เทคโนโลยีอวกาศและการประยุกต์ใช้

เ ท ค โ น โลยี และการ ป ระยุก ต์ ใ ช้ S P A C E T E C H N O L O G Y A N D A P P L I C A T I O N S น างสาวลัก ษิ กา บุ ญ เลิ ศ ม .412 เล ข ที่ 32 โรง เรีย น สว น กุ ห ลา บ วิ ท ยาลัยรังสิ ต จ. ป ทุ ม ธา นี

คำ นำ หนังสือเล่มเล็กแบบอิเล็กทรอนิกฉบับนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิชสวิทยาศาสตร์โลกและ อวกาศ รหัสวิชา ว30161 ซึ่งผู้จัดทำ ได้รับผิดชอบในเนื้อหา เทคโนโลยีอวกาศและการ ประยุกต์ใช้ น างสาวลัก ษิ กา บุ ญ เลิ ศ ผู้จัดทำ หวังว่าผู้อ่านจะได้รับความรู้จากหนังสืออิเล็กทรอนิกเล่มนี้ ก

สารบัญ เทคโนโลยีอวกาศกับการประยุกต์ใช้ ห น้ า ข 14 บทนำ 1 กล้องโทรทรรศน์ศึกษาวัตถุท้องฟ้า 2 ยานอวกาศ สถานีอวกาศและดาวเทียม 6 บรรณานุกรม 22

เทคโนโลยีอวกาศกับการสำ รวจอวกาศ เทคโนโลยีอวกาศ คือ เทคโนโลยีที่ใช้ในการสำ รวจอวกาศ หรือใช้ศึกษาโลกของเราจาก อวกาศ ปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศเจริญก้าวหน้าเป็นอันเจริญก้าวหน้าเป็นอันมาก ทั้งนี้เป็น เพราะมนุษย์ได้ใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะฟิสิกส์ เคมี วิศวกรรมศาสตร์ และ คณิตศาสตร์ ในการสร้างสิ่งต่างๆ เพื่อการสำ รวจอวกาศ เช่น กล้องจุลทรรศน์ จรวด ดาวเทียม สถานีอวกาศ ระบบขนส่งอวกาศ เพื่อศึกษาสิ่งต่างๆในอวกาศ รวมทั้งศึกษาโลกจากอวกาศอีก ด้วย เทคโนโลยีอวกาศเหล่านี้ล้วนสร้างความรู้และประโยชน์ต่างๆ มากมายให้กับมนุษย์ ซึ่ง หลายคนอาจไม่ทันรู้ตัวว่ากำ ลังเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีอวกาศอยู่ในทุกๆวัน เทคโนโลยีอวกาศมี อะไรบ้างและมีประโยชน์อย่างไร จะได้ศึกษาจากหัวข้อต่อไปนี้ 1 ในการสำ รวจอวกาศจำ เป็นต้องใช้ทคโนโลยีอวกาศร่วมกันหลายอย่างในการสำ รวจ ได้แก่ กล้องโทรทรรศน์ ดาวเทียม สถานีอวกาศ จรวด ระบบขนส่งอวกาศ โดยเทคโนโลยีอวกาศที่ ทำ ให้เราสามารถเปิดมุมมองบนท้องฟ้าได้ชัดเจนกว่าการสังเกตด้วยตาเปล่าคือ กล้องโทรทรรศน์(telescope) กล้องโทรทรรศน์(telescope)

