ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


การนำส่งและปล่อยดาวเทียมสู่อวกาศมีความสำคัญต่อพันธกิจโครงการอวกาศมาก เนื่องจากแต่ละพันธกิจมีความต้องการวงโคจรที่แตกต่างกัน การนำส่งและปล่อยดาวเทียมไปสู่วงโคจรที่ถูกต้องหรือใกล้เคียงมากที่สุด จะทำให้การปฏิบัติภารกิจหรือกิจกรรมในอวกาศของโครงการอวกาศนั้นประสบความสำเร็จไปแล้วกว่าครึ่ง โดยส่วนที่เหลือก็จะเป็นส่วนการทำงานของตัวดาวเทียมเองว่าสามารถทำงานได้ตามพันธกิจที่กำหนดไว้ได้หรือไม่

กระสวยอวกาศแอตแลนตีสทะยานขึ้นจากฐานยิง
(ที่มา: Photo credit: NASA GRIN Image # : 94PC-1387)

อย่างไรก็ตาม อาจจะมีคำถามเกิดขึ้นว่า ถ้าการนำส่งและปล่อยดาวเทียมมีความผิดพลาดเกิดขึ้น จะส่งผลอย่างไร? และจะแก้ไขได้อย่างไร? ปัญหาดังกล่าว คงจะไม่มีคำตอบที่ตายตัว ทั้งนี้ผู้เขียนขอให้ข้อมูลเบื้องต้นว่า ดาวเทียมแต่ละดวง (หรือยานสำรวจแต่ละลำ) ของแต่ละพันธกิจได้ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการปฏิบัติภารกิจหนึ่งๆ อาทิเช่น ดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมสำรวจโลก ดาวเทียมสำหรับด้านวิทยาศาสตร์ ดาวเทียมสำหรับด้านความมั่นคง ยานสำรวจดาวเคราะห์ เป็นต้น ดังนั้นถ้าการนำส่งและปล่อยดาวเทียมดวงดังกล่าวสู่อวกาศมีความผิดพลาดเกิดขึ้นแล้ว ศูนย์ควบคุมจะทำการปรับหรือสั่งการให้ดาวเทียมไปปฏิบัติภารกิจอื่นแทนภารกิจเดิมที่ได้กำหนดไว้ตั้งแต่แรกนั้นคงจะเป็นเรื่องที่แทบจะเป็นไปไม่ได้ เนื่องด้วยแต่ละพันธกิจจะติดตั้งอุปกรณ์เพย์โหลดที่แตกต่างกัน ดังนั้นความผิดพลาดในการนำส่งและปล่อยดาวเทียมสู่อวกาศก็ย่อมจะส่งผลกระทบต่อพันธกิจของโครงการอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งในประเด็นนี้มิใช่ว่าจะไม่มีหนทางแก้ไขเอาเสียเลย

นักบินอวกาศกำลังกู้ดาวเทียมที่การนำส่งเข้าสู่วงโคจรโดยจรวดมีความผิดพลาด
โดยนักบินอวกาศต้องนำดาวเทียมดวงดังกล่าวมาติดตั้งในคาร์โกเบย์ของกระสวยอวกาศเพื่อทำการส่งใหม่อีกครั้ง
ที่มา: http://www.kakophone.com/kakorama/EN/TimeZoom.php?artwork=145170

นักบินอวกาศกำลังกู้ดาวเทียมที่ส่วนการควบคุมวงโคจรทำงานผิดพลาด
ที่มา: http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/33804.stm

แนวทางการแก้ไขเมื่อการนำส่งและปล่อยดาวเทียมสู่อวกาศมีความผิดพลาดเกิดขึ้นก็ไช่ว่าจะทำได้ทุกกรณี ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการที่จะต้องนำมาพิจารณา อาทิเช่น ปัจจัยด้านงบประมาณในเรื่องความคุ้มค่าในการที่จะกู้หรือแก้ไขวงโคจรดาวเทียมดวงดังกล่าว ความยากง่ายในเชิงเทคนิคและเชิงปฏิบัติการ รวมไปถึงผลกระทบที่อาจจะเกิดขึ้นในขณะปฏิบัติภารกิจและหลังจากปฏิบัติภารกิจการแก้ไขดังกล่าวแล้ว ไม่ว่าจะเป็นเรื่องความปลอดภัยของนักบินอวกาศที่จะต้องปฏิบัติภารกิจเดินอวกาศเพื่อกู้ดาวเทียม เป็นต้น

