WHAT WE MISUNDERSTAND ABOUT SPACECRAFT AND GRAVITY.


UFABET : แน่ๆว่าสื่อต่างๆไม่ว่าจะเป็นหนังสือ ภาพยนตร์ และก็ยังรวมทั้งเรื่องที่พวกเราทำความเข้าใจมาจากที่สถานที่เรียน ได้พรีเซ็นท์เรื่องราวของอวกาศไว้นานัปการต้นแบบ แม้กระนั้นสิ่งที่พวกเรารับทราบมาก่อนหน้านี้บางทีอาจจะเป็นเพียงแค่ ความเข้าใจผิด ก็ได้


เราไม่ได้ใช้ v = s/t ในการเดินทางท่องอวกาศ

ตามหนังสือต่างๆและยังรวมไปถึงข่าวสารบางสำนักจะถูกใจเปรียบเวลาสำหรับในการเดินทางแบบง่ายๆโดยอาศัยสมการ อัตราความเร็ว = ระยะทาง / ตอนที่ใช้



UFABET : ในระยะนี้น่าจะไม่มีข่าวสารไหนดังไปกว่าการศึกษาและทำการค้นพบดาวนพเคราะห์ Exo-planet ที่อยู่ในระบบดาวของ Proxima Centauri ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกพวกเราที่สุดซึ่งห่างออกไปเพียงแต่ 4.2 ปีแสงเพียงแค่นั้น ซึ่งถ้าหากพวกเราไม่มีความรู้เรื่องฟิสิกส์(ซึ่งไม่ใช่เรื่องไม่ถูก) พวกเราบางทีก็อาจจะคิดกล้วยๆว่าแม้พวกเราอยากได้เดินทางไปที่ Proxima Centauri ด้วยยานอวกาศที่มีความเร็ว 50,000 km/h (ความเร็วของยาน New Horizons ที่เดินทางไปดาวพลูโต) พวกเราต้องใช้เวลาสำหรับในการเดินทาง ดังต่อไปนี้


4.2 ปีแสง = 3.974 x 10^13 กม.

โดยเหตุนี้ถ้าเกิดพวกเรามียานที่เดินทาง 50,000 km/h พวกเราจะใช้เวลา

50,000 = (3.974 x 10^13) / t

t = (3.974 x 10^13) / 50,000

t = 794,800,000 ชั่วโมง

หรือใช้เวลาราว 90,730 ปี


บอกเลยครับผมว่าถ้าหากคิดแบบงี้ไม่ถูกเต็มๆ

จริงๆมันก็ไม่ผิดหรอกครับหากพวกเราเดินทางเป็นการกระจัดเป็นเส้นตรงราวกับแสงสว่าง ซึ่งตามความเป็นจริงพวกเราไม่อาจจะทำเป็น อ้าว! แล้วเพราะอะไรพวกเราไม่เดินทางไปตรงๆเลยล่ะ คำตอบก็คือมันเป็นไปไม่ได้น่ะสิขอรับ

เพราะฉะนั้นถ้าหากจะเดินทางไปยัง Proxima Centauri ด้วยยาน New Horizons นั้นพวกเราจะต้องใช้เวลามากยิ่งกว่า 90,730 ปี บางครั้งอาจจะหลายแสนหรือเกือบจะหนึ่งล้านปีด้วย!

แล้วยานอวกาศเดินทางอย่างไร เพราะเหตุใดถึงไม่เป็นเส้นตรง ?


ทั้งผองนี้เกิดเรื่องราวของศาสตร์ที่ชื่อว่า Orbital Machanism ผมจะทดลองยกตัวอย่างกรณีการส่งยานไปตรวจดาวอังคาร การที่พวกเราจะก่อให้ยานอวกาศหลุดจากวิถีโคจรของโลกนั้นพวกเราจำเป็นต้องรีบโดยใช้ความเร็วหลุดพ้นใช่ไหมครับผม นั่นแหละพวกเราก็เร่งความเร็วหลุดพ้นไปกระทั่งหลุดจากเส้นทางโคจรโลก แล้วถามคำถามว่า ภายหลังที่พวกเราหลุดจากวิถีโคจรของโลกพวกเราไปไหนต่อ ....คำตอบก็คือพวกเราก็จะหมุนรอบวัตถุชิ้นใหญ่ถัดไปซึ่งหมายถึงดวงตะวันนั่นเอง โดยเหตุนี้ถ้าเกิดพวกเราหลุดจากเส้นทางโคจรของโลกแล้วพวกเราก็จะไปหมุนรอบพระอาทิตย์แทน ด้วยอัตราความเร็วและก็เส้นทางโคจรที่อยู่ในระดับเดียวกับโลก (ถ้าปลดปล่อยไว้อย่างนั้น ยานจะใช้เวลาหมุนรอบพระอาทิตย์พอๆกับ1 ปีบนโลกพอดิบพอดี)



