ทำความรู้จัก ยานอวกาศ

ยานอวกาศ (Spacecraft) เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในการสำรวจและศึกษาจักรวาล การส่งยานอวกาศขึ้นสู่อวกาศเปิดโอกาสให้มนุษยชาติได้เรียนรู้เกี่ยวกับโลกภายนอก ตั้งแต่การสำรวจดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ไปจนถึงการค้นหาดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลออกไป 

ยานอวกาศสามารถปฏิบัติภารกิจได้หลายรูปแบบ เช่น การโคจรรอบดาวเคราะห์ การส่งข้อมูลกลับมายังโลก หรือแม้กระทั่งการเดินทางไปสำรวจพื้นที่นอกระบบสุริยะ ความท้าทายของการออกแบบยานอวกาศอยู่ที่การทำให้ยานสามารถเดินทางในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีอากาศ แรงโน้มถ่วงต่ำ และอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง นอกจากนี้ 

ยานอวกาศยังต้องสามารถใช้งานได้ยาวนานโดยไม่ต้องมีการซ่อมบำรุงจากมนุษย์ ปัจจุบัน ยานอวกาศมีบทบาทสำคัญในการค้นพบข้อมูลใหม่ ๆ และเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของมนุษยชาติ

คุณทราบหรือไม่ว่า ยานอวกาศสามารถ "ลอย" ได้ในอวกาศโดยไม่ต้องใช้เครื่องยนต์เนื่องจากกฎของฟิสิกส์และสภาพแวดล้อมในอวกาศที่ไม่มีแรงต้านทานอากาศหรือแรงโน้มถ่วงที่แรงพอจะดึงกลับมายังดาวเคราะห์

เหตุผลที่ยานอวกาศสามารถลอยได้

• กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton's First Law)
  วัตถุที่เคลื่อนที่ในเส้นทางที่ไม่ถูกขัดขวางจะเคลื่อนที่ต่อไปเรื่อย ๆ ด้วยความเร็วคงที่ เว้นแต่จะมีแรงมาหยุดหรือเปลี่ยนทิศทาง ในอวกาศไม่มีแรงต้านทานจากอากาศหรือพื้นผิวใดๆ ทำให้เมื่อยานอวกาศถูกปล่อยออกไปแล้ว มันจะยังคงเคลื่อนที่ไปเรื่อย ๆ แม้จะไม่มีเครื่องยนต์ทำงานก็ตาม
  
  
• แรงโน้มถ่วงต่ำ
  ในอวกาศ แรงโน้มถ่วงที่ส่งผลต่อยานอวกาศจากดาวเคราะห์หรือดวงอาทิตย์มีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับบนโลก ซึ่งหมายความว่าหลังจากยานอวกาศหนีออกจากแรงโน้มถ่วงของโลก มันสามารถลอยและเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ
  
  
• การใช้แรงส่งครั้งเดียว
  ยานอวกาศจะใช้เชื้อเพลิงและเครื่องยนต์ในช่วงแรกของการปล่อยเพื่อทำให้มันหนีออกจากแรงโน้มถ่วงของโลก (gravity escape) หลังจากนั้น เมื่อเข้าไปอยู่ในอวกาศแล้ว มันไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องยนต์อีกต่อไปในการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า

อย่างไรก็ตาม ในบางสถานการณ์ที่ยานอวกาศต้องการเปลี่ยนทิศทางหรือชะลอความเร็ว ก็จะใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนขนาดเล็ก (thrusters) ซึ่งจะเปิดใช้เป็นครั้งคราวตามความจำเป็น

ยานอวกาศส่วนใหญ่ จะไม่ "อยู่กับที่" แต่จะเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลาในอวกาศ เนื่องจากไม่มีแรงต้านอากาศหรือแรงโน้มถ่วงมากพอที่จะหยุดยานอวกาศให้หยุดนิ่งได้ ดังนั้น เมื่อยานอวกาศถูกปล่อยออกไปและถูกส่งด้วยแรงผลักจากจรวดหรือเครื่องยนต์ มันจะเคลื่อนที่ไปเรื่อย ๆ ตามทิศทางที่ได้รับแรงผลักจนกว่าจะมีแรงอื่นมาหยุดหรือเปลี่ยนทิศทาง

การเคลื่อนที่ของยานอวกาศมักมี 2 ลักษณะหลัก

• การโคจรรอบวัตถุ (Orbiting)
  ยานอวกาศที่ถูกส่งไปในทิศทางที่เฉพาะเจาะจง เช่น การโคจรรอบโลกหรือดาวเคราะห์ จะลอยไปตามเส้นทางวงโคจรตามแรงโน้มถ่วงของวัตถุที่มันโคจรรอบ ซึ่งในกรณีนี้ยานอวกาศไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงเพื่อเคลื่อนที่ แต่มันจะเคลื่อนไปตามเส้นทางที่คำนวณไว้ เช่น ดาวเทียมที่โคจรรอบโลก
  
  
• การเดินทางในอวกาศลึก (Deep Space Travel)
  ยานอวกาศที่ถูกปล่อยออกไปเพื่อเดินทางไปยังจุดหมายปลายทาง เช่น ดาวเคราะห์อื่น ๆ หรือดวงจันทร์ จะลอยไปในทิศทางที่กำหนดจากการปล่อยเครื่องยนต์ในช่วงแรกของการเดินทาง โดยใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ขณะที่มันเดินทางไปข้างหน้าด้วยความเร็วคงที่หรือเพิ่มขึ้นตามแรงขับช่วงต้น ยานเหล่านี้อาจใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนขนาดเล็กในการปรับทิศทางเมื่อจำเป็น เช่น ยานโวยาเจอร์ (Voyager) ที่ถูกส่งออกไปสำรวจนอกระบบสุริยะ

บทสรุป ยานอวกาศจะไม่หยุดอยู่กับที่ในอวกาศ แต่มันจะลอยไปเรื่อย ๆ ตามแรงผลักที่ได้รับในทิศทางต่าง ๆ ตามภารกิจของมัน

#Space #อวกาศ