ข้อพิจารณานำส่งดาวเทียมสู่อวกาศ
ในการนำส่งและปล่อยดาวเทียมให้ประสบผลสำเร็จนั้นจะต้องพิจารณาทั้งในเรื่องของสถานที่ส่งหรือที่เราเรียกว่า "ฐานยิง" (launch site) เวลาของการส่ง (launch time) และ ทิศทางของการส่ง (launch direction)

อย่างไรก็ตาม ในเบื้องต้นพันธกิจของโครงการอวกาศใดๆ ก็ตามควรจะต้องมีการเลือก หรือกำหนดวงโคจรของดาวเทียมดวงนั้นๆ ให้ได้ข้อสรุปที่ชัดเจนเพื่อที่จะให้การปฏิบัติการของดาวเทียมดวงดังกล่าวเป็นไปตามพันธกิจที่ต้องการไว้ อาทิเช่น ดาวเทียมสื่อสาร ณ วงโคจรค้างฟ้า ดาวเทียมสำรวจ ณ วงโคจรสัมพันธ์กับดาวอาทิตย์ หรือ ดาวเทียมทางวิทยาศาสตร์ที่ต้องการวงโคจรที่มีลักษณะเฉพาะ

ดังนั้นข้อพิจารณาพันธกิจโครงการอวกาศหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการส่งดาวเทียมสู่อวกาศมีได้ดังนี้

1) กำหนดองค์ประกอบวงโคจรของวงโคจรที่ต้องการ
อย่างไรก็ตาม ในการกำหนดองค์ประกอบวงโคจร (orbital elements ประกอบด้วยสมาชิก 6 ตัว ซึ่งสะท้อนถึงวงโคจร) ที่ต้องการนั้น อาจจะก่อให้เกิดข้อจำกัดในทางปฏิบัติขึ้นโดยเฉพาะด้านการยิงจรวดนำส่งดาวเทียม อาทิเช่น หน้าต่างการส่ง (launch window) หรือทิศทางการส่ง หรือกระทั่งในบางกรณีที่วงโคจรที่ต้องการนั้นเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากมีข้อจำกัดในด้านสถานที่ส่ง (ฐานยิง) หรือ ขนาดของระบบขับเคลื่อนของจรวดที่ไม่สามารถนำส่งดาวเทียมไปยังจุดหมายที่ต้องการได้

2) การนำส่งดาวเทียมเข้าสู่วงโคจร
โดยทั่วไปแล้วการส่งจรวดขึ้นสู่อวกาศเพื่อนำส่งดาวเทียมเข้าสู่วงโคจรได้โดยตรงนั้น ตำแหน่งแลทติจูดของฐานยิงจรวด (LO ) จะต้องมีค่าน้อยกว่า หรือเท่ากับมุม i (inclination angle : ระบุความเอียงของระนาบวงโคจรเมื่อเทียบกับระนาบเส้นผ่านศูนย์กลางโลก)

ความสัมพันธ์ระหว่างมุม i และแลทติจูด Lo ของฐานปล่อยจรวด
ที่มา: ภาพจากหนังสือ Understanding Space โดย Jerry John Seller

หน้าต่างการส่ง (launch window)
หน้าต่างการส่ง (launch window) เป็นช่วงเวลาที่เราสามารถส่งหรือยิงจรวด เพื่อนำส่งดาวเทียมเข้าสู่วงโคจรที่กำหนดไว้ได้โดยตรง (direct orbit) จากฐานปล่อยจรวด ถ้าเลยจากช่วงเวลาดังกล่าวไปแล้วในแต่ละวัน เราจำเป็นที่จะต้องรอหน้าต่างการส่งช่วงถัดไปจึงจะทำการส่งจรวดได้อีกครั้ง

ในทางปฏิบัติ หน้าต่างการส่งจะครอบคลุมช่วงเวลาที่เราสามารถส่งดาวเทียมได้ โดยอาจจะเป็นหลายนาที หรือหลายชั่วโมง ดังนั้นการวางแผนโครงการอวกาศ ใดๆ ก็ตามควรที่จะกำหนดองค์ประกอบวงโคจรให้มีความยืดหยุ่น ทั้งนี้ต้องอยู่ภายใต้กรอบและเงื่อนไขที่ยอมรับได้ถ้าดาวเทียมถูกนำส่งเข้าสู่วงโคจรที่ไม่ตรงกับที่กำหนดไว้