กล้องโทรทรรศน์ศึกษาวัตถุท้องฟ้า 2 การสังเกตวัตถุท้องฟ้านั้นสามารถสังเกตได้จากกล้องโทรทรรศน์ที่สังเกตการณ์อยู่บนพื้น ผิวโลกและกล้องโทรทรรศน์ที่ถูกการเลือกใช้กล้องโทรทรรศน์นั้นควรเลือกใช้ให้เหมาะสมกับ ช่วงความยาวคลื่นของวัตถุท้องฟ้าที่จะศึกษา สำ หรับกล้องโทรทรรศน์ที่สังเกตการณ์จากบนพื้น โลกนั้นต้องเป็นช่วงความยาวคลื่นที่สามารถทะลุผ่านชั้นบรรยากาศลงมาถึงพื้นโลกได้ กล้องโทร ทรรศน์ที่ใข้ศึกษาในช่วงความยาวคลื่นนี้ ได้แก่ 1) กล้องโทรทรรศน์ช่วงคลื่นแสง เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้สำ หรับตรวจจับและรวบรวมปริมาณของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของ ช่วงคลื่นแสง (visible light) ที่มีความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 400 - 700 นาโนเมตร ซึ่งในช่วง คลื่นแสงนี้ตาของมนุษย์สามารถสังเกตเห็นเป็นแสงสีต่าง 1 ได้ สามารถใช้ในการถ่ายภาพวัตถุ ท้องฟ้าต่าง ๆ เช่น ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ เนบิวลา กาแล็กซี โดยกล้องโทรทรรศน์ ช่วงคลื่นแสงแบ่งได้ 2 ชนิดใหญ่ ๆ ตามหลักการรวมแสง คือ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (refractors)ดังรูป 4.1 และกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (reflectors) ดังรูป 4.2 ซึ่งมี ความแตกต่างกัน ดังนี้ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงใช้เลนส์นูนเป็นเลนส์ ใกล้วัตถุ (objectivelens) และเลนส์ใกล้ตา (eyepiece) ภาพที่เห็นเป็นภาพเสมือนหัวกลับกับวัตถุเหมาะสำ หรับใช้ สังเกตและถ่ายภาพผิวของดวงจันทร์และดาวเคราะห์ต่างๆ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (refractors)

กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (reflectors) กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงใช้กระจกเว้า เป็นกระจกปฐมภูมิ (primarymirror) และกระจกเงาราบ เป็นกระจกทุติยภูมิ(secondarymirror) ภาพที่เห็นเป็น ภาพเสมือนหัวกลับกับวัตถุเหมาะสำ หรับใช้สังเกตวัตถุ ท้องฟ้าที่มีความสว่างไม่มาก เช่น เนบิวลา และกาแล็กซี 2) กล้องโทรทรรศน์วิทยุ ทรทรรศน์ที่ใช้ตรวจจับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นวิทยุและไมโครเวฟที่มีความยาวคลื่น ประมาณ 1 เซนติเมตรจนถึงประมาณ 20 เมตร กล้องโทรทรรศน์วิทยุสามารถตรวจจับวัตถุในอวกาศ เช่น ซูเปอร์โนวา หลุมดำ และกาแล็กซีนอกจากนี้ยังสามารถตรวจจับไมโครเวฟพื้นหลังจากอวกาศเช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุฟาสต์ (Five hundredmeter Aperture Spherical radio Telescope: FAST) ดังรูป 4.4 3

4) กล้องโทรทรรศน์อัลตราไวโอเลต ใช้รับสัญญาณที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่10 ถึง 320 นาโนเมตร เนื่องจากคลื่นอัลตราไวโอเลตจะ ถูกดูดกลืนโดยชั้นบรรยากาศจึงต้องมีการส่งกล้องโทรทรรศน์ไปในอวกาศเพื่อตรวจจับคลื่นดัง กล่าวโดยสามารถตรวจจับวัตถุที่มีอุณหภูมิสูง จึงใช้ในการศึกษาสสารระหว่างดาว กาแล็กซี และ องค์ประกอบของเนบิวลาดาวเคราะห์ เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ( Hubble space telescope) ดังรูป 4.6 3) กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด สามารถรับสัญญาณที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่1 ไมโครเมตร ถึง 1 มิลลิเมตร การตรวจจับคลื่น อินฟราเรดจากวัตถุท้องฟ้าสามารถตรวจับได้ทั้งบนพื้นโลกและในอวกาศโดยกล้องโทรทรรศน์ บนพื้นโลกจะตรวจจับคลื่นอินฟราเรดได้จำ กัด เพราะคลื่นอินฟราเรดบางส่วนสามารถดูดกลืน โดยชั้นบรรยากาศจึงต้องมีการติดตั้งกล้องไว้บนภูเขาสูงหรือบริเวณที่มีความขึ้นต่ำ โดย กล้องโทรทรรศน์ อินฟราเรดจะมีความไวในการตรวจจับคลื่นได้ดีถึงแม้วัตถุจะมีอุณหภูมิต่ำ จึงเหมาะสมในการ ศึกษาดาวฤกษ์เกิดใหม่ กาแล็กซีทางช้างเผือและกาแล็กซีอื่น ๆ เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศส ปีตเซอร์ (Spitzer space telescope) ดังรูป 4.5 4

5) กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้สามารถตรวจจับวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ไกลมากในช่วงความยาวคลื่นรังสีเอกซ์ ซึ่งสามารถรับสัญญาณในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 10 ถึง 0.1 นาโนเมตร มีประโยชน์อย่าง มากสำ หรับการศึกษาดาวนิวตรอน เศษซากของดาวฤกษ์ที่หลงเหลือจากชูเปอร์โนวา และหลุม ดำ ในใจกลางกาแล็กซี เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา (Chandra X-ray Observatory ) ดังรูป 4.7 5

ยานอวกาศ สถานีอวกาศ ดาวเทียม 6 ยานอวกาศ (spacecraft) เป็นยานพาหนะที่ถูกส่งออกไปในอวกาศ โดยมีวัตถุประสงค์ เพื่อใช้สำ รวจอวกาศ และวัตถุท้องฟ้า (celestial body) ต่าง ๆที่อยู่ไกลออกไป อาจมีหรือไม่มี มนุษย์เดินทางไปด้วยก็ได้ ยานอวกาศที่สำ คัญ เช่น ยานอวกาศอะพอลโล (Apollo) เป็นยานที่นำ มนุษย์ลงไปสำ รวจดวงจันทร์ ยานอวกาศคิวริออสซิตีรูป 4.9 ยานอวกาศนิวฮอไรซอนส์ เป็นยานที่ใช้สำ รวจดาวอังคาร ยานอวกาศจูโข(Juno) ใช้สำ รวจ ดาวพฤหัสบดี ยานอวกาศแคสสินี-ฮอยเกนส์ (Cassini-Huy gens) ใช้สำ รวจดาวเสาร์ และยานอวกาศนิวฮอไรซันส์ (New Horizons) ใช้สำ รวจดาวเคราะห์แคระพลูโต ดังรูป 4.9 ความรู้ทางเทคโนโลยีอวกาศนอกจากจะใช้ศึกษาวัตถุท้องฟ้าในห้วงอวกาศแล้วยังมีการนำ มาใช้ ในการสำ รวจโลกและทำ การศึกษาวิจัยในอวกาศ เช่น สถานีอวกาศ ดาวเทียม

สถานีอวกาศ (space station) เป็นห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ที่โครจรอบโลก สถานีอวภาศที่ใหญ่ที่สุดคือ สถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station: ISS) ดังรูป 4.10 ห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ที่โคจรรอบโลกที่ความสูงประมาณ 400 กิโลเมตร โดยความร่วมมือขององค์การอวกาศของประเทศสหรัฐอเมริกา ยุโรป ญี่ปุ่น แคนาดาและ รัสเซีย สถานีอวภาศนานาชาติ มีวัตถุประสงค์เพื่อประโยชน์ในการวิจัย ทดลอง และประดิษฐ์ คิดค้นในสภาพไร้น้ำ หนัก เช่น การศึกษารูปร่างของโมเลกุลโปรตีนในร่างกายมนุษย์เนื่องจาก การเจริญเติบโตของผลึกโปรตีน น้ำ หนักจะมีขนาดใหญ่กว่าบนพื้นโลกทำ ให้สามารถวิเคราะห์ โครงสร้างได้ง่ายขึ้นซึ่ง พัฒนายาชนิดใหม่สำ หรับโรคต่าง ๆ การพัฒนาวัคซีนป้องกันเชื้อ แบคทีเรีย(almonella) ที่ทำ ให้เกิดโรคทางเดินอาหาร เช่น ปวดท้องรุนแรง อาเจียนและท้อง ร่วง 7

