เทคโนโลยีอวกาศ และการประยุกต์ใช้ นายศิวัช เจิมเฉลิม ม.413 เลขที่ 11
บทนำ ก หนังสือเล่มเล็กแบบอิเล็กทรอนิกฉบับนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชา วิทยาศาสตร์โลกและอวกาศ รหัสวิชา ว30161 ซึ่งทางผู้จัดมีเป้าหมาย เพื่อให้นักเรียนในระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ที่มีการเรียนในรายวิชานี้ ได้รับเนื้อหาที่สามารถเข้าใจและนำ ไปประกอบกับการทบทวนเนื้อหาได้ อย่างมีประสิทธิภาพ ข้าพเจ้าหวังอย่างยิ่งว่าผู้อ่านจะได้รับเนื้อหาอย่างเข้าใจและ สามารถนำ ไปต่อยอดในด้านเรียนต่อไปอีกได้ ขอขอบคุณทุกท่าน นายศิวัช เจิมเฉลิม
เทคโนโลยีอวกาศ คือ เทคโนโลยีที่ใช้ในการสำ รวจอวกาศหรือโลกของ เรา โดยปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศได้รับการพัฒนา อย่างก้าวหน้า โดยใช้หลากหลายศาสตร์ต่าง ๆ มากมายเพื่อการสำ รวจอวกาศ 1
1.เทคโนโลยีอวกาศกับการสำ รวจอวกาศ การสำ รวจอวกาศจำ เป็นต้องใช้ เทคโนโลยีอวกาศร่วมกันหลาย อย่างในการสำ รวจโดยเทคโนโลยี อวกาศที่ทำ ให้เราสามารถเปิดมุม มองบนท้องฟ้าฟ้หนึ่งชัดเจนกว่า การสังเกตด้วยตาเปล่าคือ กล้องโทรทรรศน์ (telescope) 2
โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าฟ้เป็นคลื่นที่มีประโยชน์ใน ชีวิตประจำ วันอย่างมากและนักดาราศาสตร์นำ สมบัติของทัศนะอุปกรณ์มาใช้ในการ สังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์มีการประดิษฐ์ กล้องโทรทรรศน์ที่สามารถสังเกตได้ในช่วง ความยาวคลื่นต่างๆ 3 และการเลือกใช้กล้องโทรทรรศน์นั้นควรเลือกใช้ให้เหมาะสมกับช่วง ความยาวคลื่นของวัตถุท้องฟ้าฟ้ที่จะศึกษาสำ หรับกล้องโทรทรรศน์ที่ สังเกตการณ์จากบนพื้นโลกนั้นต้องเป็นช่วงความยาวคลื่นที่ สามารถทะลุผ่านชั้นบรรยากาศลงมาถึงพื้นโลกได้กล้องโทรทรรศน์ ที่ใช้ศึกษาในช่วงความยาวคลื่นนี้ได้แก่กล้องโทรทรรศน์ช่วงคลื่น แสงและกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้ 1) กล้องโทรทรรศน์ช่วงคลื่นแสง 2) กล้องโทรทรรศน์วิทยุ 3) กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด 4) กล้องโทรทรรศน์อัลตราไวโอเลต
4 ใช้สำ หรับตรวจจับและรวบรวมปริมาณของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าฟ้ของ ช่วงคลื่นแสง ที่มีความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 400 - 700 นาโนเมตร ซึ่งในช่วงคลื่นแสงนี้ตาของมนุษย์สามารถสังเกตเห็นเป็นแสงสี ต่างๆ ได้ สามารถใช้ถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้าฟ้ต่างๆ ได้ เช่น ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ เนบิวลา กาแล็กซี่ เป็นต้น 1) กล้องโทรทรรศน์ช่วงคลื่นแสง
5 เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ตรวจจับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าฟ้ใน ช่วงความยาวคลื่นวิทยุและไมโครเวฟที่มีความยาวคลื่น ประมาณ 1 เซนติเมตรถึง 20 เซนติเมตรกล้องโทรทรรศน์ วิทยุสามารถตรวจจับวัตถุอวกาศเช่นซุปเปอร์โนวาหลุมดำ และกาแล็กซี่ นอกจากนี้ยังสามารถจับไมโครเวฟพื้นหลัง จากอวกาศเช่นกล้องโทรทรรศน์วิทยุฟาสต์ 2) กล้องโทรทรรศน์วิทยุ