จากการที่จรวดจะต้องเคลื่อนที่ตามแนววิถี (trajectory) ซึ่งเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน และระนาบวงโคจร (ที่เราต้องการ) ถูกยึดตรึงไว้ในอวกาศ (โดยในเชิงอุดมคติ ระนาบวงโคจรจะไม่ขยับเขยื้อน แต่ในความเป็นจริงระนาบวงโคจรจะมีการเคลื่อนทั้งในลักษณะส่ายและกวัด โดยเป็นไปตามแรงรบกวนที่มากระทำ อาทิเช่น แรงโน้มถ่วงของโลก) แต่ฐานยิงหรือฐานปล่อยจรวดที่อยู่บนพื้นโลกมีการหมุน (เนื่องจากการหมุนของโลก) อยู่เบื้องล่างระนาบวงโคจร ดังนั้นจะต้องมีจุดเฉพาะ ณ เวลาหนึ่งๆ ที่ตำแหน่งของฐานยิงเคลื่อนผ่านตัดกับระนาบวงโคจร ซึ่งการที่ตำแหน่งของฐานยิงตัดกับระนาบวงโคจร จะทำให้เกิดหน้าต่างการส่งที่เราสามารถนำส่งดาวเทียมสู่วงโคจรที่ต้องการได้โดยตรง

เวลาการของส่ง (launch time)
ในการนำส่งดาวเทียมสู่อวกาศนั้น ประเด็นสำคัญก็คือเวลาการของส่ง ซึ่งโดยกายภาพแล้วก็คือ ณ เวลาที่ฐานยิงตัดกับระนาบวงโคจร อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติจริงจะต้องพิจารณาปัจจัยอื่นๆ ร่วมด้วย อาทิเช่น มีฐานยิงที่ละติจูดที่ต้องการหรือไม่ สถานีติดตามภาคพพื้นดิน สภาพอากาศโดยรอบฐานยิงในช่วงเวลาของการส่ง และนโยบายทางการเมือง

คำถามที่ตามมาก็คือ จะทำอย่างไรที่จะทำให้เราทราบว่า เวลาใดที่เราสามารถที่จะยิงดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรได้ ? จากการที่การหมุนของโลกที่อยู่เบื้องล่างระนาบวงโคจรที่เราต้องการนั้นเป็นไปในลักษณะเป็นคาบเวลา ถ้าเราทราบค่าเวลาดังกล่าว เราก็จะสามารถกำหนดหน้าการส่งได้ และช่วงเวลาของหน้าต่างการส่งนี้ก็น่าจะเป็นลักษณะคาบเวลาที่วนซ้ำ

ในเบื้องต้น เราควรที่จะกำหนดจุดเริ่มต้นและทิศทางอ้างอิงในการวัดที่ตั้งของฐานยิงและระนาบวงโคจร เพื่อที่เราจะได้หาเวลาที่ตำแหน่งของฐานยิงตัดกับระนาบวงโคจรได้ ในทางดาราพลศาสตร์ (astrodynamics) เราจะใช้เวอนอล อิคิวน็อกซ์* เป็นทิศทางอ้างอิงในการวัดระยะเชิงมุมระหว่างตำแหน่งของฐานยิงและระนาบวงโคจรในขณะที่โลกก็หมุนรอบตัวเอง ซึ่งระยะทางเชิงมุมดังกล่าวและอัตราการหมุนของโลก จะทำให้เราหาโอกาสของการนำส่งดาวเทียมสู่วงโคจรได้ หรือที่เรียกว่า "launch opportunity" โดยใช้โลกเป็นเสมือนนาฬิกาเรือนใหญ่

*หมายเหตุ
ระบบพิกัด
โดยทั่วไป ระบบพิกัดที่ใช้กันในการอธิบายวงโคจรดาวเทียมในอวกาศจะเป็นระบบพิกัด
จุดกำเนิด ⇒ จุดศูนย์กลางโลก
ระนาบหลักมูล ⇒ ระนาบเส้นศูนย์สูตรโลก
ทิศของแกนมุขสำคัญ ⇒ เวอนอล-อิคิวน็อกซ์

