Blockdit Logo (Mobile)
Antfield
•
6 ก.ย. 2020 เวลา 15:55 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
NASA จดสิทธิบัตรเส้นทางบินไปดวงจันทร์เส้นใหม่ ที่ประหยัดเชื้อเพลิงค่าใช้จ่ายและประหยัดเวลาเดินทางมากกว่าเดิมร่วม 3 เดือน
โดยเมื่อวันที่ 30 มิถุนายนที่ผ่านมาสำนักงานสิทธิบัตรอเมริกาได้อนุมัติการขอจดสิทธิบัตรเส้นทางบินสู่ดวงจันทร์เส้นใหม่ของ NASA
แต่เส้นทางใหม่นี้ไม่ได้เพื่อพาเราไปดวงจันทร์เพราะมันถูกออกแบบมาสำหรับยานสำรวจขนาดเล็กในการทำภารกิจด้านวิทยาศาสตร์
1
โดยเส้นทางบินตรงไปยังดวงจันทร์ที่ใช้ใน ภารกิจอะพอลโล 11 ที่นำมนุษย์คนแรกไปดวงจันทร์นั้นแม้จะสั้นและกินเวลาเดินทางเพียงอาทิตย์เดียวนั้นแต่ก็ต้องแลกมาด้วยค่าใช้จ่ายมหาศาลต่อภารกิจ
เส้นทางบินของภารกิจอะพอลโล
ดังนั้นการส่งยานสำรวจขนาดเล็กไปยังดวงจันทร์นั้นจะใช้เส้นทางอ้อมโดยการโคจรรอบโลกในวงโคจร Geosynchronous Transfer
Orbit ก่อน
เพื่อสะสมพลังงานและความเร็วด้วยเทคนิคการขโมยโมเมนตัมจากดาวเคราะห์ซึ่งในที่นี้ก็คือโลก ก่อนที่จะใช้ในการเดินทางไปยังดวงจันทร์ต่อไป ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ใช้เวลาแต่ประหยัดเชื้อเพลิงและค่าใช้จ่ายการเดินทางได้มาก
ซึ่งเส้นทางบินปัจจุบันต้องใช้เวลาร่วม 6 เดือนกว่าที่ยานสำรวจจะเดินทางไปถึงดวงจันทร์ได้ แต่เส้นทางใหม่นี้ใช้เวลาเดินทางเพียงแค่ 2 เดือนครึ่งเท่านั้น
เส้นทางบินใหม่ที่เพิ่งได้รับการจดสิทธิบัตร
และเส้นทางขากลับก็ยังสามารถใช้เทคนิคการโคจรรอบดวงจันทร์แบบ Sling Shot ในการดีดตัวออกจากสนามแรงโน้มถ่วงดวงจันทร์ก่อนกลับโลก
สำหรับเทคนิค Sling Shot หรือ Gravity assist นี้ตัวอย่างก็เช่นในภาพยนตร์เรื่อง Armageddon ในช่วงโคจรอ้อมหลังดวงจันทร์เพื่อเพิ่มความเร็วนั่นเอง
1
ทั้งนี้เชื้อเพลิงที่ยานอวกาศต้องขนไปนั้นเป็นสิ่งจำเป็นในการปรับและรักษาวงโคจรในการเดินทาง รวมถึงเชื้อเพลิงสำรองฉุกเฉินในกรณีเกิดเหตุไม่คาดคิด
แต่นั้นนี้ทุกกิโลกรัมกรัมของน้ำหนักเชื้อเพลิงที่ขนขึ้นไปคือภาระที่จรวดต้องทำงานในการเอาชนะแรงโน้มถ่วงโลกซึ่งเป็นงานหนักและเป็นค่าใช้จ่ายหลักของภารกิจ ทั้งนี้ในการปล่อยจรวดทุกครั้งนั้นน้ำหนักบรรทุกที่ขนขึ้นไปมากที่สุดคือน้ำหนักเชื้อเพลิงนั่นเอง
* * ทำไมต้องจดสิทธิบัตร?? * *
หลังจากมีคนสงสัยเยอะว่าเส้นทางบินจดสิทธิบัตรได้เหรอ ทำไม NASA ต้องจดสิทธิบัตร จดแล้วได้อะไร??
