The Falcon first stage also made a second successful drone ship landing.
iss orbit 在 Engadget Facebook 的最佳解答
同時也有1部Youtube影片，追蹤數超過2,980的網紅科學X博士，也在其Youtube影片中提到，2020年東京奧運，日本宇宙航空研究開發機構JAXA 聯手東京大學，要把鋼彈GUNDAM模型送上太空 鋼彈怎麼上太空？ 鋼彈上太空要做什麼？ 上太空的鋼彈與一般鋼彈模型有什麼不同？ 這中間還有什麼奧秘？ 正港太空科學博士要來告訴你 科學X博士官網 http://doctorx9000.com 科...
iss orbit 在 มติพล ตั้งมติธรรม Facebook 的最佳解答
วงโคจรคืออะไร
******************
Basics of spaceflight (4/6)
บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของซีรีส์บทความ “Basics of spaceflight” เพื่อจะอธิบายหลักการพื้นฐานในการส่งยานอวกาศไปเยือนวัตถุอื่น โดย บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของบทความที่มีอยู่ด้วยกัน 6 ตอน ได้แก่
1. เราเดินทางในอวกาศได้อย่างไร[1]
2. จะส่งจรวดออกไปนอกโลก ต้องใช้อะไรบ้าง?[2]
3. ปราการด่านแรกของการไปอวกาศ: การออกไปจากชั้นบรรยากาศของโลก[3]
4. วงโคจรคืออะไร
5. Hohmann transfer orbit
6. เครื่องยนต์จรวด และ Ion engine
******************
วงโคจรคืออะไร
ปรากฏการณ์อย่างหนึ่งของการเดินทางในอวกาศ ที่แตกต่างกับสามัญสำนึกของการเดินทางบนโลกโดยสิ้นเชิงเลย ก็คือ ในอวกาศนั้นมีแรงเสียดทานน้อยมาก จนถึงไม่มีเลย นั่นหมายความว่าวัตถุใดที่มีการเคลื่อนที่เช่นใด ก็จะเคลื่อนที่เช่นนั้นไปตลอด
นั่นหมายความว่า หากเราสามารถทำให้ยานอวกาศสักลำหนึ่ง เคลื่อนที่เป็นวงกลมไปรอบๆ โลกได้ ยานอวกาศนั้นก็จะ “โคจร” เป็นวงกลมไปรอบๆ โลกเช่นนั้นตลอดไป
ว่าแต่ว่า “วงโคจร” คืออะไร?
หลายๆ คนมักจะเข้าใจกันผิดๆ ว่าในอวกาศนั้นไม่มีแรงโน้มถ่วง แท้จริงแล้วในอวกาศก็มีแรงโน้มถ่วงไม่ต่างอะไรกับบนโลกของเรา (แต่แรงโน้มถ่วงอาจจะไม่เท่ากันกับบนพื้นโลก) หมายความว่ายานอวกาศและนักบินอวกาศนั้นไม่ได้ “ลอย” อยู่ แต่กำลัง “ตกลงสู่พื้นโลก” อยู่ สิ่งที่ทำให้นักบินอวกาศสามารถลอยอยู่ในสถานีอวกาศได้โดยปราศจากแรงโน้มถ่วงนั้นไม่ได้เป็นเพราะว่าในอวกาศไม่มีแรงโน้มถ่วง แต่เป็นเพราะว่า “พื้น” ของสถานีอวกาศกำลัง “ตกลงภายใต้แรงโน้มถ่วง” ในอัตราเดียวกันกับนักบินอวกาศต่างหาก ซึ่งเราสามารถสัมผัสกับ “สภาพไร้น้ำหนัก” เช่นเดียวกันนี้ได้บนพื้นโลกของเรา ทุกครั้งที่เบาะที่นั่งบนรถใต้เรานั้นกำลังตกลงภายใต้แรงโน้มถ่วงเมื่อรถเรากำลังกระโดดลงมาจากเนิน หรือเมื่อที่นั่งภายใต้เครื่องเล่นในสวนสนุกของเรากำลังตกลงภายใต้แรงโน้มถ่วงในอัตราเดียวกับเรา เราก็จะสามารถสัมผัสกับ “สภาวะไร้น้ำหนัก” ได้ชั่วครู่หนึ่ง