จากข้อมูลตาราง แกน จะชี้จากจุดศูนย์กลางโลกผ่านตำแหน่งเวอนอล-อิคิวน็อกซ์ ในขณะที่แกน ทำมุม 90 องศากับแกน ไปทางทิศตะวันออกโดยอยู่บนระนาบเส้นศูนย์สูตรโลก และแกน ทำมุมเชิงตั้งฉากกับแกนทั้งสองโดยชี้ผ่านขั้วโลกเหนือ ดังแสดงในรูป

ระบบพิกัด (ที่มา: สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์)

ระบบพิกัด เป็นระบบที่ถูกกำหนดให้อยู่กับที่โดยไม่มีการหมุน ระบบพิกัดนี้เป็นระบบพิกัดที่สำคัญมากในการวิเคราะห์และคำนวณตำแหน่งวัตถุท้องฟ้า(รวมไปถึงดาวเทียม) ในสาขาดาราพลศาสตร์และวิศวกรรมดาวเทียม ระบบพิกัด มีการใช้งานสลับกันกับระบบพิกัด ECI (Earth-Centred Inertial) อยู่บ่อยครั้ง ถึงแม้ทั้งสองระบบพิกัดจะมีความคล้ายกันมาก แต่โดยทั่วไปแล้ว ระบบพิกัด จะใช้ในกรณีทั่วไป ในขณะที่ระบบพิกัด ECI จะรวมผลที่เกิดจากการส่าย (precession) และการกวัด (nutation) ของโลก

กายภาพของการส่าย (precession) และการกวัด (nutation) ของโลก

เวอนอล อิคิวน็อกซ์
เวอนอล อิคิวน็อกซ์ เป็นจุดที่ตัดกันระหว่างระนาบวงโคจรของโลก (ecliptic) และระนาบเส้นศูนย์สูตรโลกที่ขยายออกไป

สังเกตได้ว่าดวงอาทิตย์จะปรากฏบนตำแหน่งตัดกันของระนาบทั้งสองเป็นจำนวนสองครั้งในรอบปี โดยตำแหน่งดังกล่าวถูกเรียกว่า อิคิวน็อกซ์ (equinox) ซึ่งมีความสำคัญทางดาราศาสตร์คือ ทำให้ช่วงเวลากลางวันและช่วงเวลากลางคืนมีคาบเวลาเท่ากัน

เมื่อดวงอาทิตย์ปรากฏขึ้นที่ตำแหน่งอิคิวน็อกซ์ ในทิศทางการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์จากซีกโลกใต้ไปสู่ซีกโลกเหนือ ตำแหน่งอิคิวน็อกซ์ดังกล่าวถูกเรียกว่า เวอนอล อิคิวน็อกซ์ (vernal equinox, ) โดยวันดังกล่าวจะถือว่าเป็นวันแรกของฤดูใบไม้ผลิ (ประมาณวันที่ 21 มีนาคม)

แหล่งที่มาของภาพ: สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์

หมายเหตุ มุม   เป็นมุมระหว่างระนาบวงโคจรของโลก (ecliptic) และระนาบเส้นศูนย์สูตรโลก โดยมีค่าประมาณ 23.5 องศา



ในการที่จะกำหนดหน้าต่างการส่งคงจะหลีกเหลี่ยงไม่พ้นการเลือกนาฬิกาเฉพาะที่บ่งบอกเวลาของการส่ง โดยทั่วไปแล้ว นักวางแผนพันธกิจของโครงการอวกาศจะอ้างอิงกับเวลาสุริยคติ ณ กรีนิช ประเทศอังกฤษ ซึ่งจำเป็ที่เราจะต้องศึกษาและเรียนรู้เวลาสุริยคติ

ในยุคโบราณ มุนษย์ใช้การสังเกตเงาของดวงอาทิตย์ในการกำหนดเวลา ดังที่เรียกว่า "นาฬิกาแดด" ซึ่งการบอกเวลาในลักษณะนี้ เราเรียกว่า "เวลาสุริยคติปรากฏ" (apparent solar time) ซึ่งเราทราบดีว่ามีความคาดเคลื่อนพอสมควร และไม่แม่นยำพอในการใช้งานในการระบุหน้าต่างการส่ง