- ถามว่าจะได้ไหม ก็คงจดได้ครับ เพราะเส้นทางบินนี้มันก็เป็นทรัพย์สินทางปัญญา ที่ทีมนักวิทยาศาสตร์ของ NASA ต้องใช้เวลาคิดคำนวนวิเคราะห์ออกมา
- แล้วทำไมต้องจดสิทธิบัตร? NASA มีนโยบายจดสิทธิบัตรงานประดิษฐ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจากในหน่วยงานอยู่แล้ว โดยกว่า 85% นั้นเป็นสิทธิบัตรที่ไม่ได้เกี่ยวกับเทคโนโลยีอวกาศแต่อย่างใด
ทั้งนี้ก็เพื่อให้แน่ใจว่าหน่วยงานรัฐที่เกี่ยวข้องสามารถเข้าถึงข้อมูลสิ่งประดิษฐ์เหล่านี้ได้ หรือใครจะนำไปใช้หาประโยชน์ทางการค้าก็ทำได้ผ่านการขอซื้อ Licence ซึ่งจะช่วยลดภาระค่าใช้จ่ายให้กับ NASA เองด้วย
- แต่กับสิทธิบัตรเส้นทางบินนี้คงไม่ได้กำรี้กำไรอะไร เพราะเส้นทางบินมันปรับเปลี่ยนนิดหน่อยก็มีความต่างแล้ว แต่ก็อาจมีบริษัทเอกชนสนใจซื้อเส้นทางเพื่อนำไปใช้เพราะไม่ต้องคิดเองเอาไปใช้งานได้เลย
* * ภารกิจแรกของ NASA อาจจะใช้เส้นทางใหม่นี้ * *
โครงการ Dark Ages Polarimeter Pathfinder หรือ Dapper คือภารกิจแรกที่จะใช้เส้นทางใหม่นี้
มีจุดมุ่งหมายในการตรวจจับคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ ซึ่งเป็นสัญญาณวิทยุพื้นหลังที่มีมาตั้งแต่สมัยการก่อตัวของจักรวาลหลังการเกิด Big Bang
ยานสำรวจในโครงการ Dapper
โดยยานสำรวจมีแผนเดินทางไปโคจรรอบดวงจันทร์และเก็บข้อมูลในช่วงที่โคจรผ่านด้านหลังดวงจันทร์ที่ปลอดสัญญาณวิทยุรบกวนจากโลก หรือบริเวณที่เรียกว่า cone of silence
ทั้งนี้เนื่องจากสัญญาณที่ต้องการตรวจจับนั้นคือวิทยุแผ่วเบาจากเมื่อ 13,000 ล้านปีก่อน จึงต้องหาที่เงียบสนิทจริง ๆ ซึ่งหาไม่ได้ที่ไหนบนโลกหรือใกล้โลกยกเว้นที่ด้านหลังดวงจันทร์นี้
จากคลิปภาพยนต์ Armageddon จะมีช่วงที่จะขาดสัญญาณการติดต่อกับโลกก็คือช่วงที่ยานโคจรผ่าน cone of silence นั่นเอง
บริเวณสีม่วงคือบริเวณ Silence Cone ตรงนี้เราจะติดต่อกลับมายังโลกไม่ได้เลย หากไม่มีดาวเทียมสื่อสารคอยทวนสัญญาณ
แต่ด้วยงบประมาณที่จำกัดจำเขี่ยเพียง 150 ล้านเหรียญฯ ทำให้ทีมไม่มีทางที่จะเช่าจรวดในการปล่อยยานไปดวงจันทร์ได้ หากไม่คิดวิธีลดค่าใช้จ่ายด้วยเส้นทางที่จะประหยัดค่าเชื้อเพลิงและค่าใช้จ่ายภารกิจแม้ว่ายานสำรวจนี้จะมีขนาดเท่าเครื่องไมโครเวฟเท่านั้น
โดยเส้นทางใหม่นี้ทั้งช่วยประหยัดเชื้อเพลิง และช่วยลดเวลาเดินทางลงเหลือ 2 เดือนครึ่งจากปกติ 6 เดือน
ทั้งนี้ด้วยการอาศัยแรงโน้มถ่วงจากโลกและดวงจันทร์ที่กระทำต่อกันและจังหวะเวลาที่เหมาะสม ทำให้เส้นทางใหม่นี้สามารถลดต้นทุนและเวลาได้อย่างมาก
