ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 140 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]



ภาพวาดระบบนำส่งสู่อวกาศ SLS (Space Launch System) ของนาซา
ที่มาของภาพ http://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/multimedia/gallery/SLS_Concepts.html#lowerAccordion-set1-slide10
องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ หรือนาซา ของสหรัฐอเมริกา ได้ประกาศยุติการใช้งานกระสวยอวกาศอย่างเป็นทางการเมื่อ 27 สิงหาคม 2011 โดยก่อนหน้านี้ ในปี 2005 นาซา ได้นำเสนอโปรแกรมคอนสเทลเลชัน (constellation program) http://www.space.mict.go.th/knowledge.php?id=back2moon ที่จะส่งนักบินอวกาศไปสำรวจดวงจันทร์ และดาวอังคาร โดยนาซาได้ออกแบบจรวดนำส่งไว้ 2 แบบ ซึ่งได้แก่ เอเรส-วัน (Ares I) สำหรับนำส่งนักบินอวกาศ และ เอเรส-ไฟฟ์ (Ares V) สำหรับการนำส่งชิ้นส่วนหรือยานอวกาศที่มีน้ำหนักมากสู่อวกาศ ส่วนยานอวกาศที่จะนักบินอวกาศจะใช้โดยสารไปในอวกาศและเดินทางกลับสู่โลก มีชื่อว่า โอไรเอิน (Orion) อย่างไรก็ตาม ในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 2010 ประธานาธิบดีบารัค โอบามา ได้ประกาศยุติโปรแกรมคอนสเทลเลชัน


ขนาดของจรวดต่างๆ ที่ใช้ในการนำส่งสู่อวกาศของนาซา ในโปรแกรมต่างๆ ก่อนหน้านี้
จากซ้ายมือไปขวามือ : แซทเทิร์น-ไฟฟ์ กระสวยอวกาศ เอเรส-วัน เอเรส-ไฟฟ์ เอเรส-โฟ
ที่มาของภาพ http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Saturn_V-Shuttle-Ares_I-Ares_V-Ares_IV_comparison.jpg

ถึงแม้ว่าโปรแกรมคอนสเทลเลชันได้ถูกยุติลง แต่ต่อมาในเดือนกันยายน 2011 นาซาได้ประกาศเลือกระบบนำส่งสู่อวกาศ SLS เพื่อทดแทนพันธกิจของกระสวยอวกาศ โดยได้มีการถ่ายโอนเทคโนโลยีและรวมแบบทั้งของจรวดเอเรส-วัน และเอเรส-ไฟฟ์ เข้าเป็นจรวดนำส่งแบบหนึ่งเดียวเท่านั้นสำหรับทั้งพันธกิจนักบินอวกาศและคาร์โก ส่วนโปรแกรมโอไรเอินนั้น นาซายังดำเนินโครงการต่อไป โดยนำมารวมกับโปรแกรม SLS


ขนาดของจรวดต่างๆ ของโปรแกรม SLS
จากซ้ายมือไปขวามือ : บล็อค-วัน (นำส่งนักบินอวกาศ) บล็อค-วันเอ (นำส่งนักบินอวกาศ) บล็อค-วันเอ (คาร์โก)
บล็อค-ทู (นำส่งนักบินอวกาศ) บล็อค-ทู (คาร์โก)
ที่มาของภาพ http://en.wikipedia.org/wiki/File:SLS_configurations.png

จรวดบล็อค-วัน (รุ่นไม่มีส่วนบนสุดที่เรียกว่า upper stage) สามารถนำส่งเพย์โหลด (นักบินอวกาศ หรือ คาร์โก) เข้าสู่วงโคจรใกล้โลกได้ถึง 70 ตัน ในขณะที่จรวดบล็อค-ทู (รุ่นมีส่วนบนสุดที่เรียกว่า Earth Departure Stage) สามารถนำส่งเพย์โหลดได้มากถึง 130 ตัน เมื่อเทียบกับจรวดแซทเทิร์น-ไฟฟ์ที่บรรทุกเพย์โหลดได้ 120 ตันแล้ว จรวดบล็อค-ทู จะเป็นจรวดที่สามารถบรรทุกเพย์โหลดได้มากที่สุดเท่าที่เคยมีการสร้างจรวดมา

