×
393656

พบวิธีสร้างยานอวกาศจากโฟมที่เบาบาง ลดเวลาเดินทางข้ามระบบดาวจาก 73,000 ปี เหลือเพียง 185 ปี

โดย Mr.Vop
01.09.2020
  • LOADING...

HIGHLIGHTS

3 Mins. Read
  • ด็อกเตอร์​ René Heller​ และทีมงานจากสถาบัน​วิจัย​ระบบสุริยะ​แม็กซ์พลังค์ ประเทศ​เยอรมนี​ ได้เสนอวิธีสร้างยานโพรบมวลต่ำขับดันด้วยแรงดันโฟตอนจากแสงอาทิตย์​ เพื่อให้เดินทางข้ามสู่ระบบดาวอื่นได้ด้วยความเร็วสูงยิ่งกว่าที่เคยคิดค้นกันมาในอดีต
  • โครงสร้างของยานโพรบมวลต่ำนี้คือวัสดุที่เรียกว่า ‘แอโรกราไฟต์’ ผลงานการประดิษฐ์คิดค้นของนักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยคีล และฮัมบูร์ก ประเทศเยอรมนี วัสดุมหัศจรรย์​นี้มีน้ำหนักเพียง 0.2 มิลลิกรัมต่อตารางเซนติเมตร หรือเบากว่าอากาศ 6 เท่า และเบากว่าอะลูมิเนียม​ถึง 15,000 เท่า แต่มีความแข็งแรงอย่างไม่น่าเชื่อ​
  • เมื่อเราทำให้ยานมีความเบาลง ยานโพรบก็จะมีความเร็วในระดับที่จะเดินทางไปถึงดาวอังคารใน 60 วัน และเดินทางไปถึงดาวพลูโตในเวลา 4.3 ปี นั่นหมายถึงเร็วกว่ายานสำรวจพลูโตนิวฮอไรซันส์ถึง 2 เท่า!

 

จักรวาลนั้นกว้างใหญ่​ไพศาล​สุดที่จะจินตนาการ​ แม้ดาวฤกษ์​ดวงที่อยู่​ใกล้เพียงถัดไปจากดวงอาทิตย์ของเรา ​นั่นคือดาวพร็อกซิมา เซนทอรี (Proxima Centauri) ก็ยังอยู่ไกลถึง 4.37 ปีแสง ระยะทางนี้ต้องถือว่าไกลเกินคิดฝันว่าจะส่งยานเดินทางไปสำรวจได้

 

ตัวเลข 4.37 ปีแสงอาจดูเป็นเลขจำนวนน้อยๆ แต่หากลองพินิจดูว่า แสงซึ่งก็คือสิ่งที่เร็วที่สุดเท่าที่เรารู้จัก สามารถเดินทางได้เร็วถึง​ 7½ รอบโลกใน 1 วินาที แต่แสงที่ว่าเร็วนักหนากลับต้องใช้เวลานาน 4.37 ปี กว่าจะไปถึงดาวฤกษ์​ที่ใกล้โลกที่สุดดวงนี้

 

ลองเปรียบเทียบดูอีกทีให้เข้าใจง่ายขึ้น สมมติว่าดวงอาทิตย์มีขนาดเท่าลูกเทนนิส ราวๆ 3 นิ้ว โลกเราก็จะมีขนาดราวๆ เม็ดทราย อยู่ห่างกันถึง 8.1 เมตร และดาวพร็อกซิมา เซนทอรีจะมีขนาดเท่าลูกปิงปองที่อยู่​ห่างออกไปไกลถึง 2,370 กิโลเมตร หรือเป็นระยะทางวัดเป็นเส้นตรงจากกรุงเทพฯ ​ถึงเมืองฝูโจว ประเทศจีน ยานอวกาศที่เดินทางออกไปห่างระบบสุริยะที่สุดเวลานี้นั่นคือยานวอยเอจเจอร์​ 1 (ออกจากโลกในปี 2522) จะมีขนาดเท่าประมาณ​เชื้อไวรัสที่เดินทางได้ไกลเพียง 32 เมตรเศษต่อปี ซึ่งต้องใช้เวลานานถึงราว 73,000 ปีในการเดินทางจากกรุงเทพฯ​ ถึงเมืองฝูโจว ซึ่งเปรียบแล้วก็คือระยะ 4.37 ปีแสง ซึ่ง​เป็น​ตำแหน่งที่อยู่​ของดาวฤกษ์​เพื่อนบ้านดวงนี้นั่นเอง

 

แต่ความพยายาม​ของมนุษย์นั้นไม่สิ้นสุด ยิ่งมีการตรวจพบว่ามีดาวเคราะห์​คล้ายโลกโคจรเป็นบริวารรอบดาวพร็อกซิมา เซนทอรี ยิ่งสร้างความน่าสนใจที่จะส่งยานโพรบเดินทางไปสำรวจ เผื่อว่าอาจได้พบชีวิตต่างภพที่นั่น 

 

ล่าสุด ด็อกเตอร์​ René Heller​ และทีมงานจากสถาบัน​วิจัย​ระบบสุริยะ​แม็กซ์พลังค์ ประเทศ​เยอรมนี​ ได้เสนอวิธีสร้างยานโพรบมวลต่ำขับดันด้วยแรงดันโฟตอนจากแสงอาทิตย์​เพื่อให้เดินทางข้ามสู่ระบบดาวอื่นได้ด้วยความเร็วสูงยิ่งกว่าที่เคยคิดค้นกันมาในอดีต