จากการที่วงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ที่มีความรีเล็กน้อย (e = 0.017) ดังนั้นระยะเวลาของเวลาสุริยคติปรากฏของแต่ละวันจะมีค่าไม่เท่ากัน มนุษย์จึงได้ทำการเฉลี่ยค่าเวลาสุริยคติปรากฏในหนึ่งปี ทำให้ได้ค่า "วันสุริยคติปานกลาง" (mean solar day) ซึ่งเวลาดังกล่าวเป็นเวลาที่เราเห็นบนนาฬิกาข้อมือของเรา และผู้คนทั่วโลกใช้เวลานี้กันในปัจจุบัน

เนื่องจากผู้คนทั่วโลกต่างก็พยายามที่จะรักษาเวลาของตนเองให้ซิงโครไนต์กับดวงอาทิตย์ โดยได้มีการแบ่งโซนเวลาบนโลกออกเป็น 24 โซน ดังนั้นเพื่อเป็นการหลีกเลี่ยงความสับสนในเรื่องของเวลาที่ต่างโซนหรือข้ามโซน เราจึงเลือก กรีนิช หรือ เส้นลองจิจูดศูนย์องศา (ไพร์ม เมอริเดียน หรือเมอริเดียนแรก) เป็นตำแหน่งอ้างอิงนานาชาติ โดยเวลาท้องถิ่นตามเวลาสุริยคติปานกลาง (local mean solar time) ณ เส้นไพร์ม เมอริเดียน ถูกเรียกว่า "จีเอ็มที" (GMT : Greenwich Mean Time) จะถูกใช้โดยนักวางแผนพันธกิจ

อย่างไรก็ตาม ปัญหาไม่ได้จบแค่นี้ เพราะเมื่อต้องมีการคำนวณเพื่อใช้งานจริงสำหรับฐานยิงหนึ่งๆ ที่หมุนไปตามการหมุนของโลกและอยู่เบื้องล่างวงโคจรที่เราต้องการ การใช้ค่าเวลาสุริยคติก็มีปัญหา เนื่องจากเวลาสุริยคติถูกนิยามขึ้นจากการหมุนของโลกเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ โดยถ้าสมมุติว่าเรายืนอยู่ ณ พิกัดตำแหน่งซึ่งสมมุติว่าเป็นกรุงเทพ และเราถูกบังคับให้หันใบหน้าของเราเข้าหาดวงอาทิตย์และกำหนดให้เรายืนอยู่อย่างนั้นโดยหน้าหันใบหน้าไปในทิศทางอื่น เมื่อโลกหมุนไป เวลาก็เดินไป จนกระทั่งครบรอบเวลาสุริยคติ 1 วัน ซึ่งจะทำให้ทิศทางของใบหน้าเราวนกลับมาชี้ที่ดวงอาทิตย์อีกครั้งหนึ่ง ซึ่งการหมุนของโลกในกรณีนี้จะใช้เวลาเท่ากับ 24 ชั่วโมง (solar day = 24 hours) ซึ่งเป็นเวลาที่เราใช้กันทั่วโลก แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นก็คือ รอบเวลา 24 ชั่วโมงนี้ โลกหมุนรอบตัวเองไม่ไช่ 1 รอบพอดี แต่กลับกลายว่าโลกหมุนรอบตัวเองมากกว่า 1 รอบ โดยมีสาเหตุมาจากการที่ในขณะที่โลกหมุนรอบตัวเองนั้น โลกก็โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยเช่นกัน ทำให้เกิดการเลื่อนไปของตำแหน่งดวงอาทิตย์

วันสุริยคติ (solar day) เป็นคาบเวลาการหมุนของโลกที่เริ่มต้นเดินจากจุดๆ หนึ่ง (หรือตำแหน่ง) ที่เราสมมุติขึ้นบนพื้นโลก และทำให้จุดนั้นๆ วนกลับมาหันเข้าหาดวงอาทิตย์อีกครั้งหนึ่ง การที่จะเกิดเช่นนี้ได้ โลกต้องหมุนรอบตัวเองมากกว่า 1 รอบเล็กน้อย วันสุริยคติมีคาบเวลาเท่ากับ 24 ชั่วโมง

