1 มิ.ย. 2020 เวลา 08:00 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
การกลับไปเยือนอวกาศอีกครั้งของอเมริกา ตอน Autonomous Spaceport Drone Ship ฐานลงจอดกลางมหาสมุทรของ SpaceX
Autonomous Spaceport Drone Ship ที่มา - https://spaceth.co/asds-droneship/
ย้อนกลับไปที่จุดเริ่มต้นของ ASDS หรือ Autonomous Spaceport Drone Ship เกิดขึ้นเมื่อ SpaceX ตัดสินใจที่จะนำเชื้อเพลิงส่วนที่แต่เดิมใช้ในการทำ Return to Launch Site (RTLS) หรือการทำ Boostback Burn กลับสู่ฐานปล่อย ไปใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพของจรวด Falcon 9 แทน ซึ่งทำให้ Falcon 9 มีเชื้อเพลิงมากขึ้นแต่ต้องแลกมากับการทำ RTLS ไม่ได้เพราะเชื้อเพลิงไม่พอ นั้นหมายถึงการทิ้ง Booster ลงทะเลแต่ Elon Musk ให้ความเห็นว่าก็ทำไมไม่เอาฐานปล่อยไปตั้งมันกลางทะเลเลยละ ในเดือน ตุลาคม 2014 SpaceX ประกาศว่าจะ Partner กับอู่เรือของ Louisiana ในการสร้าง Floating Landing Platform หรือฐานปล่อยลอยน้ำสำหรับการลงจอดของ Booster พร้อมระบบ GPS และ Stantion-keeping thrusters สำหรับการจัดตำแหน่งฐานจอดแบบอัตโนมัติ
ทามไลน์ของ ASDS เป็นไปดังนี้
ในวันที่ 22 พฤศจิกายน 2014 Elon Musk ปล่อยภาพต้นแบบของ “Autonomous Spaceport Drone Ship”
ในเดือน ธันวาคม 2014 Drone Ship ลำแรกก็เปิดตัว มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า Marmac 300 นอกจากนี้ SpaceX ยังทำตัวยึด Booster ไว้ยึดหลังการลงจอดกันไม่ให้ Booster คว่ำระหว่างการเคลื่อนย้ายน้ำหนักประมาณ 6,800 กิโลกรัมสำหรับติดตั้งหลังการลงจอดโดยวิศวกรที่ต้องขึ้นไปตรวจสอบบน Droneship และแล้วก็ได้ฤกษ์ทดสอบฐานจอด ASDS อันนี้สักที ณ มหาสมุทรแอตแลนติก 320 กิโลเมตรห่างจากฐานปล่อยแหลมคานาเวอรัล ในภารกิจ SpaceX CRS-5
วันที่ 10 มกราคม 2015 ซึ่งเป็นภารกิจเติมเสบียงให้ ISS ที่ SpaceX ทำเป็นประจำอยู่แล้วเพิ่มเติมคือรอบนี้การลงจอดของ Booster ไม่ได้จอดแบบ RTLS หรือการกลับไปจอดที่แหลมคานาเวอรัลอีกแล้ว แต่เป็นการจอดบน ASDS Marmac 300 ที่ห่างจากแหลมคานาเวอรัลกว่า 320 กิโลเมตรแทน หากการลงจอดสำเร็จ SpaceX จะประหยัดเชื้อเพลิงในการทำ Boostback burn ไปเยอะมากเพราะไม่ต้อง Burn ไกลอีกตั้ง 320 กิโลเมตรนั้นเอง แต่ถ้าล้มเหลว SpaceX อาจจะต้องเสียตังค์ซ่อมทั้ง DroneShip และ Booster
