จรวด (Rocket)
หมายถึงอุปกรณ์สำหรับสร้างแรงขับดันเท่านั้น หน้าที่ของจรวดคือ การนำยานอวกาศ ดาวเทียม หรืออุปกรณ์ประเภทอื่นขึ้นสู่อวกาศ แรงโน้มถ่วง (Gravity) ของโลก ณ พื้นผิวโลกมีความเร่งเท่ากับ 9.8 เมตร/วินาที 2 ดังนั้นจรวดจะต้องมีแรงขับเคลื่อนสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก
จรวดทำงานตามกฎของนิวตัน ข้อที่ 3 “แรงกริยา = แรงปฏิกิริยา” จรวดปล่อยก๊าซร้อนออกทางท่อท้าย (แรงกริยา) ทำให้จรวดเคลื่อนที่ไปข้างหน้า (แรงปฏิกิริยา)
ประเภทของจรวด
เราแบ่งประเภทของจรวดตามชนิดของเชื้อเพลิงออกเป็น 3 ประเภท คือ
1. จรวดเชื้อเพลิงแข็ง มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน แต่เมื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นแล้ว ไม่สามารถหยุดได้ ตัวอย่างของจรวดเชื้อเพลิงแข็งได้แก่ บั้งไฟภาคอีสาน จรวดทำลายรถถัง เป็นต้น
(ภาพจรวดเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแข็ง)
2. จรวดเชื้อเพลิงเหลว มีโครงสร้างซับซ้อนกว่าจรวดเชื้อเพลิงแข็ง เพราะต้องมีถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว และออกซิเจนเหลว (เพื่อช่วยให้เกิดการสันดาป) ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และยังต้องมีระบบปั๊มและท่อเพื่อลำเลียงเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ดังภาพที่ 1 ด้วยเหตุนี้จรวดเชื้อเพลิงเหลวจึงมีราคาสูง อย่างไรก็ตามจรวดเชื้อเพลิงเหลวมีข้อดีคือ สามารถควบคุมปริมาณการเผาไหม้ และปรับทิศทางของกระแสแก๊สได้ ทำให้ปลอดภัย ควบคุมทิศทางและความเร็วได้ง่าย
3. จรวดไอออน ไม่ได้ใช้พลังงานจากการสันดาปเชื่้อเพลิงดังเช่นจรวดเชื้อเพลิงแข็งและจรวดเชื้อเพลิงเหลว แต่ใช้พลังงานไฟฟ้ายิงอิเล็กตรอนเข้าใส่อะตอมของแก๊สเฉื่อย เช่น ซีนอน (Xenon) ให้แตกเป็นประจุ แล้วเร่งปฏิกริยาให้ประจุเคลื่อนที่ออกจากท่อท้ายของเครื่องยนต์ด้วยความเร็วสูงเพื่อให้เกิดแรงดัน (แรงกริยา) ผลักจรวดให้เคลื่อนที่ไปด้านหน้า (แรงปฏิกริยา) จรวดไอออนมีขนาดเล็กจึงมีแรงขับเคลื่อนต่ำแต่มีความประหยัดสูง จึงเหมาะสำหรับใช้ในการเดินทางระหว่างดวงดาวเป็นระยะเวลานาน
(ภาพจรวดไอออน : ที่มา The Why Files)
จรวดแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันดังข้อมูลในตารางที่ 1 จรวดเชิ้อเพลิงแข็งมีแรงขับดันสูงสุดเนื่องจากการสันดาปเชื้อเพลิงรุนแรง สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากและปฏิบัติการได้ไม่นาน จึงเหมาะสำหรับใช้ขับเคลื่อนยานอวกาศหรือดาวเทียมขึ้นสู่วงโครรรอบโลก จรวดเชื้อเพลิงเหลวมีแรงขับดันปานกลางมีความปลอดภัยสูง เหมาะสำหรับการใช้งานภายในวงโคจร จรวดไอออนมีแรงขับดันต่ำ ประหยัดเชื้อเพลิง จึงสามารถปฏิบัติการได้เป็นระยะเวลานาน เหมาะสำหรับการเดินทางระยะไกลระหว่างดาว ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงของดาวช่วยอยู่แล้ว อากาศยานบางชนิดมีคุณสมบัติทั้งความเป็นจรวดและเครื่องบินในตัวเอง อย่างเช่น X-15, SR-71 และ กระสวยอวกาศ (Space Shuttle) หากดูอย่างผิวเผินเราแทบจะแยกแยะไม่ออกเลยว่า อากาศยานเหล่านี้คือ
จรวดหรือเครื่องบินกันแน่
ยกตัวอย่าง เช่น