วันดาราคติ (sidereal day) เป็นคาบเวลาการหมุนรอบตัวเองของโลกอ้างอิงกับดาวฤกษ์ วันดาราคติมีคาบเวลาเท่ากับ 23 ชั่วโมง 56 นาที 04 วินาที
วันสุริยคติ (solar day) และวันดาราคติ (sidereal day)
ที่มา: http://www.answers.com/topic/sidereal-time


เพราะฉะนั้นการใช้เวลาสุริยคติจึงไม่เหมาะสมเนื่องจากมีคาบเวลาการหมุนรอบตัวเองมากกว่าหนึ่งรอบ อีกทั้งองค์ประกอบวงโคจร (orbital elements : a e i Ω ω ν รายละเอียดในบทความในหัวข้อวงโคจรดาวเทียม) ที่มีการกำหนดขึ้นนั้นอ้างอิงกับระบบพิกัดที่มีโลกเป็นศูนย์กลาง ทำให้เสมือนกับว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนที่เทียบกับระบบพิกัดดังกล่าวในขณะที่โลกก็โคจรรอบดวงอาทิตย์อีกทีหนึ่ง

ดังนั้นเพื่อเราใช้เวลาดาราคติ (sidereal time) ซึ่งใช้การวัดมุมระหว่างเส้นลองทิจูด และ เวอนอล-อิคิวน็อกซ์ (ทิศของแกน ในระบบพิกัด ) ก็จะขจัดปัญหาดังกล่าวได้ โดยเราจะนิยามเวลาดาราคติท้องถิ่น (LST : local sidereal time) เป็นเวลาที่เส้นลองทิจูดที่ฐานยิงตั้งอยู่เคลื่อนผ่านเวอนอล-อิคิวน็อกซ์ในรอบล่าสุด (เนื่องจากการหมุนของโลก)

เพื่อให้เห็นภาพ สมมุติว่าเราต้องนำส่งดาวเทียมสู่วงโคจรโพลาร์ (วิถีโคจรขั้วโลกเหนือ - ขั้วโลกใต้) โดยในขณะที่โลกหมุนไป ตำแหน่งของฐานยิง (วงกลมสีแดงส้ม) จะเคลื่อนเข้ามาอยู่ในระนาบวงโคจร 2 ครั้งต่อวัน (โดยมีระยะเวลาห่างกัน 12 ชั่วโมงดาราคติ) ซึ่งเป็นเวลาที่เราสามารถยิงจรวดนำส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจร ดังแสดงในรูปด้านล่าง ดังนั้น ณ เวลาใดๆ เราสามารถคำนวณหาค่ามุมระหว่างเส้นลองจิจูดของฐานยิงและระนาบวงโคจรได้ เมื่อทราบค่าดังกล่าว เราก็จะทราบว่าเหลือเวลาอีกกี่ชั่วโมง หรือ กี่นาที (ตามเวลาดาราคติ) ที่เราสามารถที่จะกดปล่อยปล่อยจรวดนำส่งดาวเทียมออกจากฐานยิง

นิยามของเวลาดาราคติท้องถิ่น (LST: local sidereal time)
ที่มา: ภาพจากหนังสือ Understanding Space โดย Jerry John Seller

LST เป็นเวลาดาราคติท้องถิ่น (local sidereal time) เป็นเวลาที่เส้นลองจิจูดที่ฐานยิงตั้งอยู่เคลื่อนผ่านเวอนอลอิคิวน็อกซ์ในรอบล่าสุด (เนื่องจากการหมุนของโลก)

Ω   หรือ ไรต์แอสเซนซัน หรือ RAAN เป็นมุมบนระนาบวงโคจรที่กวาดจากแกน (เวอนอล-อิคิวน็อกซ์)ไปในทิศตะวันออกจนไปถึงจุดตัดขึ้น (ascending node )


