เทคโนโลยีอวกาศ

เทคโนโลยีอวกาศ

อวกาศ คือที่ว่างนอกโลก นอกดวงดาว ดังนั้นจึงมีอวกาศระหว่างโลกกับดวงจันทร์ ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ระหว่างดาวฤกษ์กับดาวฤกษ์

จรวด เป็นเครื่องยนต์พลังสูงที่สามารถเพิ่มความเร็วจนสามารถส่งดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปโคจร รอบโลกได้ ถ้าความเร็วของจรวดไม่สูงมากพอหัวจรวดจะตกกลับมายังผิวโลกคล้าย ๆ การเคลื่อนที่ของ ลูกกระสุนปืน

ดาวเทียม หมายถึงวัตถุที่มนุษย์ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก แปลมาจากคำว่า Satellite ซึ่งปกติแปลว่าดาวบริวาร ดาวเทียมดวงแรกที่ขึ้นไปโคจรรอบโลกคือสปุตนิค 1 ซึ่งเป็นดาวเทียมของประเทศสหภาพโซเวียตรัสเซีย ส่งขึ้นไปเมื่อ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 และดาวเทียมดวงแรกของสหรัฐอเมริกาคือเอ็กพลอเรอร์ 1 ซึ่งขึ้นไปเมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2501 ปัจจุบันมีดาวเทียมหลายประเภทและทำหน้าที่ต่าง ๆ กัน เช่น ดาวเทียมที่ ใช้ประโยชน์ ในการติดต่อสื่อสารเรียกว่า ดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมที่ใช้สำรวจทรัพยากรโลกเรียกว่า ดาวเทียมสำรวจพิภพ ดาวเทียมที่ถ่ายภาพและส่งข้อมูลเกี่ยวกับเมฆ ตลอดลมฟ้าอากาศ เรียกว่า ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา นอกจากนี้ยังมี ดาวเทียมดาราศาสตร์ ที่ใช้สำรวจศึกษาดวงดาวอีกมากมาย

ยานอวกาศ หมายถึงยานที่ออกไปนอกโลก โดยมีมนุษย์ขึ้นไปด้วยพร้อมเครื่องมือและอุปกรณ์ สำหรับการสำรวจหรือไม่มีมนุษย์อวกาศขึ้นไป แต่มีอุปกรณ์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น จึงอาจแยกยานอวกาศออกเป็น 2 พวกคือ ยานอวกาศที่มีมนุษย์ขับคุม และยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ขับคุม

ยานอวกาศของสหรัฐอเมริกาที่มีมนุษย์อวกาศขึ้นไปด้วยได้แก่ ยานอวกาศเมอร์คิวรี ส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปครั้งละ 1 คน ยานอวกาศเจมินีส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปครั้งละ 2 คน ยานอวกาศอะพอลโลส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปคราวละ 3 คน ยานอวกาศ อะพอลโล 11 เป็นยานอวกาศที่นำมนุษย์ไปลงบนดวงจันทร์เป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 ยานขนส่งอวกาศสามารถนำมนุษย์อวกาศหลายคนและสัมภาระต่าง ๆ รวมทั้งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศ แล้วนำนักบินอวกาศกลับสู่พื้นโลกได้คล้ายเครื่องร่อน  ยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์อวกาศขับคุมได้แก่ยานอวกาศที่ส่งไปสำรวจดาวดวงอื่น เช่น ยานเซอร์เวเยอร์ ซึ่งไปลงดวงจันทร์ ยานไวกิงไปลงดาวอังคาร ยานกาลิเลโอไปสำรวจดาวพฤหัสบดี ยานแมกเจลแลนสำรวจดาวศุกร์ ฯลฯ

สถานีอวกาศ หมายถึงสถานีหรือสิ่งก่อสร้างซึ่งเคลื่อนรอบโลก เช่น สถานีอวกาศเมียร์ของรัสเซีย สถานีอวกาศฟรีดอมของสหรัฐอเมริกา โดยความร่วมมือขององค์การอวกาศยุโรป ญี่ปุ่น แคนาดาและรัสเซีย

 การออกไปนอกโลก ความเร็วต่ำสุดที่จะพาดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปนอกโลกได้ต้องไม่ต่ำกว่า 7.91 กิโลเมตร ต่อวินาที หรือ 28,476 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ถ้าออกไปเร็วมากกว่านี้ยานจะออกไปไกลจากผิวโลกมากขึ้น เช่น ถ้าไปเร็วถึง 38,880 กิโลเมตรต่อชั่วโมงจะไปอยู่สูงถึง 35,880 กิโลเมตร และเคลื่อนรอบโลกรอบละ 24 ชั่วโมง เร็วเท่ากับการหมุนรอบตัวเองของโลก ดาวเทียมที่อยู่ในวงจรเช่นนี้จะอยู่ค้างฟ้า ณ ที่เดิมตลอด 24 ชั่วโมง