ดาวเทียม (satellite) เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกโดยมีความเร็วในการ โคจรสัมพันธ์กับมวลและระยะห่างจากโลก ที่ระดับความสูงเพิ่มมากขึ้นความเร็วในการโคจร ของดาวเทียมจะลดลงโดยทั่วไปดาวเทียมแต่ละดวงจะมีความเร็วคงที่เพื่อรักษาระดับวงโคจร ของดาวเทียม หากต้องการเปลี่ยนระดับความสูงของวงโคจร ความเร็วของดาวเทียมจะมีค่า เปลี่ยนไป โดยดาวเทียมแต่ละดวงจะโคจรที่ระดับความสูงแตกต่างกันขึ้นกับวัตถุประสงค์ของ การใช้งาน เช่น การสื่อสาร การสำ รวจทรัพยากรธรรมชาติ การบอกตำ แหน่งบนโลก การ พยากรณ์อากาศ ซึ่งสามารถแบ่งดาวเทียมตาม ระดับการโคจรได้ 3 ประเภท ดังนี้ 1) ดาวเทียมที่อยู่วงโคจรใกล้โลก (low Earth orbit: LEO) ดาวเทียมในวงโคจรนี้จะอยู่สูงจากผิวโลกระหว่าง 160 - 2,000 กิโลเมตร ใช้ในการสำ รวจ สภาพแวดล้อมของโลก ถ่ายภาพผิวโลกและเมฆ ดาวเทียมชนิดนี้นิยมโคจรผ่านขั้วโลกในแนว เหนือใต้เพื่อให้เก็บข้อมูลได้ครอบคลุมพื้นที่บนโลกมากขึ้น เช่น ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา ดาวเทียมสำ รวจทรัพยากรธรรมชาติ ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา เป็นดาวเทียมที่อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 700 - 900 กิโลเมตร ดัง รูป4.11 ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพลมฟ้าอากาศด้วยภาพถ่ายในช่วงคลื่น ไมโครเวฟช่วงคลื่นแสง และช่วงคลื่นอินฟราเรด มีอุปกรณ์ถ่ายภาพเมฆและเก็บข้อมูลองค์ ประกอบลมฟ้าอากาศ 8

2) ดาวเทียมวงโคจรระดับกลาง (medium Earth orbit: MEO) ดาวเทียมที่อยู่ในวง โคจรนี้จะมีวงโคจรที่ระดับความสูงจากพื้นโลกมากกว่า 2,000 กิโลเมตรแต่ไม่เกิน 35,780 กิโลเมตร ใช้ในด้านการบอกตำ แหน่งบนโลก เช่น ดาวเทียมระบบจีพีเอส (GlobalPositioning System: GPS) ของประเทศสหรัฐอเมริกาใช้ในระบบนำ ร่อง ทั้งเครื่องบิน เรือเดินสมุทร รถยนต์ และขีปนาวุธ โดยดาวเทียมแต่ละดวงจะมีการโคจรรอบโลกในทิศทางต่าง ๆ เป็น 6 ระนาบระนาบละ 4 ดวง ดังรูป 4.12 ซึ่งทั้งระบบจะต้องมีดาวเทียมทั้งหมด 24 ดวง โดย สัญญาณที่ได้จากดาวเทียมแต่ละดวงจะถูกนำ มาคำ นวณเพื่อให้ทราบตำ แหน่งครอบคลุมทุกจุด บนผิวโลก 9

3) ดาวเทียมวงโคจรค้างฟ้า (geostationary Earth orbit: GEO) ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรนี้จะอยู่สูงจากผิวโลกประมาณ 35,780 กิโลเมตร มีคาบในการโคจร เท่ากับการหมุนรอบตัวเองของโลกจึงทำ ให้ดาวเทียมเสมือนลอยอยู่นิ่งกับที่เมื่อเทียบกับพื้นโลก เราจึงเรียกดาวเทียมนี้ว่า ดาวเทียมค้างฟ้า และเรียกวงโคจรนี้ว่า วงโคจรค้างฟ้า โดยระนาบของ การโคจรของดาวเทียมจะอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตรโลก โดยส่วนมากจะเป็นดาวเทียมประเภท ดาวเทียมสื่อสาร เช่น ดาวเทียมอินเทลแซต (Intelsat) ดาวเทียมไทยคม (Thaicom) นอกจากนี้ยังมีดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาที่ประเทศไทยนำ ข้อมูลมาใช้ ซึ่งอยู่ในวงโครจรนี้ ได้แก่ ดาวเทียมฮิมาวาริ (Himawari) ของญี่ปุ่น และดาวเทียม FY-2 ของประเทศจีน ส่วนดาวเทียมสื่อสารของไทย ได้แก่ ดาวเทียมไทยคม ซึ่งใช้ในการติดต่อสื่อสารทั่วประเทศไทย และประเทศในแถบอินโดจีนไปจนถึงเกาหลีและญี่ปุ่น รวมทั้งชายฝั่งทะเลด้านตะวันออกของจีน ให้บริการสื่อสารโทรคมนาคมด้านต่าง ๆ เช่น การถ่ายทอดโทรทัศน์ วิทยุ โทรศัพท์ และการ ประชุมทางไกลในการส่งดาวเทียม สถานีอวกาศ หรือยานอวกาศไปสำ รวจดาวเคราะห์และวัตถุ ท้องฟ้าอื่น ๆ นอกโลกจำ เป็นต้องใช้จรวดเพื่อให้อุปกรณ์เหล่านั้นมีความเร็วมากพอที่จะสามารถ เอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก 10