สามารถรับสัญญาณที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 1 ไมโครเมตรถึง 1 มิลลิเมตรการตรวจจับคลื่นอินฟราเรด จากวัตถุท้องฟ้าฟ้สามารถตรวจจับได้ทั้งบนพื้นโลกและใน อวกาศโดยกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลกจะตรวจจับคลื่น อินฟราเรดได้จำ กัด เพราะคลื่นอินฟราเรดบางส่วนสามารถ ถูกดูดกลืนโดยฉันบรรยากาศจึงต้องมีการติดตั้งกล้องไว้ บนภูเขาสูงหรือบริเวณที่มีความชื้นต่ำ โดยกล้องโทรทรรศน์ อินฟราเรดจะมีความไวในการตรวจจับคลื่นได้ดีถึงแม้วัตถุ จะมีอุณหภูมิต่ำ จึงเหมาะสมในการศึกษาดาวฤกษ์เกิดใหม่ กาแล็กซี่ทางช้างเผือกและกาแล็กซี่ อื่นๆเช่นกล้องโทรทร รศน์อวกาศสปิตเซอร์ 6 3) กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด
ใช้รับสัญญาณที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 10 ถึง 320 นาโน เมตรเนื่องจากคลื่นอัลตราไวโอเลต จะถูกดูดกลืนโดยฉัน บรรยากาศจึงต้องมีการส่งกล้องโทรทัศน์ไปในอวกาศเพื่อ ตรวจจับคลื่นดังกล่าวโดยสามารถตรวจจับวัตถุที่มี อุณหภูมิสูงจึงใช้ในการศึกษาสสารระหว่างดวงดาว กาแล็กซี และองค์ประกอบของเนบิวลาดาวเคราะห์เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล 7 4) กล้องโทรทรรศน์อัลตราไวโอเลต
กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้สามารถตรวจจับวัตถุท้องฟ้าฟ้ที่อยู่ไกล มากในช่วงความยาวคลื่นรังสีเอ็กซ์ซึ่งสามารถรับสัญญาณ ในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 10 ถึง 0.1 นาโนเมตร มี ประโยชน์อย่างมากสำ หรับการศึกษาดาวนิวตรอนเศษซาก ของดาวฤกษ์ที่หลงเหลือจากซุปเปอร์หนูว่าและหลุมดำ ใน ใจกลางกาแล็กซี เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา 8 5) กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเป็นกล้องโทรทัศน์ อวกาศชนิดสะท้อนแสงขนาดใหญ่มีเส้นผ่าน ศูนย์กลางของกระจกปฐมภูมิ 2.4 เมตรสามารถใช้ สังเกตการณ์ได้หลายช่วงความยาวคลื่น เช่น อินฟราเรดใกล้ ช่วงคลื่นแสง อัลตราไวโอเลต ใช้ พลังงานจากเซลล์สุริยะ โดยโคจรรอบโลกที่มีความ สูงประมาณ 570 กิโลเมตรทำ ให้กล้องโทรทรรศน์ อวกาศฮับเบิลสามารถสังเกตวัตถุท้องฟ้าฟ้ได้ไกลถึง 13,000 ล้านปีแสงในขณะที่กล้องเอาไว้ กล้องโทรทรรศน์บนโลกสามารถสังเกตวัตถุบน ท้องฟ้าฟ้ได้เพียง 2,000 ล้านปีแสง ความรู้เพิ่มเติม 9
10 เป็นยานพาหนะส่งออกไปในอวกาศโดยมี วัตถุประสงค์เพื่อใช้สำ รวจอวกาศและวัตถุท้องฟ้าฟ้ที่อยู่ไกล ออกไปอาจมีหรือไม่มีมนุษย์เดินทางไปด้วยก็ได้ยาน อวกาศที่สำ คัญ เช่น ยานอวกาศอพอลโลเป็นยานที่นำ มนุษย์ลงไปสำ รวจดวงจันทร์ ยานอวกาศคิวริออสซิตี้เป็น ยานที่ใช้สำ รวจดาวอังคารเป็นต้น 2.ยานอวกาศ สถานีอวกาศ ดาวเทียมและจรวด ยานอวกาศ
