กระสวยอวกาศประกอบด้วยส่วนใดบ้าง

กระสวยอวกาศ (อังกฤษ: space shuttle) คือ เครื่องบินอวกาศของสหรัฐอเมริกา สร้างขึ้นโดยองค์การนาซ่า (NASA) มีชื่อเรียกอย่างเป็นทางการว่า Space Transportation System (STS) ผลิตโดยบริษัท North American Aviation ซึ่งปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของบริษัท Rockwell International สเปซชัทเทิลทะยานขึ้นเหมือนจรวดและไปโคจรรอบโลก มีปีกและตอนกลับสู่โลกจะร่อนลงตามรันเวย์ กระสวยอวกาศสามารถนำมาใช้ได้หลาย ๆ ครั้ง

กระสวยอวกาศถูกออกแบบมาให้ใช้งานซ้ำได้ 100 ครั้ง หรือปฏิบัติการได้ 10 ปี โครงการถูกเริ่มขึ้นในท้ายยุค 60 หลังจากนั้นก็มีบทบาทสำคัญในปฏิบัติการที่ต้องใช้คนเข้าร่วมของนาซามาโดยตลอด

ส่วนสำคัญของกระสวยอวกาศ เรียกว่า ออร์บิเตอร์ (orbiter หมายถึง ยานโคจร) จะพาลูกเรือและสัมภาระไปยังอวกาศในขณะที่จะส่งกระสวยอวกาศขึ้นไป กระสวยจะอยู่ที่ฐานส่งโดยจะตั้งชี้ขึ้นไปคล้ายจรวด ข้าง ๆ ออร์บิเตอร์จะมีแทงค์น้ำมันขนาดใหญ่ ซึ่งเรียกว่า แทงค์ด้านนอก (External Tank) ซึ่งมันจะเก็บออกซิเจนและไฮโดรเจนในขณะที่มันขึ้นเชื้อเพลิงเหล่านี้จะถูกสูบเข้าไปยังเครื่องยนต์หลัก 3 เครื่อง ของออร์บิเตอร์

นอกจากนี้ยังมีแทงค์ขนาดเล็กที่อยู่ข้าง ๆ ออร์บิเตอร์บนฐานส่งเพื่อให้แรงผลักดันพิเศษในขณะส่งกระสวยขึ้น ซึ่งเรียกว่า Solid Fuel Rocket Booster หรือ SRB ทำงานคล้ายกับจรวดดอกไม้ไฟขนาดใหญ่

เมื่อกระสวยอวกาศทะยานขึ้น หลังจากนั้นประมาณ 2 นาที เชื้อเพลิงในแทงค์เชื้อเพลิง SRB จะหมดลง และตกลงในทะเลกับร่มชูชีพ อัตราความเร็วของกระสวยค่อย ๆ เพิ่มขึ้นจนถึงความเร็วประมาณ 72 ไมล์ จากนั้นเครื่องยนต์หลักจึงหยุดทำงาน และถังเชื้อเพลิงภายนอกซึ่งว่างเปล่าจะถูกปล่อยตกลงสู่ทะเล เครื่องยนต์ของจรวดสองลำจะรับภาระต่อไป ซึ่งเรียกว่า ระบบการยักย้ายการโคจร ในระหว่างการโคจร

เมื่อถึงเวลากลับสู่โลก เครื่องยนต์ระบบการยักย้ายการโคจรจะถูกยิงคล้ายกับตอนล่างของจรวด และยานจะหลุดออกจากการโคจร แล้วกลับลงมาสู่บรรยากาศโลกในอัตราความเร็ว 15,900 ไมล์ต่อชั่วโมง (หรือประมาณ 25,700 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) แผ่นกำบังความร้อนข้างใต้กระสวยอวกาศจะเปล่งแสงสีแดงจัดพร้อมกับความร้อนในการกลับเข้ามาสู่โลก แผ่นกระเบื้องพิเศษบนกระสวยอวกาศจะป้องกันลูกเรือและยานอวกาศออร์บิเตอร์จะช้าลงเมื่อเข้ามาถึงบริเวณส่วนล่างของบรรยากาศ จะร่อนลงบนพื้นดินบนรันเวย์ด้วยความเร็วประมาณ 210 ไมล์แล้วภารกิจก็จะจบลง

ยานขนส่งอวกาศ (Orbiter) ทำหน้าที่เป็นยานอวกาศ ห้องทำงานของนักบิน ห้องปฏิบัติการของนักวิทยาศาสตร์ และบรรทุกสัมภาระที่จะไปปล่อยในวงโคจรในอวกาศ เช่น ดาวเทียม หรือชิ้นส่วนของสถานีอวกาศ เป็นต้น เมื่อปฏิบัติภารกิจสำเร็จแล้ว ยานขนส่งอวกาศจะทำหน้าที่เป็นเครื่องร่อน นำนักบินอวกาศและนักวิทยาศาสตร์กลับสู่โลกโดยร่อนลงสนามบิน ด้วยเหตุนี้ยานขนส่งอวกาศจึงต้องมีปีกไว้สำหรับสร้างแรงยก แรงต้านทาน และควบคุมท่าทางการบินขณะที่กลับสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ยานขนส่งอวกาศสามารถนำมาใช้ใหม่ได้หลายครั้ง