- SR-71 มีรูปร่างคล้ายจรวดแต่เป็นเครื่องบินไอพ่นที่บินได้เร็วที่สุดในโลก มีความเร็วเหนือเสียง 3 เท่า
- X-15 เป็นเครื่องบินที่ใช้เครื่องยนต์จรวดที่บินได้เร็วที่สุดในโลก มีความเร็วเหนือเสียง 6.7 เท่า
- X-15 เป็นเครื่องบินที่ใช้เครื่องยนต์จรวดที่บินได้เร็วที่สุดในโลก มีความเร็วเหนือเสียง 6.7 เท่า
กระสวยอวกาศ
มีรูปร่างคล้ายเครื่องบินปีกสามเหลี่ยมโดยทั่วไป ทว่าเป็นยานอวกาศที่ติดตั้งเครื่องยนต์จรวดไว้ภายใน กระสวยอวกาศไม่ใช้ปีกเมื่ออยู่ในอวกาศ แต่ขับเคลื่อนและเปลี่ยนทิศทางด้วยเครื่องยนต์ขนาดเล็ก ซึ่งอยู่รอบตัว ปีกของกระสวยอวกาศทำหน้าที่สร้างแรงต้านและแรงยก ในขณะที่ร่อนกลับสู่พื้นโลก
(ภาพแสดงการเคลื่อนที่และปล่อยตัวของจรวด)
อุปกรณ์ที่จรวดนำขึ้นไป (Payload)
จรวดเป็นเพียงตัวขับเคลื่อนขึ้นสู่อวกาศ สิ่งที่จรวดนำขึ้นไปมีมากมายหลายชนิด ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์หรือภารกิจ ซึ่งอาจจะมีทั้งการทหาร สื่อสารโทรคมนาคมหรืองานวิจัยทางวิทยาศาสตร์
1. ขีปนาวุธ (Missile)
เป็นคำที่เรียกรวมของจรวดและหัวรบ เนื่องจากจรวดมีราคาสูงและมีพิกัดบรรทุกไม่มาก
หัวรบที่บรรทุกขึ้นไปจึงมีขนาดเล็ก แต่มีอำนาจการทำลายสูงมาก เช่น หัวรบนิวเคลียร์
2. ดาวเทียม (Satellite)
หมายถึง อุปกรณ์ที่ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก เพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ
เช่น ถ่ายภาพ โทรคมนาคม ตรวจสภาพอากาศ หรืองานวิจัยทางวิทยาศาสตร์
3. ยานอวกาศ (Spacecraft)
หมายถึง ยานพาหนะที่โคจรรอบโลก หรือเดินทางไปยังดาวดวงอื่น
อาจจะมีหรือไม่มีมนุษย์เดินทางไปด้วยก็ได้ เช่น ยานอะพอลโล่ ซึ่งนำมนุษย์เดินทางไปดวงจันทร์
จรวดหลายท่อน
(ภาพแสดงตัวอย่างของจรวดหลายท่อน)
โดยปกติจรวดหลายท่อนจะนิยมใช้จรวดเชื้อเพลิงเหลวจำนวน 1 - 2 ท่อนเรียงต่อกันแบบอนุกรม ดังเช่น จรวด Falcon 9 เนื่องจากจรวดเชื้อเพลิงเหลวให้แรงขับสูงและมีความปลอดภัย อย่างไรก็ตามเพื่อให้เกิดความเร่งสูงขณะทะยานขึ้นจากพื้นโลก จึงมักจะติดตั้งจรวดเชื้อเพลิงแข็งซึ่งมีแรงขับดันสูงเรียกว่า "บูสเตอร์" (Booster) ประกบแบบขนาน ดังเช่น Falcon 9 Heavy เชื้อเพลิงในจรวดบูสเตอร์จะถูกสันดาปหมดอย่างรวดเร็วภายในระยะเวลา 2-3 นาทีแรก หลังจากทะยานขึ้นจากพื้นโลก ก็จะถูกปลดทิ้งไป เพื่อให้จรวดท่อนที่เหลือเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร่งสูงสุด สำหรับการขนส่งอุปกรณ์ขนาดใหญ่เช่น ยานอวกาศ จำเป็นต้องใช้จรวดขนาดใหญ่ซึ่งมีบูสเตอร์เป็นจรวดเชื้อเพลิงเหลว เช่น Falcon X heavy ดังภาพรองสุดท้ายด้านขวามือ โดยยานอวกาศซึ่งบรรจุอยู่ในกระเปาะส่วนบนสุดจะติดตั้งเครื่องยนต์จรวดไอออนไว้ภายใน เพื่อใช้ในการขับเคลื่อนออกจากวงโคจรโลกเพื่อเดินทางต่อไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น สำหรับการส่งยานอวกาศซึ่งมีมนุษย์ไปยังดวงจันทร์นั้น NASA เลือกใช้จรวดแซทเทอร์น 5 ซึ่งอยู่ด้านซ้ายสุด เป็นจรวดเชื้อเพลิงเหลว 3 ท่อน เนื่องจากมีแรงขับดันสูงและมีความปลอดภัยสูง 
แหล่งอ้างอิง : http://whyfiles.org/shorties/ion_thruster.html
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น