การที่พวกเราจะไล่หลังดาวอังคารซึ่งอยู่ในวิถีโคจรต่อไปจากโลกนั้นพวกเราก็จะต้อง “ขยายตัวโคจร" ให้ไปทับซ้อนกับเส้นทางโคจรของดาวอังคาร เรียกว่าOrbital Insertion พวกเราจะทำสิ่งที่เรียกว่าการBurn เพื่อเร่งความเร็วให้ไปอยู่ในวิถีโคจรที่กว้างขึ้นแน่ๆว่าในฟิสิกส์ ม.ปลาย พวกเราถูกสอนมาว่าวัตถุที่โคจรห่างจากดาวแม่ของมัน (ในที่นี้เป็นดวงตะวัน) ยิ่งเส้นทางโคจรห่างไปๆมาๆกเท่าไร คาบการโคจรก็จะนานและก็โคจรช้าลงแค่นั้น การที่พวกเราจะไปแตะต้องวิถีโคจรดาวอังคารพวกเราก็เลยจะต้อง Burn Orbit ไปที่เส้นทางโคจรของดาวอังคารให้กว้างขึ้นนั่นเอง





พวกเราจำต้องกระทำการคำนวณ Oribtal Insertionให้ในระหว่างที่พวกเราเดินทางไปถึงดาวอังคารให้มันตรงกับในช่วงเวลาที่ดาวอังคารจะอยู่ในจุดนั้นพอดิบพอดี เพื่อแรงโน้มถ่วงของดาวอังคารดึงยานอวกาศของพวกเราไปยอดเยี่ยมในบริวารของมัน แล้วต่อจากนั้นพวกเราก็จะกระทำการจุดจรวดลดความเร็วของมัน ด้วยเหตุว่าในขณะที่พวกเราเข้าไปแบบ Insertion หรือInjection หรือจะเรียกใดๆ ความเร็วของพวกเรายังมากมาย รวมทั้งมากยิ่งกว่าความเร็วหลุดพ้น ซึ่งก็หมายความว่าถ้าเกิดพวกเราไม่ลดความเร็ว พวกเราก็จะไม่อาจจะหมุนรอบดาวอังคารได้ รวมทั้งจะหลุดออกไปสุดท้าย


แค่เพียงการสำรวจดาวนพเคราะห์ก็เกิดเรื่องยากแล้วแต่ว่าสิ่งที่ยากกว่านั้นเป็นการไป rendezvous (อ่านว่า รอน-เด-วู) หรือขึ้นไปนัดกับสถานีอวกาศนานาประเทศ ดังเช่นว่าการส่งยาน Soyuz ยานอวกาศของรัสเซีย ขึ้นไป Dock กับสถานีอวกาศนานาประเทศInternational Space Station นั้นเกิดเรื่องที่สามารถเรียกได้เลยว่าคำนวนไม่ถูกก็วายวอด

Soyuz_TMA-14_cosmos -

เนื่องจากอีกทั้งยาน Soyuz แล้วก็ International Space Station มีมวลน้อยมากเมื่อเทียบกับโลกInternational Space Station หมดแรงโน้มถ่วงพอที่จะดึงยาน Soyuz เข้าไปได้ การคำนวณก็เลยจำต้องอาศัยวิธีการทำให้เส้นทางโคจรของมันทั้งสองทับทับกัน UFABET ซึ่งวิธีที่ใช้ก็ใกล้เคียงกับการส่งยานไปดาวอังคาร แม้กระนั้นควรมีการเพิ่มขั้นตอนไปอีกขั้นเพื่อทำให้ perigee แล้วก็ apogee (จุดที่ใกล้สุดรวมทั้งไกลสุดจากดาวแม่ ซึ่งอยู่ตรงกันข้ามกัน ด้วยเหตุว่าวัตถุหมุนรอบดาวแม่เป็นวงรี) มันเสมอกัน แล้วพวกเราจะทำ Correction Burn น้อยเพื่อมั่นใจว่าวิถีโคจรของมันเสมอกันจริงๆณ จุดจุดนี้ แม้พวกเราคำนวณมาอย่างแม่นยำไม่คลาดเคลื่อนพวกเราจะพบว่าพวกเราจะโคจรห่างจากสถานีอวกาศนานาประเทศไม่มากเท่าไรนัก รวมทั้งพอที่จะ Dock กันได้กล้วยๆเคล็ดลับนี้ถูกสร้างสรรค์ขึ้นโดยนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แล้วก็ได้นำชื่อของเขามาตั้งเป็นชื่อขั้นตอนการทำแบบนี้เรียกว่าHohmann Transfer


แต่ว่าแม้กระนั้นทั้งคู่ก็พูดได้ว่ามีความ “ยาก" พอกันแล้วก็จำต้องอาศัยการคำนวณที่แม่นมากมายๆซึ่งจำต้องใช้ Super Computer มาช่วยคำนวณอย่างยิ่งจริงๆต่อจากนั้นค่อย Up


แล้วถ้าเกิดเป็นการตรวจสอบอวกาศในระดับInterstellar (การเดินทางระหว่างระบบสุริยะแล้วก็ระบบสุริยะอื่นๆ) ตัวอย่างเช่นการไป Proxima Centauri พวกเราจะต้องเร่งความเร็วให้ออกจากโลกแล้วต่อจากนั้นก็ออกไปจากระบบสุริยะ ซึ่งจะก่อให้พวกเราไปหมุนรอบศูนย์กลางของศิลปินจักรกาแลคซี่ทางช้างเผือก บอกเท่านี้ก็มองอลังแล้ว แม้กระนั้นมันจะไม่มีสาระเลยถ้าหากพวกเรามิได้ทำBurn หรือรีบ/ลด ความเร็วเพื่อไปติดตาม Proxima Centauri ซึ่งอยู่ค่อนไปทางศูนย์กลางของศิลปินจักรกาแลคซี่ทางช้างเผือก (Super Massive Blackhole)พวกเราก็จะต้องกระทำการลดความเร็ว เป็นการBurn ไปยังด้านตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของระบบสุริยะรอบศูนย์กลางของกาแลคซี่ทางช้างเผือก ซึ่งในวิธีการแบบนี้พวกเราบางทีอาจจะใช้การปรับแนวทางสำหรับในการ Burn ให้หลุดออกมาจากระบบสุริยะของพวกเราในแนวทางตรงกันข้ามกับที่ระบบสุริยะพวกเราเขยื้อนไปด้านหน้า (เพื่อความเร็วหมุนรอบSuper Massive Blackhole ต่ำลง)


มองเห็นไหมครับผมว่าอันที่จริงแล้วการเดินทางในอวกาศมันไม่ใช่ว่าพวกเราจะไปซ้ายไปขวาหรือเดินทางกันตรงๆได้ ซึ่งแน่ๆว่าในหนังอวกาศ (ที่ไม่เหมือนจริง) มันดูเหมือนพวกเราจะขับยานอย่างไรก็ได้ ซึ่งมันตรงกันข้ามกับข้อเท็จจริงอย่างสิ้นเชิง

A Cosmic Magnifying Glass -

ด้วยเหตุนั้นถ้าพวกเราจะหาระยะทางจากจากจุดหนึ่งไปจุดหนึ่งอย่าลืมว่าในอวกาศพวกเรามิได้เดินทางเป็นเส้นตรง แต่ว่าพวกเราต้องเดินทางคดโค้งไปตามแรงโน้มถ่วงขอวัตถุแต่ละตัว แม้ว่าจะเป็นแสงสว่างที่ดูเหมือนจะเดินทางเป็นเส้นตรง แต่ว่าแสงสว่างก็บิดโค้งได้ถ้าหากเดินทางผ่านวัตถุที่มีมวลอย่างใหญ่โตอย่างหลุมดำ นำมาซึ่งปรากฏการที่น่าทึ่งเรียกว่าGravitational Lensing (ภาพบน)


บนสถานีอวกาศไม่ได้ไร้แรงโน้มถ่วง

ในสถานีอวกาศนานาประเทศ UFABET พวกเราจะมองเห็นนักบินอวกาศแล้วก็เครื่องไม้เครื่องมือในยานลอยล่องประหนึ่งว่าไม่มีน้ำหนัก ซึ่งก็ถูกถ้าเกิดพวกเราชั่งน้ำหนักบนสถานีอวกาศละก็พวกเราจะมีน้ำหนักเป็น 0 จริงๆแม้กระนั้นทราบไหม เพียงแค่ความสูงระดับ 400 กิโลของสถานีอวกาศนานาประเทศ ไม่สามารถที่จะทำให้น้ำหนักของพวกเราเป็น 0 ได้หรอกนะ แม้พวกเราสร้างอาคารสูง 400 กม.ขึ้นเขาอวกาศแล้วทดลองชั่งน้ำหนักมอง พวกเราจะพบว่าน้ำหนักของพวกเราจะไม่ได้มีความแตกต่างจากบนโลกเยอะแค่ไหนเลย แถมพวกเราจะสามารถเดิน หรือ ยืนธรรมดาได้เช่นเดียวกับบนโลก