ในวันที่ 10 มกราคม 2015 จรวด Falcon 9 พร้อม Cargo Dragon ในภารกิจ SpaceX CRS-5 ทะยานขึ้นจากแหลมคานาเวอรัลตามปกติจนกระทั่งถึงจุดแยกตัวของ Booster ตัว Booster ก็ทำ Flip maneuver เตรียมการจุดเครื่องยนต์ตามที่มันถูกโปรแกรมไว้ตามปกติเมื่อถึง Entry burn ตัว Booster ก็กาง Grid fin ซึ่งใช้สำหรับการชะลอความเร็วและควบคุมทิศทางตามปกติเพื่อปรับตำแหน่งให้ตรงกับ DroneShip และจุดจรวดขับดันเพื่อชะลอความเร็วก่อนการลงจอด เมื่อ Booster มาถึงและอยู่ใต้เส้นขอบฟ้าตามคาดการณ์ทำให้ Webcast และระบบ Telemetry โดนตัดจากการสั่นสะเทือนตามปกติ แต่ระหว่างการลงจอด Grid fins ที่ควบคุมตำแหน่งของ Booster ดันขัดข้องทำให้ Booster หัวทิ่มกระแทกกับ DroneShip นั้นทำให้ Booster ระเบิดออกเป็นเสี่ยง ๆ ส่วน DroneShip เองปลอดภัยเพียงแค่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์นิดหน่อย น่าเสียดายที่ Booster มัน Return to vehicle assembly เหมือนใน Kerbal Space Program ไม่ได้ก็เลยต้องสร้างใหม่กันเลยทีเดียว
จากความพยายามในการลงจอดบน DroneShip ครั้งแรกของ SpaceX (ที่ล้มเหลว) Elon Musk กล่าวว่าปัญหาน่าจะเกิดจากสาร Hydraulic ที่ใช้ในการควบคุม Grid fin หมดซึ่งไม่ทราบว่ามันหมดได้ยังไงเพราะปกติมันเป็นระบบปิด ทำให้ Grid fin ค้างและมันน่าจะค้างตอนที่ Booster พยายามจะปรับตำแหน่งพอดีทำให้เกิดการ Overcompensate ขึ้นเป็นที่มาของการหัวทิ่มของ Booster
ในวันที่ 23 มกราคม 2015 ระหว่างการซ่อม DroneShip อันเดียวกับที่พึงระเบิดไปเมื่อวันที่ 10 มกราคม Elon Musk ก็ได้ประกาศเปลี่ยนชื่อ DroneShip เป็น Just Read the Instructions (JRTI) และก็ได้ตั้งชื่อกับ ASDS อีกลำหนึ่งที่กำลังจะถูกนำมาใช้งานจาก Marmac 304 เป็น Of Course I Still Love You (OCISLY) ที่เราคุ้นเคยนั้นเอง ชื่อ DroneShip ทั้งสองนี้ตั้งตามชื่อยานในนิยาย Sci-Fi ของ lain M. Banks ชื่อว่า The Player of Games
ในวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2015 ในภารกิจการปล่อยดาวเทียม DSCOVR จาก Falcon 9 DroneShip JRTI ก็ถูกลากไปเตรียมไว้สำหรับการลงจอดแต่ในวันปล่อย คลื่นในบริเวณเขตลงจอดสูงกว่า 7 เมตร ซึ่ง Station-keeping thrusters เองบวกกับฟิสิกส์ง่าย ๆ ที่จำเป็นต่อการลงจอดไม่เอื้ออำนวยทำให้ SpaceX ต้องยกเลิกการลงจอดบน ASDS เพราะคลื่นที่สูงระดับนั้นจะทำให้ระนาบการลงจอดเอียงและไม่ Stable (พอคลื่นผ่านไปมันก็กลับมาตรงเหมือนเดิม) เมื่อคลื่นพัดผ่าน DroneShip แต่ Booster ไม่ได้โปรแกรมมาให้ลงจอดแบบเอียง ๆ และมันก็ไม่ได้ออกแบบมาให้ลงจอดแบบเอียง ๆ ด้วย (ขนาดลงจอดตรง ๆ ธรรมดายังบึม) และข้อสุดท้ายที่ SpaceX ไม่อยากเสี่ยงลงจอดก็คือต่อให้ลงจอดได้คลื่นระดับน้ำอาจจะทำให้ DroneShip เอียงจน Booster คว่ำลงทะเล SpaceX ตัดสินใจให้ Booster ลงจอดในน้ำแทนแต่เป็นการลงจอดแบบ Powered Landing ก็คือทำให้เบาที่สุด ผลของการลงจอดในวันนั้นก็สำหรับไปด้วยดี (Soft landing) แต่ก็ทำให้ SpaceX พลาดโอกาสในการลองลงจอดบน DroneShip เช่นกัน
วันที่ 14 เมษายน 2015 ในภารกิจ CRS-6 ซึ่งเป็นภารกิจขนส่งเสบียงให้ ISS เหมือนเดิมเหมือน ISS ครั้งนี้เป็นโอกาสครั้งที่ 3 ในการลงจอดบน DroneShip JRTI หลังการปล่อย Booster ของ Falcon 9 ก็ทำ Boostback burn และทำ DroneShip AOS (Aquiring Of Signal) กับ JRTI ซึ่งเป็นการสื่อสารตำแหน่งกันระหว่าง Booster และ DroneShip เพื่อปรับตำแหน่ง ระหว่างการปรับตำแหน่ง Booster วาล์วควบคุมเชื้อเพลิงปรับทิศทางเกิดค้างขึ้นทำให้ระบบควบคุมทิศทางปรับตำแหน่งไม่ได้และพยายาม Overcompensate เพื่อปรับตำแหน่งก่อนที่จะสายเกินไปผลก็คือวาล์วกลับมาเป็นปกติพอดีทำให้ลงจอดได้แต่จากการ Overcompensate ทำให้ Booster มีโมเมนตัมด้านข้าง (Lateral Momentum) ตอนลงจอดมากเกินไปและนั้นทำให้ Booster สไลด์บน DroneShip หลังการลงจอด ระบบ RCS บน Booster พยายามดัน Booster กลับด้วยการปล่อย Propellant ในทิศทางตรงข้ามแล้ว (จะเห็นแก๊สสีขาวที่ปล่อยออกมาจากส่วนบนของ Booster) แต่ไม่เป็นผลเพราะ CG ของ Booster เกินจุดที่จะตั้งตรงได้แล้วทำให้ Booster ล้มลงกระแทกกับ DroneShip แรงกระแทกทำให้ Booster ระเบิดเป็นเสี่ยง
วันที่ 28 มิถุนายน 2015 ในภารกิจ CRS-7 SpaceX วางแผนว่าจะลงจอดบน ASDS ใหม่เอี่ยมชื่อว่า Of Course I Still Love You (OCISLV) ซึ่งถูกลากไปเตรียมไว้ในทะเลสำหรับการลงจอดแล้วแต่น่าเสียได้ที่ในภารกิจ CRS-7 เพียง 139 วินาทีหลังการปล่อย ถังความดัน Helium ใน Stage 2 ของ Falcon 9 ที่ใช้ในการอัดเชื้อเพลิงออกซิเจนเหลวเกิดรั่วทำให้ Helium ความดันสูงไหลเข้าไปในถังเชื้อเพลิงออกซิเจนเหลวมากเกินไปจนถังเชื้อเพลิงระเบิด แรง Aerodynamic ซึ่งตอนนั้นจรวด Falcon 9 อยู่ที่ Max-Q พอดี ฉีกจรวด Falcon 9 ออกเป็นเสี่ยง Capsule Dragon ดีดตัวออกมาทันก่อนการระเบิดแต่ซอฟต์แวร์บนยานไม่ได้ถูกโปรแกรมให้ปล่อยร่มชะลอความเร็วในกรณีแบบนี้ ทำให้ Capsule ร่วงกระแทกผิวน้ำ (แต่ใน Dragon 2 ถูกโปรแกรมให้ปล่อยร่มแล้วนะ)
