Spacecraft) มีขนาดใหญ่ เพราะต้องมีปริมาตรพอที่มนุษย์อยู่อาศัยได้ และยังต้องบรรทุกปัจจัยต่างๆ 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

กล้องโทรทรรศน์

กล้องโทรทรรศน์[3] (Telescope) หรือ กล้องดูดาว เป็นทัศนูปกรณ์ซึ่งประกอบด้วย เลนส์นูนสองชุดทำงานร่วมกัน หรือ กระจกเงาเว้าทำงานร่วมกับเลนส์นูน เลนส์นูนหรือกระจกเงาเว้าขนาดใหญ่ที่อยู่ด้านใกล้วัตถุทำหน้าที่รวมแสง ส่วนเลนส์นูนที่อยู่ใกล้ตาทำหน้าที่เพิ่มกำลังขยาย การเพิ่มกำลังรวมแสงช่วยให้นักดาราศาสตร์มองเห็นวัตถุที่มีความสว่างน้อย  การเพิ่มกำลังขยายช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นรายละเอียดของวัตถุมากขึ้น 

 กล้องโทรทรรศน์มีสามประเภท คือ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง และกล้องโทรทรรศน์แบบผสม  กล้องส่องทางไกลชนิดสองตา มีหลักการทำงานเช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง เพียงแต่ใช้ปริซึมหักเหแสงไปมาเพื่อลดระยะความยาวของลำกล้อ

ขาตั้งกล้องโทรทรรศน์มีสองประเภทคือ ขาตั้งแบบอัลตาซิมูธ สามารถปรับกล้องตามมุมทิศและมุมเงิน ขาตั้งแบบศูนย์สูตร ช่วยหันกล้องติดตามดาว เนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลก 

กล้องแบบหักเหแสง

กล้องแบบหักเหแสงใช้เลนส์นูนอย่างน้อยสองชิ้นประกอบด้วยกัน ชิ้นหนึ่งเรียกว่า เลนส์วัตถุ อยู่ทางด้านหน้าของตัวกล้อง อีกชิ้นหนึ่งเรียกว่า เลนส์ตา อยู่ตำแหน่งใกล้ตา อัตราขยายของกล้องชนิดนี้สามารถหาได้จาก

       กำลังขยาย = ความยาวโฟกัสของเสนส์วัตถุ / ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา

กล้องแบบสะท้อนแสง

กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงประกอบด้วยกระจกเว้าโค้งแบบพาราโบลาเรียกว่า กระจกหลัก (primary mirror) กับเลนส์ตาอีกอันหนึ่ง กำลังขยายของกล้องแบบสะท้อนแสงหาได้จาก

       กำลังขยาย = ความยาวโฟกัสของกระจกหลัก / ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา

อ้างอิงกล้องโทรทรรศน์

การเดินทางสู่อวกาศ[แก้]

ยานอวกาศลำแรกของมนุษย์ที่ส่งออกไปนอกโลกคือ สปุตนิก 1 เมื่อวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 โดยสาธารณโซเวียต-รัสเซีย (ปัจจุบันคือประเทศรัสเซีย) ทำการโคจรอยู่ในวงโคจรของโลกอยู่จนถึงวันที่ 4 มกราคม พ.ศ. 2501 จาการส่งสปุตนิก 1 ขึ้นไปทำให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพบรรยากาศของโลกมากขึ้น จากนั้นมนุษย์จึงได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศกันอย่างรวดเร็ว จนปัจจุบันมีดาวเทียมโคจรอยู่รอบๆ โลกราว 5,000 ดวง และมียานอวกาศขึ้นลงจำนวนมาก [4]เหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์การเดินทางสู่อวกาศของมนุษย์มีหลายเหตุการณ์ดังตัวอย่างเหตุการณ์ที่สำคัญดังตาราง

วัน เดือน ปี[แก้]

ยานสำรวจ[แก้]

โครงการ[แก้]

4 ต.ค. 1957 สปตนิก (USSR) โคจรรอบโลก
1 ก.พ. 1958 เอกซพลอเรอร์ 1 (USA) โคจรรอบโลก
2 ม.ค. 1959 ลูนา 1(USSR) เดินทางสู่ดวงจันทร์
3 มี.ค. 1959 ไพออนเนียร์ 4 (USA) เดินทางสู่ดวงจันทร์


การบินสู่อวกาศของมนุษย์[แก้]

ยูริ เอ กาการิน ชาวรัสเซีย นักบินอวกาศคนแรกที่ขึ้นไปสู่วงโคจร และเดินทางรอยโลกด้วยยานวอสตอค 1 ต่อมาสหรัฐอเมริกาก็ประสบความสำเร็จในการส่งมนุษย์ไปสำรวจดวงจันทร์เป็นครั้งแรก เมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 ด้วยยานอพพอลโล 11 จากนั้นมนุษย์ได้พัฒนาโครงการยานขนส่งอวกาศขึ้นมาเพื่อการใช้งานซึ่งเป็นการประหยัดค่าใช้จ่ายมากกว่าการให้จรวดในการเดิทางสู่อวกาศ

การเดินทางออกนอกโลกเพื่อไปสู่อวกาศนั้น จำเป็นต้องเชนะแรงดึงดูดโลก โดยอาศัยแรงขับดันจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงในจรวด ให้เคลื่อที่ด้วยความเร็วหลุดพ้นเพื่อให้พ้นจากแรงดึงดูดโลก

แรงโน้วถ่วงของโลก วัตถุต่างๆ ที่อยู่ในอิทธิพลของแรงโน้วถ่วงของโลกจะถูกแรงโน้วถ่วงของโลกดึงดูดเข้าสู่ศูนย์กลางโลกเสมอ แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุจะมีค่าแตกต่างกันไป[5]

  1. http://www.lesa.biz/space-technology/rocket
  2. http://www.lesa.biz/space-technology/spacecraft
  3. http://www.lesa.biz/space-technology
  4. หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์
  5. หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์