จรวด (rocket) เป็นเครื่องยนต์ที่มีพลังขับดันสูงมาก ใช้ในการส่งดาวเทียมและยาน อวกาศออกนอกโลก การทำ งานของจรวดจะอาศัยแรงดันของเชื้อเพลิงที่ทำ ให้ตัวจรวดเคลื่อนที่ ไดโดยเชื้อเพลิงที่เผาไหม้จะพุ่นออกด้านหลังของจรวดด้วยความเร็วสูงจากห้องเผาไหม้ ทำ ให้ จรวดสามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ ดังรูป 4.13การที่จรวดจะสามารถเคลื่อนที่ออกนอกโลกได้ จะต้องมีความเร็วเริ่มต้นมากพอที่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก เช่น ถ้าต้องการส่งจรวด จากพื้นโลกให้หลุดพ้นวงโคจรรอบโลกได้จรวดจะต้องมีความเร็วประมาณ 1 1.2 กิโลเมตรต่อ วินาที เรียกว่า ความเร็วนลุคต้ม (escape velocity) ในทางปฏิบัติการยิงจรวดจากพื้นโลกให้มี ความเร็ว 11.2 กิโลเมตรต่อวินาที ต้องใช้เชื้อเพลิงสูงมาก โดยทั่วไปจึงเริ่มต้นจากการส่งจรวด เข้าสู่วงโคจรรอบโลกก่อน โดยใช้ความเร็วที่ทำ ให้จรวดขึ้นไปตามระดับความสูงที่ต้องการจากนั้น จึงใช้ความเร็วอีกค่าหนึ่งทำ ให้จรวดออกนอกโลกได้ ซึ่งความเร็วของจรวดที่ส่งดาวเทียมจะต้อง สัมพันธ์กับระดับวงโคจรของดาวเทียมที่ต้องการ 11 การใช้จรวดเป็นยานพาหนะในการส่ง ดาวเทียมหรือกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เมื่อดาวเทียมถูกส่งขึ้นสู่อวกาศแล้วจะไม่ สามารถนำ จรวดกลับมาใช้ใหม่ได้ การส่ง จรวดแต่ละครั้งจึงสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายมาก นักวิทยาศาสตร์จึงพัฒนาการสร้าง ระบบ ขนส่งอวกาศ (space transportation system) ที่เดินทางขึ้นไปในอวกาศ แล้ว สามารถเดินทางกลับสู่โลกและนำ กลับมา ใช้ใหม่ได้

โดยระบบขนส่งอวกาศ ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ได้แก่ จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ซึ่งติดกับถังเชื้อ เพลิงภายนอกทั้งสองข้าง ถังเชื้อเพลิงภายนอกเป็นที่เก็บเชื้อเพลิงเหลว และยานขนส่งอวกาศใช้ บรรทุกสัมภาระที่จะส่งไปอยู่ในวงโคจร เช่น ดาวเทียม กล้องโทรทรรศน์อวกาศ และการส่ง นักบินอวกาศเพื่อไปปฏิบัติงานยังสถานีอวกาศนานาชาติ ดังรูป 4.14 การทำ งานของระบบขนส่ง อวกาศจะใช้จรวด เชื้อเพลิงแข็งและเชื้อเพลิงเหลวในการขับเคลื่อน ยานจากฐานปล่อยด้วยความเร็วมากพอที่จะขึ้นไปถึงวงโคจร เมื่อถึงระดับหนึ่งจรวดเชื้อเพลิง แข็งทั้งสองข้างจะแยกตัวออกมาตกลงสู่ทะเล ซึ่งสามารถนำ มาใช้ได้อีก ส่วนถังเชื้อเพลิง ภายนอก เมื่อใช้เชื้อเพลิงหมดจะแยกตัวออกจากยานขนส่งอวกาศ แล้วถูกเผาไหม้ในบรรยากาศ โดยตัวยานขนส่งอวกาศเมื่อปฏิบัติหน้าที่เสร็จแล้วจะเดินทางกลับสู่พื้นโลก ดังรูป 4.15 12