 

โครงสร้างของยานโพรบมวลต่ำนี้คือวัสดุที่เรียกว่า ‘แอโรกราไฟต์’ ผลงานการประดิษฐ์คิดค้นของนักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยคีลและฮัมบูร์ก ประเทศเยอรมนี วัสดุมหัศจรรย์​นี้มีน้ำหนักเพียง 0.2 มิลลิกรัมต่อตารางเซนติเมตร หรือเบากว่าอากาศ 6 เท่า และเบากว่าอะลูมิเนียม​ถึง 15,000 เท่า แต่มีความแข็งแรงอย่างไม่น่าเชื่อ​

 

ยานโพรบมวลต่ำที่สร้างจาก ‘แอโรกราไฟต์’ นี้จะอยู่​ในรูปคล้าย ‘ใบเรือ’ ขนาดใหญ่​ เพื่ออาศัยแรงผลักจากอนุภาค​โฟตอนจากแสงอาทิตย์​ในการสร้างพลังขับดันส่งพุ่งสู่เป้าหมาย ด้วยคุณสมบัติ​ของโฟตอนที่เป็นอนุภาค​ไร้มวลแต่มีพลังงาน​และโมเมนตัม จึงสามารถผลักวัตถุ​ต่างๆ ได้หากวัตถุ​นั้นมีน้ำหนัก ‘เบา’ พอ

 

“เราพบว่าชั้นแอโรกราไลต์บางๆ ที่มีความหนาประมาณ 1 มิลลิเมตร เมื่อนำไปสร้างใบเรือให้กับยานโพรบมวลต่ำและได้รับแรงดันโฟตอนจากแสงอาทิตย์​ ยานโพรบนั้นก็จะได้แรงผลักจนเกิดความเร็วหลุดพ้นจากระบบสุริยะได้”

 

เมื่อเราทำให้ยานมีความเบาลงไปอีก ด้วยการลดความหนาของใบเรือให้เหลือเพียง 0.5 มิลลิเมตร ยานโพรบก็จะมีความเร็วในระดับที่จะเดินทางไปถึงดาวอังคารใน 60 วัน และเดินทางไปถึงดาวพลูโตในเวลา 4.3 ปี นั่นหมายถึงเร็วกว่ายานสำรวจพลูโตนิวฮอไรซันส์ถึงสองเท่า!

 

และหากเราทำให้ยานโพรบเบาลงไปถึงที่สุด ด้วยการทำให้ใบเรือแอโรกราไฟต์บางระดับไมโครเมตร แล้วนำยานนี้ไปไว้ที่ระยะห่างจากดวงอาทิตย์​ 0.04 AU หรือ 4% ของระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับโลก เพื่อให้เกิดแรงดันโฟตอนจากแสงอาทิตย์ที่มากพอ ก็จะส่งผลให้เกิดแรงผลักจนยานสามารถทำความเร็วได้ถึง 6,900 กิโลเมตรต่อวินาที เร็วกว่ายานวอยเอจเจอร์​ 1 ที่ เดินทางด้วยความเร็ว 17 กิโลเมตรต่อวินาทีอย่างเทียบกันไม่ได้ และจะทำให้ยานลำโพรบมวลต่ำลำนี้ สามารถ​เดินทางไปถึงดาวพร็อกซิมา เซนทอรีในเวลาเพียง 185 ปีเท่านั้น​

 

ด็อกเตอร์​ René Heller​ ระบุเพิ่มเติมว่า ไอเดียของยานเรือใบเดินทางด้วยแสงนั่นเคยมีมาแล้วก่อนหน้านี้ แต่มีต้นทุนที่ค่อนข้างแพงและต้องใช้แสงเลเซอร์พลังสูงในการขับดันใบเรือ แตกต่างจากยานที่สร้างใบด้วยวัสดุ ‘แอโรกราไฟต์’ ที่มีต้นทุนต่ำกว่ามาก โดยค่าใช้จ่ายของยานโพรบลำนี้ในรุ่นต้นแบบจะตกอยู่ประมาณ 1 ล้านดอลลาร์สหรัฐ และในรุ่นใช้งานจริง ก็จะมีต้นทุนอยู่ราว 10 ล้านดอลลาร์สหรัฐ เท่านั้น

 

สุดท้ายแล้วปัญหาหลักๆ ในการเดินทางไกลข้ามระบบดาวก็จะไปตกอยู่ที่ระบบสื่อสาร ซึ่งยานที่จะเดินทางไปนั้นจะต้องมีเครื่องมือที่ทรงพลังพอ ที่จะส่งข้อมูลที่พบระหว่างทางกลับมาที่โลก และอุปกรณ์นี้อาจเพิ่มน้ำหนักให้ยานจนทำความเร็วได้ไม่เต็มที่ ซึ่งทีมงานจะต้องระดมสมองเพิ่มเติมเพื่อแก้ไขปัญหานี้ต่อไป

 

งานวิจัย​นี้ตีพิมพ์​เผยแพร่​ลงใน​วารสาร​ Astronomy & Astrophysics

 

พิสูจน์อักษร: พรนภัส ชำนาญค้า

อ้างอิง:

  • LOADING...

READ MORE




Latest Stories