โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ: บทที่8

เทคโนโลยี อวกาศ

เทคโนโลยีอวกาศ

อวกาศ
blog.eduzones.com/wigi/89386

อวกาศ คือที่ว่างนอกโลก นอกดวงดาว ดังนั้นจึงมีอวกาศระหว่างโลกกับดวงจันทร์ ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ระหว่างดาวฤกษ์กับดาวฤกษ์

เทคโนโลยี อวกาศ คือการสำรวจสิ่งต่างๆที่อยู่นอกโลกของเราและสำรวจโลกของเราเองด้วย ปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศได้มีการพัฒนาไปเป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับสมัยก่อน ทำให้ได้ความรู้ใหม่ๆมากขึ้น โดยองค์การที่มีส่วนมากในการพัฒนาทางด้านนี้คือองค์การนาซ่าของสหรัฐอเมริกา ได้มีการจัดทำโครงการขึ้นมากมาย ทั้งเพื่อการสำรวจดาวที่ต้องการศึกษาโดยเฉพาะและที่ทำขึ้นเพื่อศึกษาสิ่ง ต่างๆในจักรวาล การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศนั้นมีทั้งด้านการสื่อสาร ทำให้การสื่อสารในปัจจุบันทำได้อย่างรวดเร็ว การสำรวจทรัพยากรโลก ทำให้ทราบว่าปัจจุบันนี้โลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้างและการพยากรณ์อากาศ ก็จะทำให้สามารถเตรียมพร้อมที่จะรับกับสถานการณ์ต่างที่อาจจะเกิดขึ้นต่อไป ได้

จรวด
http://onlinesciencedegrees.net/wp-content/uploads/2009/11/space-shuttle.jpg

จรวด เป็นเครื่องยนต์พลังสูงที่สามารถเพิ่มความเร็วจนสามารถส่งดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปโคจร รอบโลกได้ ถ้าความเร็วของจรวดไม่สูงมากพอหัวจรวดจะตกกลับมายังผิวโลกคล้าย ๆ การเคลื่อนที่ของ ลูกกระสุนปืน

ประเภทของจรวดตามชนิดของเชื้อเพลิงออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. จรวดเชื้อเพลิงแข็ง มีโครงสร้างไม่สลับซับซ้อน แต่เมื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นแล้ว ไม่สามารถหยุดได้
2. จรวดเชื้อเพลิงเหลว มีโครงสร้างสลับซับซ้อน เพราะต้องมีถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว และออกซิเจนเหลว (เพื่อช่วยให้เกิดการสันดาป) ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และยังต้องมีท่อและปั๊มเพื่อลำเลียงเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ จรวดเชื้อเพลิงเหลวมีข้อดีคือ สามารถควบคุมปริมาณการเผาไหม้ และปรับทิศทางของกระแสก๊าซได้

http://www.thaigoodview.com/

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

http://www.darasart.com/

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

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
ลักษณะและคุณสมบัติของดาวเทียมแต่ละประเภท

ดาวเทียม (Satellite)

https://cosmologyg12.wikispaces.com/%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%82%E0%B8%99%E0%B8%AA%E0%B9%88%E0%B8%87%E0%B8%AD%E0%B8%A7%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A8

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

ภาพถ่ายจากดาวเทียม

กล้องโทรทรรศน์

1. กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refractor)

http://www.lesaproject.com/

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)

http://www.lesaproject.com/

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)

http://www.lesaproject.com/

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

http://www.lesaproject.com/

2. ขาตั้งชนิดอีเควทอเรียล (Equatorial Mount) เป็นขาตั้งซึ่งจะมีแกนเอียงขนานกับแกนของโลก เล็งไปยังตำแหน่งขั้วฟ้า (ใกล้ดาวเหนือ) ยังผลให้หมุนติดตามดาวได้ง่าย (เรามองเห็นดาวบนฟ้าเคลื่อนที่เนื่องจากโลกหมุนรอบแกนของตัวเอง) ขากล้องชนิดนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานดูดาว ที่ต้องใช้กำลังขยายสูง และงานถ่ายภาพดาราศาสตร์ แต่ไม่เหมาะสำหรับในงานส่องทางไกลทั่วไป เนื่องจากแกนของขากล้องต้องตรึงเอียงกับขั้วฟ้า ทำให้การกวาดกล้องไปตามขอบฟ้าทำได้ลำบาก นอกจากนั้นขาตั้งกล้องยังมีน้ำหนักมาก และราคาสูง