13 รูป 4.15 ขั้นตอนการทำ งานของระบบขนส่งอวกาศ

เทคโนโลยีอวกาศช่วยให้มนุษย์สามารถสำ รวจอวกาศและสำ รวจโลกได้กว้างขึ้น โดยมี การนำ ความรู้ทางเทคโนโลยีอวกาศมาใช้ในการพัฒนาคุณภาพชีวิตและประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำ วันในหลาย ๆ ด้าน เช่น ด้านวัสดุศาสตร์ ด้านอาหาร ด้านการแพทย์ 1) ด้านวัสดุศาสตร์ ในการสำ รวจอวกาศมีความจำ เป็นอย่างยิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ต้องมี การพัฒนาความสามารถทางด้านวัสดุศาสตร์ เพื่อให้สามารถนำ ความรู้ที่ได้มาออกแบบยาน อวกาศ ชุดอวกาศหรือวัสดุเครื่องใช้ ในอวกาศ ที่ทนต่อสภาพแวดล้อมที่สุดขั้วในอวกาศ ซึ่ง ความรู้ที่ได้จากการพัฒนาวัสดุในอวกาศดังกล่าวสามารถนำ มาประยุกต์ใช้กับการดำ รงชีวิต ประจำ วันบนโลกได้ เช่น การผลิตเลนส์แว่นตาจากคาร์บอนแข็งแรงพิเศษ (scratch-resistant lenses) โดยได้นำ วัสดุชนิดนี้ไปเคลือบเลนส์ ทำ เลนส์แว่นกันแดดที่มีความทุนทานต่อรอยขีด ข่วน มีการผลิตแอโรเจล (aerogel) ซึ่งจัดเป็นของแข็งที่เบาที่สุด มีความหนาแน่นต่ำ แข็งแรง และมีสภาพยืดหยุ่นสูงดังรูป 4.16 เกิดขึ้นจากการคิดค้นวัสดุเพื่อทำ ชุดนักบินอวกาศ และยาน อวกาศ โดยเป็นวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุน มีซิลิกอนเป็นองค์ประกอบ ทำ ให้สามารถทนความ ร้อนสูง ซึ่งได้นำ มาพัฒนาเป็นสิ่งของที่ใช้ประโยชน์บนโลก เช่น นำ มาทำ ชุดนักดับเพลิง ชุดของ นักแข่งรถ นำ มาทำ ผ้าห่มที่ช่วยเก็บกักรักษาอุณหภูมิได้ดี หรือนำ มาผลิตเป็นพื้นรองเท้าที่ สามารถลดการสูญเสียความร้อนสำ หรับนักปีนภูเขาน้ำ แข็ง เทคโนโลยีอวกาศกับการประยุกต์ใช้ 14

นอกจากนี้ยังมีการผลิตโฟมนิ่มชนิดพิเศษ (temper foam) ที่ถูกนำ มาเป็นที่นอนกับ หมอนเพื่อลดน้ำ หนักที่กดทับขณะนอน สามารถปรับตัวให้รองรับพอดีกับน้ำ หนักของร่างกายลด ปัญหาการปวดเมื่อย โฟมชนิดนี้เกิดขึ้นจากการคิดค้นเพื่อทำ เป็นเบาะรองนั่งของนักบินอวกาศ ขณะยานอวกาศกำ ลังขึ้นหรือลงจอดเพื่อป้องกันไม่ให้นักบินอวกาศเกิดการกระแทก และต่อมา ได้มีการนำ โฟมนิ่มชนิดนี้มาประยุกต์ใช้ในทางการแพทย์ โดยการนำ มาใช้กับผู้ป่วยอัมพาต เพื่อ ช่วยป้องกันการเกิดแผลกดทับและยังมีสมบัติในการระบายอากาศและความร้อนได้ดีจึงไม่เกิด ความอับชื้น การออกแบบเซลล์สุริยะ (solar cells) ที่ได้นำ มาเป็นพลังงานที่ใช้ในดาวเทียมและ ยานอวกาศ ดังรูป 4. 17 ความรู้ดังกล่าวสามารถนำ มาพัฒนาอย่างต่อเนื่องและยาวนานจน กระทั่งทุกวันนี้เราได้นำ เซลล์สริยะมาใช้ในชีวิตประจำ วันอย่างมากมาย 15

1 6 เ ซ ล ล์ สุ ริ ย ะ ใ น ชี วิ ต ป ร ะ จำ วั น

2) ด้านอาหาร เทคโนโลยีทางด้านอาหารเป็นอีกเรื่องหนึ่งที่ท้าทายนักวิทยาศาสตร์เป็น อย่างมากในการออกแบบอาหารและผลิตภัณฑ์ในการบรรจุอาหารเพื่อนำ ไปใข้ในอวกาศ เนื่องจากการใช้ชีวิตในอวกาศนักบินอวกาศต้องอยู่ในสภาวะแวดล้อมที่จำ กัดหลายอย่าง ดังนั้น การเตรียมอาหารสำ หรับใช้ชีวิตในอวกาศจึงต้องคำ นึงถึงความสะอาด ปริมาณสารอาหาร การ ออกแบบบรรจุภัณฑ์ที่สามารถเก็บรักษาอาหารได้นาน มีน้ำ หนักเบาและรับประทานได้ง่ายภาย ใต้สภาพไร้น้ำ หนัก ดังนั้นก่อนที่นักบินอวกาศจะเดินทางไปในอวกาศ นักบินอวกาศจะต้องมีการ มาทดสอบอาหารและประเมินคุณภาพของอาหารตัวอย่างประมาณ 20 - 30 ชนิด เพื่อเลือก อาหารที่จะนำ ไปรับประทานระหว่างปฏิบัติภารกิจในอวกาศ ดังรูป 4.18 17

ความรู้และความก้าวหน้าทางด้านอาหารสำ หรับนักบินอวกาศได้ถูกนำ มาประยุกต์ใช้ใน การพัฒนาอาหารให้กับมนุษย์ที่อยู่บนโลก เช่น เทคโนโลยีการทำ แห้งเยือกแข็งแบบ สุญญากาศ(freeze drying technology) พัฒนามาจากอาหารและผลไม้ ที่ใช้กับนักบินอวกาศ ที่อยู่ในสถานีการลดอุณหภูมิและความชื้นในอาหาทำ ให้ อาหารมีน้ำ หนักเบาเนื่องจากน้ำ ถูกขจัดออกไป อาหารมีอายุยาวนานขึ้นที่อุณหภูมิห้อง และ สามารถเก็บรักษาสารอาหารไว้ได้เกือบทั้งหมด และมีการพัฒนาบรรจุภัณฑ์ที่สามารถเก็บรักษา อาหารไว้ให้ได้นานดังรูป 4.19 นอกจากนี้ยังมี การพัฒนาอาหารเสริมสำ หรับเด็ก (enriched baby food) ที่มาจากโครงการพัฒนาอาหารสำ หรับนักบินอวกาศ มีการวิจัยเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต ขนาดเล็กหรือจุลินทรีย์ที่อยู่ในสาหร่ายสีเขียว พบว่าในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีสารอาหารที่จำ เป็นต่อ เด็ก เช่นเดียวกับน้ำ นมแม่ 18

3) ด้านการแพทย์และสุขภาพ ในการใช้ชีวิตในอวกาศนักบินอวกาศต้องเผชิญกับ สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างจากบนโลกทั้งในเรื่องของอุณหภูมิ ความดัน แรงโน้มถ่วงและปริมาณ รังสีต่าง ๆ ที่ผ่านเข้าสู่ร่างกาย นักวิทยาศาสตร์จึงได้มีการพัฒน่าเครื่องมือต่าง ๆ ที่ช่วยให้นักบิน อวกาศสามารถปฏิบัติภารกิจในอวกาศได้อย่างปลอดภัย ซึ่งความรู้ดังกล่าวสามารถนำ มา ประยุกต์ใช้กับมนุษย์ที่อยู่บนโลกได้ เช่น การนำ ความรู้เกี่ยวกับ การศึกษาการเสื่อมของกล้าม เนื้อและกระดูกของมนุษย์ที่อยู่ในอวกาศเป็นเวลานานมาช่วยในการชะลอการสูญเสียมวลกระดูก ของคนที่อยู่บนโลก นอกจากนี้มีการนำ ความรู้ทางเทคโนโลยีอวกาศมาพัฒนาเครื่องมือที่ช่วย ตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ เช่น การพัฒนากล้อง 3 มิติ ที่มีขนาดเล็ก และมีประสิทธิภาพสูง จากห้องปฏิบัติการของนาซา นำ มาพัฒนากล้องส่องตรวจอวัยวะภายในของร่างกาย 3มิติ (3D endoscope ทำ ให้แพทย์สามารถผ่าตัดโดยการส่องกล้องที่เป็นท่อยาวเข้าไปในร่างกาย เครื่อง มือนี้ตรงปลายมีเลนส์สำ หรับรับภาพช่วยให้การมองเห็นในจุดที่ผ่าตัดชัดเจนขึ้น ดังรูป 4.20 19