วัตถุทุกอย่างที่อยู่ใกล้ๆ โลกนั้นกำลังตกอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลกของเรา หากเราโยนก้อนหินสักก้อนหนึ่งไปข้างหน้า ก้อนหินนี้จะตกลงภายใต้แรงโน้มถ่วง และเส้นทางของก้อนหินจะค่อยๆ ย้อยลงจนตกลงสู่พื้นในที่สุด อย่างไรก็ตาม หากเราโยนก้อนหินด้วยความเร็วที่พอเหมาะพอดี อัตราการย้อยลงของก้อนหินนั้นจะโค้งตามกับส่วนโค้งของพื้นผิวโลกพอดี เราเรียกอัตราเร็วนี้ว่า “อัตราเร็วโคจร” ซึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างจากศูนย์กลางของโลก สำหรับบนพื้นผิวโลกนั้น เราจะต้องขว้างก้อนหินให้เร็วถึง 7.9 กม./วินาที ก้อนหินจึงจะสามารถโคจรไปรอบๆ โลกได้ (หากไม่คำนึงถึงแรงต้านของอากาศ)
ในลักษณะเดียวกัน สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ก็กำลังตกลงในอัตราที่สอดคล้องกับผิวโค้งของโลกพอดี สถานีอวกาศจึงอยู่ใน “วงโคจร” ด้วยอัตราเร็วโคจรที่ 7.66 กม./วินาที และเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่มีศูนย์กลางตรงกับศูนย์กลางของโลก พอดิบพอดี
หากเราทำให้สถานีอวกาศนานาชาติเคลื่อนที่ช้าลงกว่านี้ เราจะพบว่าสถานีอวกาศนานาชาติจะค่อยๆ ตกลง จนเสียดสีกับชั้นบรรยากาศมากขึ้น และโหม่งลงกับพื้นโลกในที่สุด
ในทางตรงกันข้าม หากเราเร่งความเร็วของสถานีอวกาศนานาชาติให้สูงมากกว่านี้ สถานีอวกาศจะพุ่งตรงไปมากกว่าส่วนโค้งของโลก ก่อนที่จะค่อยๆ เลี้ยวกลับเข้ามา กลายเป็นวงรีที่มีจุดโฟกัสจุดหนึ่งอยู่ที่ใจกลางของโลก และมีจุดที่ใกล้โลกที่สุดของวงโคจร (เรียกว่า perigee) และจุดที่ไกลที่สุดของวงโคจร (เรียกว่า apogee) และหากไม่มีแรงเสียดทานใดๆ เลย วงโคจรที่เป็นวงรีนี้ พร้อมทั้งระยะ perigee และ apogee ก็จะคงที่เช่นนี้ไปตลอดกาล
และหากเราสามารถเร่งความเร็วมากขึ้นเรื่อยๆ เราก็จะพบว่าวงรีนั้นจะขยายขนาดมากขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดก็ไม่เป็นวงรีอีกต่อไป จนกลายสภาพเป็นรูปร่างที่เรียกว่า ไฮเพอร์โบลา วัตถุที่อยู่ในวงโคจรแบบไฮเพอร์โบลานี้ จะโฉบเข้ามาใกล้ศูนย์กลางมวลแค่ครั้งเดียว จากนั้นจะพุ่งออกไป และไม่กลับมาอีกเลย