วันที่ 17 มกราคม 2016 ครั้งที่ 3 ของความพยายามในการลงจอดบน ASDS JRTI Falcon 9 Flight 21 ทะยานขึ้นจากฐานปล่อยพร้อมดาวเทียม Jason-3 JRTI ถูกจอดรออยู่ที่ 320 กิโลเมตรห่างจากฐานปล่อย การทำ Boostback Burn เป็นไปด้วยความเรียบร้อยจนกระทั่งถึงการลงจอด รอบนี้การลงจอดเป็นไปด้วยดีแต่ขาตั้งของ Booster ข้างหนึ่งดันไม่ล็อกทำให้ขาตั้งหุบลงและนั้นทำให้ Booster เสียสมดุลล้มลงบน DroneShip แรงจากการกระแทกทำให้ถังเชื้อเพลิงระเบิด
วันที่ 4 มีนาคม 2016 ในภารกิจ SES-9 ใน Falcon 9 Flight 22 รอบนี้ SpaceX ตั้งใจจะลองให้ Booster ลงจอดบน DroneShip ใหม่เอี่ยมอย่าง Of Course I Still Love You (OCISLY) ด้วยเชื้อเพลิงที่น้อยกว่าเดิมและเป็นการจอดด้วยเครื่องยนต์เพียง 3 เครื่องยนต์ ซึ่ง SpaceX ก็เหมือนจะรู้ตัวว่ายังไงก็ไม่น่ารอด (เพราะขนาดเชื้อเพลิงเยอะยังไม่รอดเลย แต่ก็ยังทำ) ในวันปล่อยจริง Booster กลับมาถึง OCISLY แล้วก็ตามคาดเชื้อเพลิงที่เหลือไว้ไม่เพียงพอทำให้เครื่องยนต์เครื่องหนึ่งดับก่อนกำหนดแต่ Booster อยู่ในตำแหน่งที่ตรงกับฐานลงจอดของ DroneShip พอดีทำให้มันพุ่งลงบน DroneShip เต็ม ๆ พังทั้งจรวดทั้ง DroneShip เลยรอบนี้ ในคลิป Webcast การปล่อยข้างล่างนี้เราจะเห็น Booster พุงลงมาด้วยความเร็วที่ผิดปกติส่วน Webcast ตอนระเบิดไม่สามารถถ่ายมาได้เพราะว่ามันน่าจะระเบิดไปพร้อมกับ Booster
ในภารกิจ CRS-8 เหมือนภารกิจ CRS หลาย ๆ อันก่อนหน้านี้รอบนี้ SpaceX ก็ได้ไปซ่อม DroneShip Of Course I Still Love You ที่บึมในรอบที่แล้วมาเรียบร้อยพร้อมนำมาทดสอบในเที่ยวบินนี้ OCISLY ถูกลากไปเตรียมไว้นอกชายฝั่งฟลอริดาในมหาสมุทรแอตแลนติก Falcon 9 ในภารกิจ CRS-8 ทะยานขึ้นจากฐานปล่อยตามปกติ 9 นาที 10 วินาทีหลังการปล่อย Booster กลับมาลงจอดที่ DroneShip OCISLY ได้สำเร็จ นับเป็นครั้งแรกของ SpaceX และครั้งแรกของโลกในการนำจรวดแบบ Reusable มาลงจอดในฐานจอดกลางทะเลได้เป็นครั้งแรก
โดรนที่กำลังประจำการตอนนี้มีเพียง Of Course I Still Love You (OCISLY) รหัส Marmac 304 ส่วน Just Read The Instruction รหัส 300 นั้นกำลังถูกปรับปรุงใหม่เพื่อนำไปใช้สลับกับ OCISLY ในรหัสใหม่เรียกว่า Marmac 303 และ SpaceX กำลังสร้าง DroneShip ลำใหม่ให้ชื่อว่า A Shortfall of Gravitas (ASOG)
ASDS Just Read the Instructions เป็นฐานลงจอด ASDS ลำแรกของ SpaceX ขนาด 50 x 91 ตารางเมตร ถูกออกแบบสำหรับการลงจอดของ Booster จรวด Falcon 9 v1.1 JRTI ถูกใช้ในภารกิจที่ถูกปล่อยจากฐานทัพอากาศ Vandenburg JRTI มีเครื่องยนต์ Station-keeping thrusters จำนวน 4 ตัวไว้สำหรับล็อกตำแหน่งของฐานจอดให้ตรงกับตำแหน่งของ Booster ระหว่างการลงจอด
