ยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศ เจาะลึกระบบขับเคลื่อนสู่ห้วงอวกาศ
สรุปใจความสำคัญ
- ยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศต้องเร่งความเร็วสัมภาระให้ถึง 7,814 เมตรต่อวินาที เพื่อเข้าสู่วงโคจรรอบโลก
- NASA แบ่งประเภทจรวดนำส่งตามน้ำหนักบรรทุกเป็น 4 ระดับ: Small-lift, Medium-lift, Heavy-lift และ Super-heavy lift
- SpaceX เป็นผู้ให้บริการรายแรกที่สามารถนำจรวดนำส่ง (First Stage) กลับมาใช้ใหม่ได้สำเร็จในเชิงพาณิชย์
ยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า จรวดนำส่ง คือยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานจากจรวด ซึ่งออกแบบมาเพื่อบรรทุกบรรทุกสัมภาระ (Payload) เช่น ยานอวกาศที่มีลูกเรือ หรือดาวเทียม จากพื้นผิวโลกหรือชั้นบรรยากาศส่วนล่างขึ้นสู่ห้วงอวกาศ
ประเภทของยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศ
ยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศถูกแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามลักษณะการใช้งานและวงโคจรที่ต้องการ:
- ยานพาหนะส่งแบบซับออร์บิทัล (Sub-orbital): ส่งสัมภาระขึ้นไปถึงขอบเขตของอวกาศแต่ไม่เข้าสู่วงโคจร
- ยานพาหนะส่งแบบออร์บิทัล (Orbital): ส่งสัมภาระเข้าสู่วงโคจรรอบโลก โดยต้องเร่งความเร็วให้ถึงระดับที่สามารถรักษาสมดุลระหว่างแรงดึงดูดของโลกกับแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางได้
- ยานพาหนะส่งแบบระหว่างดาวเคราะห์ (Interplanetary): ออกแบบมาเพื่อส่งยานสำรวจไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ
- ยานพาหนะส่งแบบระหว่างดวงดาว (Interstellar): ยานพาหนะที่ออกแบบมาเพื่อเดินทางไปยังระบบดาวฤกษ์อื่น
ความเร็วและเงื่อนไขการส่ง
เพื่อให้ยานพาหนะส่งแบบออร์บิทัลสามารถนำสัมภาระเข้าสู่วงโคจรได้ จะต้องยกสัมภาระขึ้นไปที่ขอบเขตของอวกาศ (ประมาณ 150 กิโลเมตร) และเร่งความเร็วในแนวราบให้ได้อย่างน้อย 7,814 เมตรต่อวินาที (17,480 ไมล์ต่อชั่วโมง)
การจำแนกประเภทตามความสามารถในการบรรทุก
NASA ได้จำแนกยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศตามความสามารถในการบรรทุกสัมภาระเข้าสู่ระนาบวงโคจรต่ำของโลก (Low Earth Orbit - LEO) ดังนี้:
| ประเภท | ความสามารถในการบรรทุก (กิโลกรัม) | ตัวอย่าง |
|---|---|---|
| Small-lift launch vehicle | น้อยกว่า 2,000 กิโลกรัม | Vega |
| Medium-lift launch vehicle | 2,000 ถึง 20,000 กิโลกรัม | Soyuz ST |
| Heavy-lift launch vehicle | 20,000 ถึง 50,000 กิโลกรัม | Ariane 5 |
| Super-heavy lift vehicle | มากกว่า 50,000 กิโลกรัม | Saturn V |
เทคโนโลยีการนำกลับมาใช้ใหม่ (Reusability)
ในอดีต ยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศส่วนใหญ่เป็นแบบ Expendable Launch Vehicles (ELV) ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้งานครั้งเดียวแล้วทิ้ง โดยส่วนขับเคลื่อน (Boosters) จะแยกตัวออกและเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศหรือตกลงสู่พื้นดิน
อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันมีการพัฒนา Reusable Launch Vehicles (RLV) ซึ่งออกแบบมาให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เช่น จรวด Falcon 9 ของบริษัท SpaceX ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการขนส่งอวกาศได้อย่างมหาศาล
ประวัติศาสตร์และการพัฒนา
หลังจากการแข่งขันทางอวกาศ (Space Race) การสำรวจอวกาศได้เปลี่ยนผ่านสู่ยุคของการร่วมมือระหว่างประเทศ และการขยายตัวของภาคเอกชน เช่น SpaceX และบริษัทอื่นๆ ที่พัฒนาจรวดนำส่งที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและราคาถูกลง ทำให้การเข้าถึงห้วงอวกาศเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้นและเปิดโอกาสให้เกิดการท่องเที่ยวอวกาศในอนาคต
คำถามที่พบบ่อย
ยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศแตกต่างจากยานอวกาศอย่างไร?
ยานพาหนะส่งกำลังบำรุงทางอวกาศ (Launch Vehicle) คือ 'ตัวขับเคลื่อน' ที่ทำหน้าที่ส่งยานอวกาศหรือดาวเทียมขึ้นไปสู่ห้วงอวกาศ แต่เมื่อถึงระดับความสูงและความเร็วที่กำหนด ยานพาหนะส่งจะแยกตัวออก และปล่อยให้ยานอวกาศ (Spacecraft) ทำหน้าที่เดินทางต่อในอวกาศ
ทำไมจรวดนำส่งส่วนใหญ่จึงต้องมีหลายท่อน (Multistage)?
เพื่อให้สามารถลดน้ำหนักของโครงสร้างและถังเชื้อเพลิงที่ว่างเปล่าออกไประหว่างการเดินทาง ทำให้จรวดสามารถเร่งความเร็วได้มากขึ้นโดยใช้เชื้อเพลิงที่น้อยลงตามสมการจรวด (Rocket Equation)
จรวดแบบ Reusable ต่างจากแบบ Expendable อย่างไร?
จรวดแบบ Expendable คือจรวดที่ใช้ครั้งเดียวทิ้ง ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากต้องสร้างใหม่ทุกครั้ง ส่วนจรวดแบบ Reusable คือจรวดที่สามารถนำส่วนขับเคลื่อนกลับมาลงจอดและนำมาปรับปรุงเพื่อใช้งานซ้ำได้ ซึ่งช่วยลดต้นทุนการส่งสัมภาระขึ้นสู่อวกาศ
บทความที่เกี่ยวข้อง
01ประวัติศาสตร์และอวกาศNASA
Earthrise ภาพถ่ายประวัติศาสตร์ที่เปลี่ยนมุมมองต่อโลก
อ่านบทความฉบับเต็มอ่านต่อ →
02เทคโนโลยีอวกาศNASA
Nikon NASA F4 กล้องดิจิทัลยุคแรกเริ่มสำหรับภารกิจอวกาศ
อ่านบทความฉบับเต็มอ่านต่อ →
03ประวัติบุคคลประวัติบุคคล