ในการบอกเวลา เราคุ้นเคยกับการบอกเวลา (สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์) ในหน่วยของชั่วโมง นาที และวินาที สำหรับเวลาดาราคตินั้น คงอาจจะดูแล้วแปลกถ้าเราจะบอกเวลาในรูปแบบของมุมแทน อย่างไรก็ตาม เราสามารถที่จะทำได้โดยบอกเวลาชั่วโมงในหน่วยขององศา (มุม) โดยสมมุติให้โลกของเราเป็นนาฬิกาเรือนใหญ่ โดยที่กำหนดให้โลกหมุน 360 องศาใน 24 ชั่วโมง หรือ 15 องศาต่อ 1 ชั่วโมง (จริงๆ แล้วน้อยกว่า 15 องศาต่อ 1 ชั่วโมง ซึ่งจะกล่าวในภายหลัง) ดังนั้นเราอาจกล่าวว่าเวลา 1.00 นาฬิกา (ตีหนึ่ง หลังจากเที่ยงคืน) ก็คือโลกหมุนไป 15 องศา ถ้าในกรณีของ 13.00 นาฬิกา ก็คือโลกหมุนไป 195 องศา (180° + 15°) ทั้งนี้ความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยเวลาชั่วโมงและหน่วยเวลาองศา สามารถอธิบายได้ด้วย

เวลาในหน่วยองศา = เวลาในหน่วยชั่วโมง × 15°/hr ; hr คือ ชั่วโมง


การบอกเวลาในหน่วยขององศาอาจจะดูแปลกในครั้งแรก แต่การบอกในหน่วยดังกล่าวจะช่วยให้เราหาเวลาการยิงจรวดโดยใช้มุมระหว่างเส้นลองทิจูดของฐานยิงและระนาบวงโคจร ซึ่งในการคำนวณหาเวลาการยิงจรวดเรายังต้องค่ามุมอีกมุมหนึ่งซึ่งก็คือ Ω หรือ ไรต์แอสเซนซันของจุดตัดขึ้น หรือ RAAN

การบอกเวลาในหน่วยองศาของมุมที่โลกหมุนไป
ที่มา: ภาพจากหนังสือ Understanding Space โดย Jerry John Seller

ดังนั้นถ้าหน้าต่างการส่งของเราใช้ฐานเวลาดาราคติแล้ว แต่เวลาที่มีอยู่ ณ ปัจจุบันกลับเป็นเวลาสุริยคติ ทำอย่างไรที่เราจะกดปุ่มปล่อยจรวดได้ถูกต้อง คำตอบเบื้องต้นก็คือ เราจำเป็นที่จะต้องใช้การแปลงค่าเวลาระหว่างเวลาสุริยคติ และเวลาดาราคติ ซึ่งมีความซับซ้อนมาก (ไม่ไช่เพียงแต่การนำมาลบกัน) โดยที่เราต้องหาตำแหน่งที่แท้จริงของเวอนอล-อิคิวน็อกซ์ ณ เวลาอ้างอิงในอดีตให้ได้ จากนั้นเราต้องนำการหมุนของโลกและจำนวนรอบที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ (จากเวลาอ้างอิง) มาพิจารณาร่วมด้วย ซึ่งดังที่กล่าวไว้การแปลงดังกล่าวมีความซับซ้อนมาก และจริงๆแล้ว นักวางแผนพันธกิจจะทำการคำนวณทุกอย่างด้วยฐานเวลาดาราคติ โดยรวมไปถึงการคำนวณหาโอกาสของการส่งด้วย เมื่อทุกอย่างแล้วเสร็จก็จะแปลงค่าดังกล่าวเป็นค่าเวลาสุริยคติ "จีเอ็มที" เพื่อให้กับศูนย์ควบคุมการยิงจรวด เนื่องจากในการควบคุมจะต้องใช้ฐานเวลาเดียวกันกับที่คนทั่วโลกใช้กัน เพื่อให้การสื่อสารระหว่างกันไม่ก่อให้เกิดความสับสน

เอกสารอ้างอิง
    [1] Seller, J.J., Understanding Space, An Introduction to Astronautics, McGraw-Hill, 3rd edition, 2005.
    [2] Bate, R.R., Mueller, D.D., and White, J.E., Fundamentals of Astrodynamics, Dover Publications Inc., 1971.
    [3] Davidoff, M., The Satellite Experimenter’s Handbook, The American Radio Relay League, 1990.
    [4] Curtis, H.D., Orbital Mechanics for Engineering Students, Elsevier, 2005.
    [5] สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์ และ สุวัฒน์ กุลธนปรีดา "การคำนวณหาวงโคจรดาวเทียมวงโคจรโลกต่ำ โดยใช้ข้อมูลการวัดสัญญาณจีพีเอส" รายงานวิจัย สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

    แก้ไขล่าสุด 27 สิงหาคม 2551

    กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]