ปรากฏว่า วงโคจรของวัตถุทั้งปวงในเอกภพนั้น มีอยู่แค่สามแบบ นั่นก็คือ วงกลม (ซึ่งเป็นกรณีพิเศษของวงรี) วงรี และไฮเพอร์โบลา ดวงจันทร์นั้นโคจรเป็นวงรีรอบๆ โลก โลกโคจรเป็นวงรีรอบๆ ดวงอาทิตย์ ดาวหางโคจรเป็นวงรีรอบๆ ระบบสุริยะ ในขณะที่ดาวหางที่โคจรเป็นไฮเพอร์โบลานั้นจะโฉบเข้ามาระบบสุริยะชั้นใน และจะไม่กลับมาอีกเลย
เนื่องจากในอวกาศนั้นไม่มีแรงเสียดทาน ทันทีที่วัตถุมีการเคลื่อนที่อยู่ในอวกาศ วัตถุนั้นก็จะมีการเคลื่อนที่ต่อไปเรื่อยๆ และไม่มีการสูญเสียพลังงาน นั่นหมายความว่า วัตถุที่ลอยอยู่อย่างอิสระภายใต้แรงโน้มถ่วงทุกอัน กำลังอยู่ใน “วงโคจร” ของมันเอง หากเราพบวัตถุที่ลอยอยู่ ณ ตำแหน่งใดๆ ก็ตาม ความเร็วและทิศทางกลางเคลื่อนของวัตถุจะเป็นตัวกำหนด “วงโคจร” หรือเส้นทางการเดินทางของวัตถุเอาไว้ทั้งหมด และหากเราต้องการจะทราบวงโคจรของวัตถุ เราเพียงต้องการทราบแค่ตำแหน่ง และความเร็ว (อัตราเร็ว และทิศทางในการเคลื่อนที่) ของวัตถุในขณะหนึ่งๆ เราก็จะทราบวงโคจรทั้งหมดของมันได้ว่าวัตถุนั้นเคยมาจากที่ใด และจะเคลื่อนที่ไปบริเวณใดในอนาคต
อ้างอิง/อ่านเพิ่มเติม:
[1] https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/1551440618399472
[2] https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/1556354984574702
[3] https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/1561270760749791/
iss orbit 在 มติพล ตั้งมติธรรม Facebook 的最佳貼文
จะส่งจรวดออกไปนอกโลก ต้องใช้อะไรบ้าง?
******************
Basics of spaceflight (2/6)
บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของซีรีส์บทความ “Basics of spaceflight” เพื่อจะอธิบายหลักการพื้นฐานในการส่งยานอวกาศไปเยือนวัตถุอื่น โดย บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของบทความที่มีอยู่ด้วยกัน 6 ตอน ได้แก่
1. เราเดินทางในอวกาศได้อย่างไร[1]
2. จะส่งจรวดออกไปนอกโลก ต้องใช้อะไรบ้าง?
3. ปราการด่านแรกของการไปอวกาศ: การออกไปจากชั้นบรรยากาศของโลก
4. วงโคจรคืออะไร
5. Hohmann transfer orbit
6. เครื่องยนต์จรวด และ Ion engine
******************
จะส่งจรวดออกไปนอกโลก ต้องใช้อะไรบ้าง?