ภาพที่ 1 ส่วนประกอบของกระสวยอวกาศ

ขั้นตอนการทำงานของกระสวยอวกาศ

กระสวยอวกาศยกตัวขึ้นจากพื้นโลก โดยใช้กำลังขับดันหลักจากจรวดเชื้อเพลิงแข็ง 2 ชุด และใช้แรงดันจากเครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวซี่งติดตั้งอยู่ทางด้านท้ายของยานขนส่งอวกาศเป็นตัวควบคุมวิถีของกระสวยอวกาศ ดังภาพที่ 2
หลังจากทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้าได้ 2 นาที ได้ระยะสูงประมาณ 46 กิโลเมตร เชื้อเพลิงแข็งถูกสันดาปหมด จรวดเชื้อเพลิงแข็งถูกปลดออกให้ตกลงสู่พื้นผิวมหาสมุทร โดยกางร่มชูชีพเพื่อชะลออัตราการร่วงหล่น และมีเรือมารอลากกลับ เพื่อนำมาทำความสะอาดและบรรจุเชื้อเพลิงเพื่อใช้ในภารกิจครั้งต่อไป
กระสวยอวกาศยังคงทะยานขึ้นสู่อวกาศต่อไปยังระดับความสูงของวงโคจรที่ต้องการ โดยเครื่องยนต์หลักที่อยู่ด้านท้ายของยานขนส่งอวกาศจะดูดเชื้อเพลิงเหลวจากถังเชื้อเพลิงภายนอก มาสันดาปจนหมดภายในเวลา 5 นาที แล้วสลัดถังเชื้อเพลิงภายนอกทิ้งให้เสียดสีกับชั้นบรรยากาศจนลุกไหม้หมดก่อนตกถึงพื้นโลก ณ เวลานั้นยานขนส่งอวกาศจะอยู่ในระดับความสูงของวงโคจรที่ต้องการเป็นที่เรียบร้อยแล้ว

ยานขนส่งอวกาศเข้าสู่วงโคจรอบโลกด้วยแรงเฉื่อย โดยมีเชื้อเพลิงสำรองภายในยานเพียงเล็กน้อยเพื่อใช้ในการปรับทิศทาง เมื่อถึงตำแหน่ง ความเร็ว และทิศทางที่ต้องการ จากนั้นนำดาวเทียมที่เก็บไว้ในห้องเก็บสัมภาระออกมาปล่อยเข้าสู่วงโคจร ซึ่งจะเคลื่อนที่โดยอาศัยแรงเฉื่อยจากยานขนส่งอวกาศนั่นเอง ภาพที่ 3 แสดงให้เห็นยานขนส่งอวกาศกำลังใช้แขนกลยกกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลออกจากห้องเก็บสินค้าที่อยู่ด้านบน เพื่อส่งเข้าสู่วงโคจรรอบโลก

จากนั้นยานขนส่งอวกาศจะเคลื่อนที่จากออกมา โดยยานขนส่งอวกาศสามารถปรับท่าทางการบินโดยใช้เครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลวขนาดเล็ก ซึ่งเรียกว่า “ทรัสเตอร์” (Thrusters) หลายชุดซึ่งติดตั้งอยู่รอบยาน ดังในภาพที่ 4 ยกตัวอย่างเช่น หากต้องการให้ยานก้มหัวลง ก็จะจุดทรัสเตอร์หัวยานด้านบนและทรัสเตอร์ท้ายยานด้านล่างพร้อมๆ กัน เมื่อได้ทิศทางที่ต้องการก็จะจุดทรัสเตอร์ในทิศตรงการข้ามเพื่อหยุดการเคลื่อนไหว หากต้องการหันยานไปทางขวามือ ก็จุดทรัสเตอร์หัวยานด้านซ้ายและทรัสเตอร์ท้ายยานด้านขวาพร้อมๆ กัน เมื่อได้ทิศทางที่ต้องการจุดทรัสเตอร์ในทิศตรงการข้ามเพื่อหยุดการเคลื่อนไหว

เมื่อเสร็จสิ้นภารกิจในวงโคจร ยานขนส่งอวกาศจะใช้ปีกในการต้านทานอากาศเพื่อชะลอความเร็ว และสร้างแรงยกเพื่อร่อนลงสู่สนามบินในลักษณะคล้ายเครื่องร่อนซึ่งไม่มีแรงขับเคลื่อนใดๆ นอกจากแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อตัวยาน ดังนั้นเมื่อตัดสินใจจะทำการลงแล้วต้องลงให้สำเร็จ ยานขนส่งอวกาศจะไม่สามารถเพิ่มระยะสูงได้อีก หลังจากที่ล้อหลักแตะพื้นสนามบินก็จะปล่อยร่มชูชีพเพื่อชะลอความเร็ว เพื่อให้ใช้ระยะทางบนทางวิ่งสั้นลง ดังภาพที่ 5

กระสวยอวกาศ ประกอบด้วยอะไรบ้าง

ใดคือส่วนประกอบสำคัญของกระสวยอวกาศ

ยานอวกาศทำมาจากอะไร

ยานขนส่งอวกาศ มีอะไรบ้าง