จากการออกแบบไว้ทำให้โปรแกรม SLS จะมีขีดความสามารถในการนำส่งนักบินอวกาศและอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ไปยังจุดหมายปลายทางที่อยู่ใกล้โลก อาทิ ดาวเคราะห์น้อย ดวงจันทร์ และดาวอังคาร นอกจากนี้ SLS ยังอาจจะถูกใช้งานสนับสนุนการเดินทางไปยังสถานีอวกาศในกรณีที่จำเป็น ในส่วนของการนำส่งนักบินอวกาศ โปรแกรม SLS ได้รวมโปรแกรมโอไรเอินของนาซาเข้าไว้ด้วย โดยโปรแกรมโอไรเอินได้จัดเตรียมยานอวกาศสำหรับนักบินอวกาศ 4 คน เพื่อเดินทางไปปฏิบัติการในอวกาศ ทั้งนี้ โปรแกรม SLS จะใช้การปฏิบัติการภาคพื้นดินและสิ่งอำนวยการส่งจรวดที่ศูนย์อวกาศเคนเนดี้


ส่วนประกอบของ SLS รุ่นบรรทุกเพย์โหลดขนาด 70 เมตริกตัน
ที่มาของภาพ www.nasa.gov/pdf/664158main_sls_fs_master.pdf


ส่วนประกอบของ SLS รุ่นบรรทุกเพย์โหลดขนาด 130 เมตริกตัน
ที่มาของภาพ www.nasa.gov/pdf/664158main_sls_fs_master.pdf?

ส่วนต่างๆ ของจรวด SLS

สเทจหลัก (Core Stage)
สเทจหลักสำหรับจรวดทุกรุ่นของระบบนำส่งสู่อวกาศ SLS จะเหมือนกันหมด โดยประกอบด้วยแทงค์เชื้อเพลิงที่ปรับปรุงจากโปรแกรมกระสวยอวกาศ โดยประกบติดกับส่วนท้ายของระบบขับดันหลักของจรวด (rocket's Main Propulsion System : MPS) ทั้งนี้สเทจหลักนี้ จะใช้เครื่องยนต์ RS-25 โดยสำหรับจรวดแต่ละรุ่นจะใช้จำนวนเครื่องยนต์ที่แตกต่างกัน


เครื่องยนต์ RS-25
ที่มาของภาพ http://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_Main_Engine

บูสเตอร์ (Booster)
นอกจากแรงขับดันที่สร้างขึ้นโดยเครื่องยนต์ของสเทจหลักแล้ว บูสเตอร์สองตัวที่ประกบอยู่ด้านข้างของสเทจหลักจะทำหน้าที่สร้างแรงขับดันเสริมสำหรับในช่วงสองนาทีแรกของการนำส่งจรวดขึ้นสู่อวกาศ ทั้งนี้สำหรับระบบนำส่ง SLS รุ่นแรกๆ (อาทิ บล็อค-นอท บล็อค-วัน) จะใช้บูสเตอร์ที่ปรับปรุงมาจากโปรแกรมกระสวยอวกาศ (Solid Rocket Boosters :SRBs) ที่ใช้เชื้อเพลิงแข็ง โดยที่จรวดบูสเตอร์นี้อาจจะมีสี่หรือห้าเซกเมนต์ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของระบบนำส่ง SLS รุ่นนั้นๆ เมื่อบูสเตอร์ถูกใช้จนเชื้อเพลิงหมดแล้วจะถูกสลัดออกจากสเทจหลัก และจมลงในมหาสุมทรแอตแลนติก โดยจะไม่มีการนำกลับมาใช้ใหม่ สำหรับบูสเตอร์ของระบบนำส่ง SLS รุ่นบล็อค-วันเอ และ บล็อค-ทู จะมีการเลือกจากบูสเตอร์ที่มีการปรับปรุงพัฒนาให้มีขีดความสามารถเพิ่มขึ้น โดยอาจจะใช้เชื้อเพลิงแข็งหรือเชื้อเพลิงเหลว โดยในขณะนี้มีบริษัทเอกชนหลายแห่งกำลังออกแบบและพัฒนาบูสเตอร์ขั้นสูงเพื่อแข่งขันให้นาซาทำการคัดเลือก โดยบูสเตอร์ขั้นสูงดังกล่าวจะใช้เครื่องยนต์ F-1B ที่ปรับปรุงมาจากเครื่องยนต์ F-1 LOX/RP-1 ที่อยู่ในสเทจแรกของจรวดแซทเทิร์น-ไฟฟ์ ที่ใช้ในโปรแกรมอพอลโลและสกายแล็ป