ซึ่งการหาเส้นทางนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายเพราะการโคจรในวงโคจร Geosynchronous
Orbit ซึ่งห่างกว่า 35,500 กิโลเมตรจากพื้นโลกต้องคอยหลบเลี่ยงบริเวณอันตรายที่เป็นทุ่งสังหารดาวเทียมที่เรียกว่า Van Allen belts
Van Allen belts ทุ่งสังหารดาวเทียม แม้แต่มนุษย์อวกาศเองก็ไม่ควรเดินทางผ่านบริเวณนี้
ซึ่งบริเวณนี้เกิดจากสนามแม่เหล็กโลกที่กักเอาอนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์เอาไว้ ทำให้เป็นบริเวณที่มีการแผ่รังสีสูงมากจนเป็นอันตรายต่อุปกรณ์อิเล็กโทรนิคในยานรวมถึงนักบินอวกาศจึงเป็นบริเวณที่ดาวเทียมและยานสำรวจต้องหลีกเลี่ยงการโคจรผ่าน
* * เส้นทางสู่รางวัลโนเบล * *
เส้นทางใหม่นี้ไม่เพียงแค่ใช้ในภารกิจการค้นหาหลักฐานสนับสนุนทฤษฏี Big Bang เท่านั้น แต่ยาน Dapper ยังอาจตรวจจับหลักฐานการมีอยู่ของสสารมืดได้เป็นครั้งแรก
ซึ่งการค้นพบเหล่านี้จัดเป็นการค้นพบที่แทบจะการันตีรางวัลโนเบลให้กับทีมใดก็ตามที่สามารถพิสูจน์การค้นพบได้
แผนภาพพัฒนาการของจักรวาลนับตั้งแต่ Big Bang
ปัจจุบันทฤษฏีการก่อกำเนิดจักรวาลที่ได้รับการยอมรับมาที่สุดคือ ทฤษฏี Big Bang ซึ่งโครงการ Dapper มุ่งตรวจจับสัญญาณวิทยุที่แผ่ออกมาจากอะตอมไฮโดรเจนธรรมชาติที่เกิดขึ้น 380,000 ปีหลังการเกิด Big Bang หรือในช่วง Dark age
ซึ่งเป็นยุคที่จักรวาลยังไม่มีดวงดาว ไร้ซึ่งแสงสว่างใด ๆ จนกระทั่งการก่อกำเนิดดาวดวงแรกในเอกภาพ 400 ล้านปีหลัง Big Bang
ทั้งนี้โครงการ Dapper ยังอาจมีตัวเลือกอื่น ทั้งการใช้บริการส่งยานขึ้นสู่วงโคจรโดยบริษัทเอกชนอย่าง SpaceX ซึ่งปัจจุบันมีค่าบริการในการส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรที่อาจอยู่ในงบประมาณของโครงการ
รวมถึงตัวเลือกในการส่งขึ้นไปกับยาน SLS พร้อมกับโครงการ Artemis ในการส่งมนุษย์กลับไปเหยียบดวงจันทร์อีกครั้ง ทั้งนี้เนื่องจากน้ำหนักของยาน Dapper นั้นน้อยนิดเมื่อเทียบกับความสามารถบรรทุกของยาน SLS
แต่ไม่ว่าอย่างไรก็ตาม เส้นทางบินสู่ดวงจันทร์เส้นทางใหม่นี้ก็มีประโยชน์แน่ ๆ กับการส่งยานสำรวจ ดาวเทียมหรือแม้แต่ส่วนประกอบของสถานีพักระหว่างทางไปสู่ดวงจันทร์ในอนาคต
* * เกร็ดเล็กน้อยทิ้งท้าย * *
- รู้หรือไม่ว่าถ้าเราเดินทางด้วยเครื่องบินไปดวงจันทร์ได้ (สมมติว่าได้นะ) จะใช้เวลาเดินทาง 14 วัน
- เมื่อ 2,500 ล้านปีก่อนดวงจันทร์เคยอยู่ห่างจากโลกเพียง 240,000 กิโลเมตร ขณะที่ปัจจุบันอยู่ห่างจากโลกประมาณ 300,000 กิโลเมตร และทุกปีดวงจันทร์จะลอยห่างออกจากโลกไปเรื่อย ๆ ประมาณปีละ 2.5 เซนติเมตร

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา