ความเร็วของการผละหนีจากโลกเป็นอย่างไร

                      แต่สำหรับพวกเราแล้วความทรงจำเกี่ยวกับนักบินอวกาศรุ่นแรก ๆ ก็จะมีชื่อของ ยูริ กาการิน หรืออลันเชปพาร์ดและมักจะหลงลืมไปว่าความสำเร็จของมนุษย์ในฐานะนักบินอวกาศนั้นเป็นหนี้บุญคุณต่อบรรดาสัตว์ทดลองเหล่านั้น สัตว์ที่เข้ามาช่วยทดสอบสภาวะต่าง ๆ ในอวกาศซึ่งนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถจำลองให้เกิดขึ้นบนโลกได้ คนทั่วไปไม่รู้จัก แซม, แฮม หรือแม้กระทั้งไลก้า นักบินอวกาศที่เป็นผู้ทดสอบสภาพไร้น้ำหนัก และความเครียดที่จะมีต่อสิ่งมีชีวิตในยามที่ต้องเดินทางไปสู่อวกาศ คนทั่วไปลืมไปว่าพัฒนาการของโครงการอวกาศสำหรับมนุษย์นั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการเอาตัวรอดของนักบินรุ่นบุกเบิกที่ไม่ใช่มนุษย์ ไลก้า,อัลเบิร์ต, พเชลกา, มุชกา และ กอร์โต เป็นเพียงสัตว์จำนวนหนึ่งเท่านั้นที่แผ้วถางทางสำหรับการมุ่งไปสู่ "พรมแดนสุดท้าย" ของเรา ทั้งยูริ และอลัน รวมทั้งพวกเราเป็นหนี้อันใหญ่หลวงที่เกิดจากผู้บุกเบิกยุคแรกทุกตัว

การส่งดาวเทียมและยานอวกาศจากพื้น โลกขึ้นสู่อวกาศ  ต้องต่อสู้กับแรงดึงดูดของโลก  ยานอวกาศต้องเอาชนะแรงดึงดูดนี้โดยอาศัยจรวดที่มีแรงขันดับและความเร็วสูง  ความเร็วของจรวดต้องมากกว่า  7.91  กิโลเมตรต่อวินาที  ยานอวกาศจึงจะสามารถข้นไปสู่อวกาศ  และโคจรรอบโลกในระดับต่ำที่สุด  ( 0  กิโลเมตร  )  ได้  ถ้าความเร็วมากกว่านี้  ยานจะขึ้นไปโคจรอยู่ในระดับที่สูงกว่า  เช่น  ถ้าความเร็งจรวดเป็น  8.26  กิโลเมตรต่อวินาที  ยานจะขึ้นไปได้สูง  644  กิโลเมต  หากจะให้ยานหนีออกไปโคจรรอบดวงอาทิตย์  จรวดที่พายานออกไปต้องมีความเร็วที่ผิวโลกมากกว่า  11.2  กิโลเมตรต่อวินาที  ซึ้งเรียกว่า  ความเร็วหลุดพ้น  (  escape  velocity)

ความเร็วหลุดพ้นจากโลกจะต่ำลงเมื่อห่างจากโลกมากขึ้น

        ส่วนในการส่งยานอวกาศไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นที่อยู่ห่างไกล เช่น การเดินทางไปยังดาวเสาร์ของยานแคสสินี (Cassini spacecraft) ไม่สามารถเดินทางจากโลกไปยังดาวเสาร์ได้โดยตรง เนื่องจากดาวเสาร์อยู่ไกลมาก เชื้อเพลิงที่จรวดบรรทุกได้ไม่มากพอ  นักวิทยาศาสตร์จึงออกแบบให้ยานอวกาศเดินทางไปโคจรรอบดวงอาทิตย์ก่อน 2 รอบ เพื่อสร้างโมเมนตัมเพิ่มความเร็ว แล้วใช้แรงเหวี่ยงจากดาวศุกร์ เหวี่ยงให้ยานเคลื่อนที่ไปยังโลก ต่อจากนั้นก็ใช้แรงเหวี่ยงจากโลกส่งให้ยานเคลื่อนที่ไปยังดาวพฤหัสบดี แล้วใช้แรงเหวี่ยงจากยานพฤหัสบดี ส่งให้ยานโคจรไปยังดาวเสาร์  รวมเป็นระยะทาง 3.5 พันล้านกิโลเมตร โดยใช้เวลาเกือบ 7 ปี  หลักการส่งยานอวกาศโดยใช้แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เหวี่ยงต่อๆ กันไปเช่นนี้เรียกว่า "Swing by" ดังที่แสดงในภาพที่ 3

ประชาสัมพันธ์  เชิญชวนเข้าร่วมทำแบบทดสอบ เพื่อรับเกียรติบัตรทางอีเมล เมื่อคะแนนผ่าน 80% โดยกลุ่มสาระวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ปีการศึกษา 2564 โรงเรียนตากพิทยาคม ที่ลิงก์นี้  //www.tps.ac.th/th/agencies/13/page/national-science-week-tps-2021-quiz-get-certificate.html   

การส่งดาวเทียมและยานอวกาศจากพื้นโลกขั้นสู่อวกาศ ต้องต่อสู้กับแรงดึงดูดของโลก ยานอวกาศต้องเอาชนะแรงดึงดูดนี้โดยอาศัยจรวดที่มีแรงขับดันและความเร็วสูงมาก เช่น เมื่อความเร็วของจรวดมากกว่า7.91 กิโลเมตร/วินาที จรวดจะขึ้นสู่อวกาศและขึ้นมาโดจรรอบโลกที่ระดับต่ำที่สุด  ถ้าจรวดมีความเร็วเป็น 8.26 กิโลเมตร/วินาที จรวดจะขึ้นสู่อวกาศและโคจรรอบโลกที่ความสูง 644 กิโลเมตร และถ้าต้องการให้จรวดหรือยานอวกาศออกไปไกลจากโลกมากๆ จรวดต้องมีความเร็วจากพื้นโลก มากถึง 11.2 กิโลเมตร ความเร็วที่สามารถเอาชนะแรงดึงดูดของโลกได้ เรียกว่า ความเร็วของการผละหนี (escape velocity)

ความเร็วของการผละหนีโลกจะลดต่ำลงเมื่อห่างจากโลกมากขึ้น(ดังตาราง)

ตารางแสดงความเร็วผละหนีกับความสูงจากพื้นโลก

         

                                                                                         

                                                                                                    

ไชออลคอฟสกี(Tsiolkovski) 

ในปี พ.ศ.2446 ไชออลคอฟสกี ชาวรัสเซีย ผู้ค้นคว้าเรื่องเพลิงจรวด เสนอว่า “การใช้เชื้อเพลิงแข็งจะไม่มีแรงขับดันสูงพอที่จะนำยานอวกาศพ้นจากพื้นโลกขึ้นสู่อวกาศได้ ควรใช้เชื้อเพลิงเหลว และแยกออกจากกัน”

ในปี พ.ศ.2469 โรเบิร์ต กอดดาร์ด ชาวอเมริกา ประสบความสำร์จในการสร้างจรวดเชื้อเพลิงเหลว โดยใช้ออกซิเจนเหลวเป็นสารที่ช่วยในการเผาไหม้อยู่ภายถังหนึ่งและไฮโดรเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิงอีกถังหนึ่ง สหภาพโซเวียตประสบความสำเร็จในการใช้จรวดสามท่อนเชื้อเพลิงเหลวส่งจรวดออกสู่อวกาศ ชื่อ สปุกนิก 1 เป็นชาติแรก

 สปุกนิก1

 สปุกนิก 2

สปุกนิก 3

Laika

 จรวดเชื้อเพลิงเหลวสามท่อน

ยูริกาการิน

ประเทศอเมริกาประสบความสำเร็จในโครงการApollo โดยเฉพาะยานApollo 11สามารถไปลงบนดวงจันทร์ได้

 ระบบการขนส่งอวกาศ

การส่งดาวเทียมและ  ยานอวกาศแต่ละครั้ง  ทั้งจรวดและดาว  เทียม ไม่สามารถนำกลับลง มาซ่อมบำรุงหรือใช้ ใหม่ได้ ทำให้สิ้นเปลืองค่าใช้  จ่ายในการสำรวจอวกาศสูงมาก

ระบบการขนส่งอวกาศ ถูกพัฒนาและออกแบบให้สามารถนำชิ้นส่วนต่างๆ ดาวเทียมขึ้นไปปล่อยและนำกลับลงมาซ่อมบำรุงใหม่ได้

สถานีอวกาศนานาชาติ

 แต่ละส่วนจะถูกขนส่งขึ้นไปประกอบเป็นสถานีอวกาศด้วยยานขนส่งอวกาศ





สถานีควบคุมภาคพื้นดิน ซึ่งมีหลายสถานี

 ชีวิตในอวกาศ

สภาพไร้น้ำหนัก

การดำรงชีวิตของนักบินอวกาศในสภาพไร้น้ำหนัก

 



 

การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศ

 ความสนใจใคร่รู้ของมนุษย์เกี่ยวกับความมหัศจรรย์บนฟากฟ้า รวมกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอวกาศของมนุษย์ การใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาศึกษา พัฒนาและประดิษฐ์อุปกรณ์ถ่ายภาพในช่วงคลื่นต่างๆ สร้างเครื่องรับ-ส่งสัญญาณให้มีประสิทธิ์ภาพมากขึ้นและนำมาประกอบเป็นดาวเทียมส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก

 1.ด าวเทียมอุตุนิยมวิทยา   

ดาวเทียม GMS  (Japan)

  2. ดาวเทียมสื่อสาร

 
    ดาวเทียมไทยคม 2

ดาวเทียมไทยคม 1

  3. ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลก

ภาพแสดงงานพืชสวนโลก ถ่ายจากดาวเทียมGMS-7

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล(Hubble space telescope)

โครงการอวกาศที่น่าสนใจ

 



โครงการแคสสินี (Cassini)
การสำรวจดาวเสาร์ ด้วยยานสำรวจแคสสินี

ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับดาราศาสตร์ช่วยให้เราเข้าใจกำเนิดของโลกในฐานะที่เป็นสมาชิกของระบบสุริยะ และกำเนิดของเอกภพ รวมทั้งสารและพลังงานที่มนุษย์นำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับชีวิตของเรา เรื่องราวเกี่ยวกับเอกภพและอวกาศยังมีความเร้นลับอีกมากที่ยังรอการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไป

ความเร็วหลุดพ้น (Escape Velocity) คือ

อัตราเร็วหลุดพ้นจากบนพื้นโลก มีค่าเท่าใด

ความเร็วที่จรวดหลุดออกจากวงโคจรรอบโลกเพื่อไปยังดวงจันทร์คือความเร็วใด

ยานอวกาศเร็วแค่ไหน