ASDS Just Read the Instructions ที่มา - SpaceX
ระบบ Station-keeping บน JRTI ทำงานร่วมกับระบบ GPS จากดาวเทียม Azimuth thruster ทำหน้าที่ล็อกตำแหน่งของ DroneShip relative ต่อตำแหน่งที่กำหนดไว้ในโปรแกรมด้วยความแม่นยำระดับ 3 เมตร บน DronShip มีอุปกรณ์อย่างเซนเซอร์และกล้องสำหรับระบบ Telemetry เพื่อการวิเคราะห์บน DroneShip มีจานดาวเทียมสำหรับส่งข้อมูล Up-link ขึ้นสู่ดาวเทียมที่ใช้ในการ Broadcast Telemetry และ Live สด ซึ่งเป็นแบบ Directional Up-link นั้นทำให้ระหว่างการลงจอดระบบ Broadcast ส่วนใหญ่จะถูกตัดและขาดหายไปรวมถึง Live สดด้วยเพราะการสั่นจากการลงจอดของ Booster ทำให้จานดาวเทียมส่งข้อมูลสั่นไปด้วยและนั้นอาจทำให้ตำแหน่งที่จานดาวเทียมชี้ไปไม่ตรงกับตำแหน่งของดาวเทียมทำให้ข้อมูลระหว่างการลงจอดส่วนใหญ่จะหายไปในระหว่าง Webcast แต่ข้อมูลต่าง ๆ ยังสามารถส่งกลับมาได้หลังการลงจอดเมื่อจานดาวเทียมล็อกตำแหน่งดาวเทียมสื่อสารได้แล้วนั่นเอง
ASDS ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้อยู่ ๆ ก็สามารถลอยไปจุดลงจอดหรือ LZ ได้เองเพราะฉะนั้นมันจะต้องมีเรือมาลากไปเตรียมไว้ที่จุดลงจอด แต่ทั้งนี้มันก็ยังสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ใน LZ ในระยะที่ไม่ไกลมากสำหรับการจัดตำแหน่ง Relative Position ระหว่าง DroneShip กับ Booster นั้นเอง Station-keeping thruster จะทำหน้าที่ Maintain ตำแหน่งของ DroneShip ให้ตรงกับตำแหน่งของ LZ ไว้ ทั้งนี้ DroneShip จะสื่อสารกับ Booster ตลอดเวลาด้วย Up-link antenna ระหว่างการปล่อยเจ้าหน้าที่ใน Launch Control Center (LCC) จะพูดว่า DroneShip AOS (Aquiring of Signal) นั้นหมายถึง Booster และ DroneShip ได้ Establish การสื่อสารเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ระหว่างนี้ DroneShip จะควบคุมตำแหน่งของตัวเองอ้างอิงจาก Absolute GPS จากดาวเทียม GPS ซึ่งมีตำแหน่งชัดเจนว่า DroneShip ควรจะอยู่ตรงไหนตามโปรแกรมการลงจอด ส่วน Booster จะอ้างอิงตำแหน่งของตัวเองตาม Relative GPS ซึ่งก็เป็นข้อมูลจากดาวเทียม GPS ชุดเดียวกันกับที่ส่งข้อมูลให้ DroneShip เพื่อป้องกันข้อมูลคลาดเคลื่อน Booster จะทำการเปรียบเทียบตำแหน่งของตัวเองกับตำแหน่งของ DroneShip เพื่อทำ Differential Positioning และปรับตำแหน่งจน Off-set ของ Relative GPS และ Absolute GPS เป็น 0 นั้นหมายถึงตำแหน่งของ Booster และ DroneShip ตรงกันแล้ว ทั้งหมดนี้จะถูกคำนวณโดย Flight Computer บน Booster ทั้งสิ้น