  ลักษณะและคุณสมบัติของดาวเทียมแต่ละประเภท

 1. ดาวเทียมดาราศาสตร์ ติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ไว้เพื่อส่องดูดวงดาวต่าง ๆ สหรัฐอเมริกาส่งดาวเทียมชุดชื่อ โอเอโอมวล 2,500 กิโลกรัม ติดกล้อง 11 กล้อง ส่งเมื่อปี พ.ศ. 2515 เป็นดวงแรก โคจรสูง 1,000 กิโลเมตร

ติดตามด้วยดาวเทียมชุดชื่อ เอสเอเอส ศึกษารังสีเอกซ์ในอวกาศ

2. ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา ติดตั้งกล้องอินฟราเรต กล้องโทรทัศน์ ศึกษาพายุ กลุ่มเมฆ และอุณหภูมิ เพื่อส่งข้อมูลเป็นสัญญาณคลื่นวิทยุลงมายังสถานีรับบนพื้นโลก เช่น ดาวเทียมโนอา และจีเอ็มเอ

3. ดาวเทียมสำรวจอวกาศ ศึกษารังสีสนามแม่เหล็ก อุกกาบาต เช่น ดาวเทียม ไอเอ็มพี เอกซ์พลอเรอร์

4. ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ ให้ข้อมูลธรณีวิทยา ป่าไม้ ทรัพยากร และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดบนโลก เช่น ดาวเทียมซีเซท และ เลนด์แซท หรือดาวเทียมอีอาร์ทีเอส (ERTS) ติดกล้องอินฟราเรต และกล้องโทรทัศน์

5. ดาวเทียมสื่อสาร ทำหน้าที่เป็นสถานีถ่ายทอดคลื่นไมโครเวฟ โดยสถานีแห่งหนึ่งบนพื้นโลกส่งคลื่นดังกล่าวขึ้นไปยัง ดาวเทียม ดาวเทียมจะส่งสัญญาณไปยังสถานีอีกแห่ง ส่งสัญญาณวิทยุ โทรทัศน์ โทรศัพท์ โทรพิมพ์ ทำให้ ข่าวสารกระจายไปทั่วโลก เช่น ดาวเทียมรีเลย์ เทลสตาร์ ซินคอม เออรีเบอร์ด เป็นต้น

6. ดาวเทียมนำร่อง ใช้ประโยชน์ในการเดินเรือและคมนาคมทางอากาศในภาวะทัศนะวิสัยไม่ดี เช่น หมอกลงจัด เรือเดินสมุทรและเครื่องบินอาจประสบปัญหาการหาตำแหน่งและทิศทาง ดาวเทียมนำร่องจำช่องบอกตำแหน่งให้ได้

7. ดาวเทียมทหาร ทำหน้าที่ทางทหาร รายงานการทหารและสงคราม ดาวเทียมชื่อ ซามอส ถ่ายภาพ ที่ตั้งทางทหาร ดาวเทียมมิดาส ตรวจหาตำแหน่งที่ยิงขีปนาวุธ ดาวเทียมวีลาตรวจการทดลองระเบิดนิวเคลียร์ ดาวเทียมประเภทนี้บางดวงก็เป็นความลับทางการทหาร ซึ่งยังไม่เปิดเผยข้อมูล และลักษณะสมบัติในการทำงาน

  กล้องโทรทรรศน์

1. กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refractor)

 

กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้เป็นกล้องแบบพื้นฐาน เป็นที่รู้จักกันแพร่หลายพบเห็นโดยทั่วไป ส่วนมากมีขนาดเล็ก ลำกล้องยาว เหมาะสำหรับใช้สังเกตการณ์พื้นผิวดวงจันทร์และดาวเคราะห์ เนื่องจากใช้เลนส์จึงให้คุณภาพคมชัด แต่อาจมีความคลาดสี เมื่อส่องดูดาวที่สว่าง ถ้าคุณภาพของเลนส์ไม่ดีพอ กล้องที่มีความยาวโฟกัสมากเหมาะสำหรับใช้สังเกตการณ์ในเมือง หรือที่มีแสงรบกวน เพราะความยาวโฟกัสจะช่วยให้ลดแสงสะท้อนของ มลพิษบนท้องฟ้า แต่ก็ทำให้ฟิล์มของภาพแคบด้วย

กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสงโดยทั่วไป ไม่เหมาะกับการสังเกตการณ์กาแล๊กซี หรือ เนบิวลา เนื่องจากเทห์วัตถุประเภทนี้ มีความสว่างน้อย จำเป็นต้องใช้กำลังรวมแสงสูง เลนส์ขนาดใหญ่มีราคาแพงมาก ประกอบกับความยาวโฟกัสที่ยาวขึ้น ทำให้ลำกล้องยาวมาก และมีน้ำหนักมาก ไม่สะดวกต่อการใช้งาน

2. กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflector)

กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ถูกคิดค้นโดย "เซอร์ ไอแซค นิวตัน" จึงมีอีกชื่อหนึ่งว่า "กล้องโทรทรรศน์นิวโทเนียน" กล้องชนิดนี้ใช้กระจกเว้าแทนเลนส์นูน ทำให้มีราคาประหยัด กระจกขนาดใหญ่ให้กำลังรวมแสงสูง จึงเหมาะสำหรับใช้สังเกตการณ์ เทห์วัตถุที่ไม่สว่างและอยู่ไกล เช่น เนบิวลา และ กาแล็กซี่ ถ้าเทียบกับกล้องชนิดหักเหแสงซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแล้ว กล้องนิวโทเนียนจะมีราคาถูกกว่าประมาณสองเท่า

อย่างไรก็ตาม กล้องนิวโทเนียนมีกระจกทุติยภูมิ ตรงปากลำกล้อง เพื่อสะท้อนแสงฉากขึ้นสู่เลนส์ตา ซึ่งอยู่ข้างลำกล้อง จึงเป็นอุปสรรคขวางทางเดินของลำแสง (ซึ่งถ้าเทียบกับกล้องชนิดหักเหแสงที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแล้ว กล้องชนิดหักเหแสงจะให้ภาพสว่างและคมชัดกว่า) และเช่นเดียวกับกล้องชนิดหักเหแสง ยิ่งใช้กระจกขนาดใหญ่และมีความยาวโฟกัสมากขึ้น ลำกล้องก็จะต้องใหญ่โต และมีน้ำหนักมาก

3. กล้องโทรทรรศน์ชนิดผสม (Catadioptic)

กล้องโทรทรรศน์แบบผสม แบ่งเป็นชนิดย่อย ๆ หลายชนิด อาทิเช่น ชมิดท์-แคสสิเกรนส์, มักซูตอฟ-แคสสิเกรนส์ ซึ่งแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบทางทัศนูปกรณ์ ซึ่งอาจใช้เลนส์หรือกระจกผสมกัน แต่โดยหลักการโดยรวมแล้ว จะใช้กระจก 2 ชุด สะท้อนแสงกลับ ไป-มา ช่วยให้ลำกล้องสั้น และน้ำหนักเบา เราจะพบว่า กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่มีความยาวโฟกัสมาก ดังเช่น กล้องโทรทรรศน์บนหอดูดาว มักจะเป็นกล้องชนิดนี้

ขาตั้งกล้องโทรทรรศน์  แบ่งเป็น 2 ประเภท

1. ขาตั้งชนิดอัลตาซิมุธ (Altazimuth Mount) 

เป็นขาตั้งแบบพื้นฐาน ซึ่งหันกล้องได้ ๒ แกน คือ หันตามแนวราบทางข้าง และกระดกขึ้นลงในแนวดิ่ง ขากล้องชนิดนี้ง่ายต่อการใช้งานดูวิวทั่วไป ดูนก หรือดูดาว ซึ่งไม่ใช้กำลังขยายสูง โดยทั่วไปจะพบเห็นใน ๒ ลักษณะคือ แบบสามขา (Tripod) และแบบด๊อบโซเนียน (Donsonian) ซึ่งใช้กับกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง

 2. ขาตั้งชนิดอีเควทอเรียล (Equatorial Mount) 

เป็นขาตั้งซึ่งจะมีแกนเอียงขนานกับแกนของโลก เล็งไปยังตำแหน่งขั้วฟ้า (ใกล้ดาวเหนือ) ยังผลให้หมุนติดตามดาวได้ง่าย (เรามองเห็นดาวบนฟ้าเคลื่อนที่เนื่องจากโลกหมุนรอบแกนของตัวเอง) ขากล้องชนิดนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานดูดาว ที่ต้องใช้กำลังขยายสูง และงานถ่ายภาพดาราศาสตร์ แต่ไม่เหมาะสำหรับในงานส่องทางไกลทั่วไป เนื่องจากแกนของขากล้องต้องตรึงเอียงกับขั้วฟ้า ทำให้การกวาดกล้องไปตามขอบฟ้าทำได้ลำบาก นอกจากนั้นขาตั้งกล้องยังมีน้ำหนักมาก และราคาสูง