Soyuz manual descent On-Board Training - Samantha Cristoforetti

ต่อไปนี้เริ่มสงสัยแล้วใช่ไหมว่าเพราะเหตุไรนักบินอวกาศนานาประเทศหรือบนยานอวกาศถึงอยู่ในสภาพการณ์ไม่มีน้ำหนัก ทั้งที่อยู่ที่ระดับความสูงเดียวกันกับอาคารสูง 300 กิโล คำตอบก็คือตึกมันอยู่นิ่งๆแม้กระนั้นสถานีอวกาศกำลังหมุนรอบโลก


การที่หมุนรอบโลกก็เปรียบได้เสมือนดั่งกับลิฟท์ที่ตกลงมา ถ้าหากพวกเราขึ้นลิฟท์แล้วกำเนิดโชคร้ายสลิงขาดขึ้นมา ช่วงก่อนที่จะพวกเราจะหลับไม่ตื่นพวกเราจะได้สัมผัสกับสภาพการณ์ไม่มีแรงโน้มถ่วงราวกับนักบินอวกาศ อย่างไรก็แล้วแต่ช่วงสั้นๆไม่กี่วินาทีก่อนจะลิฟท์ตกกระแทกพื้นทำให้พวกเราตายนั้นบางทีก็อาจจะไม่คุ้มกับการได้สัมผัส Zero Gravity ซักเท่าไหร่แต่ว่าช่างเถอะพวกเรามีแนวทางที่ยอดเยี่ยมกว่านั้น


บริษัทเอกชนรายหนึ่งในประเทศอเมริกาได้จัด “Zero Gravity Flight" ที่จะพาคุณขึ้นเรือบิน ซึ่งตอนขึ้นก็จะเบาๆไต่ระดับขึ้นอย่างนุ่มนวล แต่ว่าภายหลังที่ขึ้นไปในจุดสุดยอดแล้ว นักบินจะบังคับเรือบินให้ตรงลงมาอย่างเร็ว สร้างความหวาดเสียวยิ่งนัก แม้กระนั้นอีกสิ่งหนึ่งที่เกิดขึ้นมาพร้อมด้วยความหวาดเสียวซึ่งก็คือ“Zero Gravity" หรือสภาพการณ์ไม่มีนำ้หนัก ซึ่งพวกเราจะรู้สึกราวกับนักบินอวกาศบนยานอวกาศด้วยแนวทางที่ปลอดภัยและก็เสี่ยงตายน้อยกว่าการเข้าไปอยู่ในลิฟท์ที่ตกลงมาแบบ free all

N794AJ // G-Force One - Chris Heaton

สิ่งที่เกิดขึ้นเป็นตัวเราแล้วก็ลิฟท์ตกลงมาพร้อมทำให้พวกเราผิดUFABET “แรงโน้มถ่วง" ดึงให้ชิดกับฝาผนังหรือพื้นด้านใดด้านหนึ่ง โดยเหตุนั้น “น้ำหนัก" นั่นนับว่าเครื่องชั่งน้ำหนักมันก็อยู่ของมันเฉยๆพวกเราต่างหากที่โดน“แรงโน้มถ่วง" ดึงตัวเราให้ไปกดกับตาชั่ง ในเวลาเดียวกัน ตาชั่งที่มีพื้นดันอยู่ข้างล่างก็ดันพวกเรากลับทำให้พวกเราสามารถวัด “แรง" ที่พวกเราแล้วก็ตาชั่งทำต่อกันได้ เรียกว่า “น้ำหนัก"

zero gravity flight 69 marketing photos - Bryan Rapoza


พูดอีกอย่างหนึ่งก็คือถ้าเกิดพวกเราอยู่ในกล่องใบหนึ่งพวกเราและก็กล่องนั้นถูกขว้างออกไปให้มีความเร็วเสมอกัน พวกเราก็จะรู้สึกได้ถึงสโผลงวะไม่มีนำ้หนักด้วยเหตุว่า “พวกเราไม่โดนดันไปสัมผัสกับขอบของของกล่อง" สถานีอวกาศนานาประเทศก็เหมือนกัน มันเดินทางรอบโลกด้วยความเร็วโคจร 22,724 กม./ชั่วโมง ซึ่งความเร็วนี้ได้มาตั้งแต่ในเวลาที่พวกเราจุดจรวดส่งสถานีขึ้นไป เหมือนกับยานโซยุยงสที่พานักบินอวกาศขึ้นไป พวกเขาแล้วก็ยานถูกรีบให้ได้เรื่องเร็ว 22,724 กม./ชั่วโมง