เครื่องยนต์ F-1B สำหรับบูสเตอร์ขั้นสูง
ที่มาของภาพ http://arstechnica.com/science/2013/04/new-f-1b-rocket-engine-upgrades-apollo-era-deisgn-with-1-8m-lbs-of-thrust/

ในปี 2012 ได้มีข้อเสนอแนะว่าถ้ามีการนำบูสเตอร์ขั้นสูงติดตั้งบนจรวดรุ่นบล็อค-ทูแล้ว การนำส่งไปยังวงโคจรต่ำใกล้โลกนั้น เพย์โหลดอาจจะมีน้ำหนักได้ถึง 150 ตัน ซึ่งมากกว่าที่ได้วางแผนไว้ถึง 20 ตัน นอกจากนี้ ในปี 2013 มีรายงานระบุว่าเครื่องยนต์ F-1B ได้ถูกปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และมีความคุ้มค่าในแง่การลงทุน ด้วยการใช้ห้องเผาที่มีความซับซ้อนน้อยและใช้จำนวนชิ้นส่วนเครื่องยนต์ลดลง ทั้งนี้เครื่องยนต์ F-1B ผลิตแรงขับดันได้สูงถึง 8 เมกกะนิวตัน ณ ความสูงระดับน้ำทะเล ในขณะที่เครื่องยนต์ดังเดิม F-1 แรงขับดันได้เพียง 6.9 เมกกะนิวตัน

สเทจบนสุด (Upper Stage)
สเทจบนสุดของระบบนำส่ง SLS จะมีหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับรุ่นของจรวด
บล็อค–นอท ไม่มีสเทจบนสุด
บล็อค–วัน Delta IV DCSS (Delta Cryogenic Second Stage) ถูกเลือกใช้งาน ทั้งนี้รุ่นที่บรรทุกเพย์โหลด 70 ตัน มีกำหนดการบิน 2 ครั้ง ได้แก่ พันธกิจการสำรวจ1 (EM-1 Exploration Mission) ในปี 2017 และ พันธกิจการสำรวจ1 (EM-2 Exploration Mission) ในปี 2021
บล็อค–วันเอ สเตทระบบขับดันไครโอเจนิค (Cryogenic Propulsion Stage : CPS) ได้ถูกพัฒนาขึ้นสำหรับ SLS และใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเหลวและออกซิไดเซอร์ที่เป็นออกซิเจนเหลว จรวด SLS-3 ขนาด 105 เมตริกตันจะถูกนำส่งสู่อวกาศในปี 2023 และ SLS-4 ในปี 2025 ณ ปัจจุบันนาซากำลังวิเคราะห์ยานขนส่งทั้ง 4 รูปแบบ แต่จะมีเพียง 2 รูปแบบเท่านั้นที่จะมีการสร้างขึ้น
บล็อค–วันปี CPS ประกอบด้วยเครื่องยนต์ RL10A-4-2 จำนวน 4 ตัว (แต่ละตัวมีแฟริ่ง 8.4 เมตร) และรับเพย์โหลดได้ 105 เมตริกตัน สำหรับการนำส่งไปสู่วงโคจรต่ำใกล้โลก
บล็อค–ทู สเตทเอิร์ธดีพาร์เชอะ (Earth Departure Stage : EDS) ใช้กำลังไฟฟ้าจากเครื่องยนต์ J-2X จำนวน 3 ตัว รับเพย์โหลดได้ 130 เมตริกตัน โดยจะมีการเปิดตัววิวัฒนาการดังกล่าวในปี 2030 ณ ปัจจุบันนาซากำลังวิเคราะห์ยานขนส่งรุ่นนี้ทั้ง 4 รูปแบบ

สเตทเอิร์ธดีพาร์เชอะ (Earth Departure Stage : EDS)
ที่มาของภาพ http://en.wikipedia.org/wiki/File:EDP_and_CEV_leaving_orbit.jpg


เอกสารอ้างอิง

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]