ASDS Just Read the Instructions ขณะกำลังโดนลากไป LZ – ที่มา Tony Cacciarelli/SpaceX
ระหว่างการลงจอด SpaceX จะส่งเรือมาสมทบกับ ASDS เพราะว่าหลังการลงจอดบน ASDS JRTI เจ้าหน้าที่จำเป็นต้องล็อก Booster เข้ากับฐานจอดด้วยโครงสร้างที่ยึดกับตัว DroneShip เพื่อที่จะทำให้ Booster ไม่ไหลไปมาและลดโอกาสที่ Booster จะหัวทิ่มหรือคว่ำลงทะเลระหว่างการลากกลับฐานปล่อยเพราะโดนคลื่นหรือแรงสั่นสะเทือนระหว่างการลาก
แต่ใน DroneShip อันใหม่ของ SpaceX อย่าง Of Course I Still Love You ได้เพิ่มอุปกรณ์ใหม่ขึ้นมาอย่าง Octograbber ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ที่ SpaceX ตั้งชื่อว่า Roomba หรือ Optimus Prime (SpaceX ไม่เคยตั้งชื่ออะไรที่มันเป็นทางการสักทีหรอก) ทั้งนี้ Roomba เป็นตัวย่อของ (Remotely Operationed Orientation and Mass Balance Adjustment) เป็นหุ่นยนต์ 4 แขนที่จะทำหน้าที่ติดตั้ง Support Structure โดยอัตโนมัติเพื่อยึด Booster เข้ากับ DroneShip ไม่ให้มันคว่ำลงทะเลระหว่างการลากกลับฐานปล่อยทั้งนี้เราอาจจะไม่เห็นมันบนฐานจอดเพราะว่ามันถูกเก็บในโกดังกันแรงระเบิดที่อยู่ด้านข้างของ ASDS นั้นเองและมันจะออกมาหลังจาก Booster จอดเรียบร้อยแล้วเท่านั้น
ส่วน Just Read the Instructions พร้อมรหัสใหม่อย่าง Marmac 303 ซึ่งเป็นการเอา Marmac 300 ที่เสียหายจากการระเบิดของ Booster ในภารกิจ CRS-6 และถูกแยกชิ้นส่วนนั้น มันถูกเอามาสร้างใหม่เป็น JRTI Marmac 303 ซึ่งเดิมถูกประจำการในมหาสมุทรแปซิฟิกระหว่างปี 2015 ถึงปี 2019 จนกระทั่งในเดือน สิงหาคม 2019 JRTI ถูกย้ายไปประจำที่อ่าวเม็กซิโกและก็ถูกย้ายไปแหลมคานาเวอรัลในเดือนธันวาคม 2019 จนถึงปัจจุบัน ส่วน Of Course I Still Love You ก็ยังประจำอยู่ที่แหลมคานาเวอรัลตามเดิมเช่นกัน สุดท้ายนี้ ASDS ลำใหม่อย่าง A Shortfall of Gravitas ที่น่าจะยังสร้างไม่เสร็จนั้น SpaceX ไม่ได้ให้รายละเอียดเพิ่มเติมแต่อย่างใด
ส่วนภารกิจ Crew Dragon Demo-2 นี้ SpaceX ได้จัดเตรียม Booster รหัส B1058 ใหม่เอี่ยมซึ่งยังไม่เคยถูกใช้มาก่อนให้นักบินอวกาศเป็นอย่างดีซึ่ง Procedure ทุกอย่างก็จะเหมือนกับภารกิจ CRS เพียงแต่แค่รอบนี้มีนักบินอวกาศขึ้นไปด้วยนั้นเองและเป็นยานรุ่นใหม่อย่าง Crew Dragon 2 อนาคตของ Human spaceflight system
อ้างอิง
เนื่องจาก Blockdit ไม่รองรับ URL ทางทีมงานจึงขออนุญาติแปะเป็นชื่อเว็บไซต์แทน
โฆษณา