จากตอนที่แล้ว เราได้เกริ่นกันไปแล้วว่า การทำงานของจรวดนั้นไม่ต่างอะไรกันกับยานพาหนะอื่น: นั่นก็คือจรวดเคลื่อนที่ไปด้านหน้า (ขึ้นข้างบน) โดยการผลักมวลบางส่วนไปด้านหลัง (ลงข้างล่าง) แต่สิ่งที่ทำให้จรวดแตกต่างกับเครื่องบินเป็นอย่างมาก ก็คือจรวดนั้นจะต้องแบกมวลที่จะผลักไปด้านหลังทิ้งไปด้วย ในขณะที่เครื่องบินนั้นต้องการแบกเชื้อเพลิงเพียงเพื่อให้มีพลังงานเพียงพอในการผลักอากาศไปตลอดการเดินทาง แต่จรวดจะต้องทิ้งมวลส่วนหนึ่งออกมาตลอดเวลาเป็นส่วนหนึ่งของการเคลื่อนที่
สำหรับจรวดโดยทั่วๆ ไปนั้น จะใช้ปฏิกิริยาทางเคมีในการขับดัน โดยปฎิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้น จะทำให้เกิดความร้อน และความดันสูง ขับดันให้แก๊สเป็นจำนวนมากพุ่งออกไปทางปลายท่อไอพ่นด้วยความเร็วสูง การปล่อยมวลไปด้านหลังด้วยความเร็วสูงนี้เอง เป็นตัวการหลักที่ขับดันจรวดให้พุ่งขึ้นไปด้านบน ด้วยความที่จรวดจะต้องแบกมวลที่จะขับดันจรวดไปด้วย จึงทำให้จรวดจำเป็นจะต้องมีมวลที่มากไปโดยปริยาย
ซ้ำร้าย สิ่งที่ทำให้จรวดยิ่งท้าทายขึ้นไปอีกก็คือ จรวดนั้นจะต้องเดินทางเป็นระยะทางที่สูงมาก สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) นั้นโคจรอยู่ด้วยความสูงถึง 400 กม. ซึ่งถึงแม้การเดินทางเป็นระยะทาง 400 กม. บนพื้นราบนั้นจะเป็นเรื่องที่ไม่ได้ลำบากมาก แต่การจะต้องเดินทาง 400 กม. ต้านแรงโน้มถ่วงตลอดเวลานั้นเป็นไปได้ยากกว่ามาก และอย่าลืมว่าตลอดเวลานี้จรวดจะต้องส่งมวลลงมาด้วยแรงเพียงพอที่จะแบกน้ำหนักบรรทุก และน้ำหนักของเชื้อเพลิงที่จะผลักดันจรวดตลอดการเดินทางที่เหลือไปด้วยตลอด
นอกไปจากนี้ จรวดไม่เพียงแต่จะต้องแบกน้ำหนักอันมหาศาลขึ้นไป “สูง” เพียงเท่านั้น แต่ส่วนที่ท้าทายที่สุดก็คือจรวดจะต้องทำความเร็วเพิ่มขึ้น เพื่อให้มีความเร็วเพียงพอที่จะอยู่ในความเร็วโคจร ที่จะทำให้น้ำหนักบรรทุกไม่ตกกลับลงมายังพื้นโลกอีกเมื่อไปถึงความสูงที่ต้องการ ซึ่งสำหรับสถานีอวกาศนานาชาติที่ความสูง 400 กม. จากพื้นโลกนั้น ความเร็วโคจรนี้อยู่ที่ความเร็ว 7.6 กม.ต่อวินาที หรือเทียบเท่า 27,600 กม. ต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นความเร็วที่เร็วเกินกว่าพาหนะใดๆ บนพื้นโลกจะสามารถทำได้
ความต้องการทั้งหมดนี้ บ่งบอกว่าจรวดจะต้องอาศัยน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นอย่างมาก เพื่อจะไปถึงความสูงและความเร็วที่ต้องการ
ซึ่งนั่นนำไปสู่อีกความท้าทายหนึ่งของการนำจรวดไปนอกโลก นั่นก็คือ ทุกๆ น้ำหนักบรรทุกที่เราต้องการบรรทุกขึ้นไปนั้น จะต้องมีน้ำหนักของเชื้อเพลิงที่เอาไว้เพื่อขับดัน แต่เราก็ต้องการเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นมาอีก เพื่อขับดันเชื้อเพลิงที่แบกขึ้นไป