การออกแบบเครื่องวัดอุณหภูมิทางหู (infrared ear thermometer) เป็นเทคโนโลยีที่ ใช้วัดอุณหภูมิของดาวฤกษ์และกาแล็กซี ได้ถูกนำ มาใช้ในปี พ.ศ. 2534 เพื่อใช้วัดอุณหภูมิของ คนไข้ มีตัวเซ็นเซอร์เป็นอินฟราเรดส่องไปที่หู แล้วอ่านอุณหภูมิซึ่งใช้ง่ายและสะดวก นอกจากนี้ ยังมีเครื่องปั๊มหัวใจเทียมขนาดเล็กพิเศษ (artificial heart pump) ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อผู้ ป่วยที่มีภาวะหัวใจล้มเหลว เป็นการออกแบบปั๊มโดยการใช้ชูปเปอร์คอมพิวเตอร์ของนาซาและ เทคโนโลยีพลวัตของไหลจากระบบเชื้อเพลิงในยานขนส่งอวกาศ โดยการจำ ลองการไหลของ ของเหลวผ่านเครื่องยนต์เครื่องปั๊มหัวใจชนิดนี้มีน้ำ หนักเบา ทำ ให้เหมาะสมมากสำ หรับนำ มาทำ เป็นปั๊มหัวใจเทียมโดยใช้แบตเตอรี่ควบคุมการทำ งาน ดังรูป 4.21 20

การออกแบบเครื่องวัดรังสีอัลตราไวโอเลต (UVtracker) ซึ่งพัฒนาจากสารกึ่งตัวนำ ที่ใช้ สำ หรับวัดค่า การแผ่รังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ที่ส่องมายังโลกซึ่งช่วยในการกระตุ้น ผิวหนังให้สร้างวิตามิน D ที่พอเหมาะโดยไม่ทำ อันตรายต่อผิวหนังดังรูป 4.22 นอกจากนี้ความรู้ ทางด้านเทคโนโลยีอวกาศ ยังสามารถนำ มาประยุกต์ใช้ในด้านอื่น ๆ อีกมากมาย เช่น การออกแบบกล้องดิจิทัล (digital imagesensor) การใช้เซนเซอร์พิกเซลตอบ สนอง(activepixelsensor) แปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าเพื่อนำ ไปสร้างเป็นข้อมูลภาพและเก็บ ลงในหน่วยความจำ นาซาได้ใช้ระบบดิจิทัลบันทึกภาพยานอวกาศบนพื้นผิวดวงจันทร์ โดยส่ง ภาพดิจิทัลที่ได้กลับมายังพื้นผิวโลก และในปัจจุบันมีการใช้กล้องชนิดนี้อย่างแพร่หลาย นอกจาก นี้ มีการพัฒนาเทคโนโลยีกล้องอินพราเรดไว้ใช้ถ่ายภาพการจุดระเบิดของเชื้อเพลิงในจรวด ซึ่ง สามารถนำ มพัฒนากล้องอินฟราเรดไว้ใช้ตรวจจับความร้อนของวัตถุบนโลก ซึ่งวัตถุที่ร้อนกว่าจะ แสดงสีสว่าง และวัตถุที่เย็นกว่าจะแสดงสีมืดกว่า สามารถตรวจจับบุคคลที่มีอุณหภูมิสูงกว่า บุคคลทั่วไป ในขณะที่มีการระบาดของไข้หวัดใหญ่ ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับเทคโนโลยีอวกาศ ในด้านต่าง ๆ มีความสัมพันธ์กับชีวิตของเราทำ ให้เราสามารถนำ ความรู้ที่ได้มาประยุกต์ใช้ และ พัฒนาคุณภาพชีวิตของมนุษย์ที่อยู่บนโลกได้ ซึ่งยังมีเทคโนโลยีอวกาศอีกมากมายที่ยังรอการค้น พบของนักวิทยาศาสตร์ในอนาคต 21

บรรณานุกรม 22 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ,สถาบัน. (2563) หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์โลกและอวกาศ ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 6 ตามมาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัดกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพร้าว.