แม้พวกเราใส่ขนมเค้กเอาไว้ภายในกล่องแล้ววางไว้เฉยๆพวกเราจะพบว่าไม่มีช่องทางเลยที่หน้าขนมเค้กจะเหลว โน่นเป็นเพราะแรงโน้มถ่วงดึงขนมเค้กเอาไว้ให้ใกล้กับพื้นกล่อง UFABET แต่ว่าถ้าหากพวกเราเอาขนมเค้กขึ้นรถที่ขับด้วยความเลินเล่อ เมื่อพวกเราเปิดกล่องออกมาพวกเราจะพบว่าขนมเค้กนั้นเหลว เนื่องจากว่าไปสัมผัสกับฝากล่องแทบทุกด้านซึ่งมีต้นเหตุมาจากความเร็วของขนมเค้กนั้นไม่สมาคมกับความเร็วของกล่อง

The International Space Station - European Space Agency

มีเรื่องมีราวน่าดึงดูดอยู่เรื่องนึง เป็นถ้าหากว่าควาามเร็วของตัวเรา กับความเร็วของยานแตกต่างกันล่ะ จะคืออะไร ในทุกๆปี สถานีอวกาศนานาประเทศจะเดินทางช้าลงเนื่องด้วยถูกชนโดยอนุภาคของชั้นบรรยากาศโลก เรียกว่า Orbital Decay ซึ่งนี่ก็แปลว่าพวกเราควรมีการจุดจรวดเร่งความเร็วเพื่อสถานีอวกาศมีความเร็วพอๆกับในช่วงเวลาที่ส่งขึ้นไปใหม่ๆในขณะนี้นักบินในยานจะรู้สึกได้ถึง “ความเร่ง" ซึ่งจะก่อให้ข้าวของต่างๆที่มิได้ถูกผลักไปกับตัวยาน เดินทางช้ากว่ายานอย่างชัดเจน


บนสถานีอวกาศนานาประเทศนั้น มิได้ “ไม่มีแรงโน้มถ่วง" เพราะว่าถ้าหากมันไม่มีแรงโน้มถ่วงจริงๆสถานีอวกาศทุ่งนาชาติหรือพระจันทร์ก็อาจหลุดไปจากเส้นทางโคจรของโลกแล้ว แม้กระนั้นมันนำไปสู่สถลาวะไม่มีน้ำหนัก เพราะเหตุว่าความเร็วของยานสมาคมกับความเร็วของตัวเราที่เขยื้อนต่างหาก ทำให้พวกเราผิดดันเข้าไปชิดกับฝาผนังหรือพื้นด้านใดด้านหนึ่ง


Galaxy - Quan Chen

อันที่จริงแล้วในเอกภพ UFABET ไม่มีจุดไหนที่ไม่มีแรงโน้มถ่วงเนื่องจากทุกๆอย่างต่างถูกยั่วยวนใจด้วยวัตถุที่มวลกว่าเสมอ เป็นต้นว่าพระจันทร์ถูกโลกเย้ายวนใจ โลกถูกดวงอาทิเช่นย์ล่อใจ แล้วก็ระบบสุริยะระบบก็ตกอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของศิลปินจักร ซึ่งศิลปินจักรก็มิได้อยู่อย่างไร้เป้าหมายในเอกภพ พวกมันอยู่รวมกันเป็นกลุ่มเรียกว่า Cluster ซึ่งในระดับที่ใหญ่ขึ้นไปก็จะเรียกว่าSupercluster UFABET รวมทั้งทั้งปวงนี้ก็ flow เข้าพบจุดที่มีแรงโน้มถ่วงอยู่มากมาย ทำให้เอกภพของพวกเราไหลอย่างช้าๆแล้วก็เบิกบานใจอยู่ตลอดระยะเวลาเกิดเรื่องที่น่าทึ่งแล้วก็น่าขนพองยิ่งนักเมื่อจินตนาการถึงองค์ประกอบอันกว้างขวางของมัน