สมมติว่าเราจะสร้างจรวดที่จะบรรทุกมนุษย์หนึ่งคน น้ำหนัก 65 กก. ออกจากแรงโน้มถ่วงของโลกไปในอวกาศ พลังงานที่ต้องใช้นั้นเทียบเท่าประมาณ 4 พันล้านจูล ซึ่งโดยลำพังไม่ใช่พลังงานที่เยอะมาก เทียบเท่าประมาณ 1 MWh หรือพลังงานไฟฟ้าที่บ้านเรือนหนึ่งหลังใช้ในหนึ่งเดือน หากเราต้องการใช้พลังงานนี้โดยการเผาน้ำมันเชื้อเพลิงธรรมดา พลังงาน 4 พันล้านจูลนี้จะเทียบเท่ากับน้ำมันเบนซินเพียงประมาณ 90 กก. เท่านั้นเอง นั่นหมายความว่า หากเรามีน้ำมัน 90 กก. เราก็มีพลังงานเพียงพอที่จะแบกน้ำหนักบรรทุก 65 กก. ออกจากชั้นบรรยากาศของโลก
แต่เดี๋ยวก่อน หากเราต้องใช้เชื้อเพลิง 90 กก. เพื่อจะขับดันน้ำหนักบรรทุกออกจากโลก เราก็จำเป็นที่จะต้องขับดันเชื้อเพลิงนี้ขึ้นไปด้วยพร้อมๆ กัน นั่นหมายความว่าเราจะต้องมีน้ำหนักบรรทุกเพิ่มขึ้นไปอีก 90 กก. ซึ่งมากกว่าน้ำหนักบรรทุกดั้งเดิมของเราที่ 65 กก.
เราสามารถคำนวณพลังงานที่ต้องใช้ในการแบกน้ำหนักบรรทุก 90 กก. ขึ้นไปได้โดยสมการเดียวกัน ซึ่งเทียบเท่าประมาณ 6 พันล้านจูล เท่ากับเราจะต้องแบกเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นไปอีกประมาณ 135 กก. ซึ่งน้ำหนักอีก 135 กก. นี้ก็แน่นอนว่าจะต้องการพลังงานในการแบกขึ้นไปอีก ซึ่งเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นมานี้ก็ยังจะต้องใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น ที่จะแบกขึ้นไปอีกต่อไปเรื่อยๆ แต่เชื้อเพลิงที่เราแบกขึ้นไปนั้นใช้หมดไประหว่างทาง ทำให้น้ำหนักที่จะต้องแบกบรรทุกขึ้นไปนั้นไม่ได้โตขึ้นไปจนไม่มีที่สิ้นสุด
สำหรับกรณีทั่วๆ ไปที่ใช้เชื้อเพลิงจรวด สำหรับยานอวกาศน้ำหนักบรรทุก 1 ตัน เราจะต้องแบกเชื้อเพลิงจรวดขึ้นไปด้วยถึง 20-50 ตัน นั่นหมายความว่าน้ำหนักมากกว่า 95% ของจรวดหนึ่งๆ นั้นจะประกอบไปด้วยเชื้อเพลิงจรวดที่พร้อมจะเผาไหม้ด้วยพลังงานขนาดมหาศาล
ภาพ: จรวด Falcon 9 ของ SpaceX ทะยานขึ้นจาก Kennedy Space Center ที่แหลมคานาเวอรัล รัฐฟลอริด้า ในวันที่ 15 พฤศจิกายน 2018. (ภาพโดย: SpaceX)
อ่านเพิ่มเติม:
[1] https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/1551440618399472/
iss orbit 在 科學X博士 Youtube 的最讚貼文
2020年東京奧運，日本宇宙航空研究開發機構JAXA
聯手東京大學，要把鋼彈GUNDAM模型送上太空
鋼彈怎麼上太空？
鋼彈上太空要做什麼？
上太空的鋼彈與一般鋼彈模型有什麼不同？
這中間還有什麼奧秘？
正港太空科學博士要來告訴你
科學X博士官網
http://doctorx9000.com
科學X博士FB粉絲專頁
https://www.facebook.com/doctorx9000/
iss orbit 在 How does the International Space Station work? - YouTube 的推薦與評價
... <看更多>