11 สถานีอวกาศ เป็นห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ที่โคจรรอบโลก สถานีอวกาศที่ใหญ่ที่สุดคือสถานีอวกาศนานาชาติเป็นห้อง ปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ที่โคจรรอบโลกที่มีความสูง ประมาณ 400 กิโลเมตร โดยมีความร่วมมือขององค์การ อวกาศของ ประเทศสหรัฐอเมริกา ยุโรป ญี่ปุ่น แคนาดา รัสเซีย สถานีอวกาศนานาชาติมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ประโยชน์ ในการวิจัยทดลองและประดิษฐ์คิดค้นในสภาพไร้น้ำ หนัก
12 ดาวเทียมเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกโดยมีความเร็ว ในการโคจรสัมพันธ์กับมวลและระยะห่างจากโลกที่มีความสูงเพิ่ม มากขึ้นความเร็วในการโคจรของดาวเทียมจะลดลงโดยทั่วไป ดาวเทียมแต่ละดวงจะมีความเร็วคงที่เพื่อรักษาระดับวงโคจรของ ดาวเทียมหากต้องการเปลี่ยนระดับความสูงของวงโคจรความเร็ว ของดาวเทียมจะมีค่าที่เปลี่ยนไปโดยดาวเทียมแต่ละดวงจะโคจรที่ ระดับความสูงแตกต่างกันขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน
13 จรวดเป็นเครื่องยนต์ที่มีพลังขับดันสูงมากใช้ในการส่งดาวเทียม และยานอวกาศออกนอกโลกการทำ งานของจรวดจะอาศัยแรงดัน ของเชื้อเพลิงที่ทำ ให้ตัวจรวดเคลื่อนที่ได้โดยเชื้อเพลิงที่เผาไหม้จะ พ่นออกด้านหลังของจรวดด้วยความเร็วสูงจากห้องเผาไม่ทำ ให้ จรวดสามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้
14 เทคโนโลยีอวกาศกับการประยุกต์ใช้ เทคโนโลยีอวกาศช่วยให้มนุษย์สามารถสำ รวจ อวกาศและสำ รวจโลกได้กว้างขึ้นโดยมีการนำ ความรู้ทางเทคโนโลยีอวกาศมาใช้ในการพัฒนา คุณภาพชีวิตและ ประยุกต์ใช้ในชื่อประจำ วันใน หลายหลายด้าน เช่น ด้านวัสดุศาสตร์ ด้าน อาหาร และด้านการแพทย์ เป็นต้น
15 ในการสำ รวจอวกาศมีความจำ เป็นอย่างยิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ต้องมีการ พัฒนาความสามารถทางด้านวัสดุศาสตร์เพื่อให้ สามารถนำ ความรู้ที่ได้มา จากออกแบบยานอวกาศชุดอวกาศหรือวัสดุเครื่องใช้ในอวกาศที่ทนต่อ สภาพแวดล้อมที่สุดในอวกาศซึ่งความรู้ที่ได้จากการพัฒนาอวกาศดัง กล่าวสามารถนำ มาประยุกต์ใช้กับการดำ รงชีวิตประจำ วันบนโลกได้ยก ตัวอย่างเช่นการผลิตแอโรเจลซึ่งเป็นของแข็งที่เบาที่สุดมีความหนาแน่น ต่ำ แข็งแรงและมีสภาพยืดหยุ่นเกิดขึ้นจากการคิดค้นวัสดุเพื่อทำ ชุดนักบิน อวกาศและยานอวกาศโดยมีวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นรูพูนมีซิลิกอนเป็นองค์ ประกอบทำ ให้สามารถทนความร้อนได้สูงซึ่งได้นำ มาพัฒนาเป็นสิ่งของที่ใช้ ประโยชน์บนโลกเช่นนำ มาทำ เป็นชุดนักดับเพลิงชุดของนักแข่งรถ เป็นต้น ด้านวัสดุศาสตร์
16 นอกจากนี้ยังมีการผลิตโฟมนิ่มชนิดพิเศษที่นำ มาเป็นที่นอนกับหมอนเพื่อ ลดน้ำ หนักที่กดทับขณะนอนสามารถปรับตัวให้รองรับพอดีกับน้ำ หนักของ ร่างกายลดปัญหาการปวดเมื่อยโฟมนี้เกิดขึ้นจากการคิดค้นเพื่อทำ เป็น เบาะรองนั่งของนักบินอวกาศขณะยานอวกาศกำ ลังขึ้นหรือลงจอดเพื่อ ป้องกันไม่ให้นักบินอวกาศเกินและการกระแทกและต่อมาได้มีการนำ โฟม ชนิดนี้มาประยุกต์ใช้ในการแพทย์โดยการนำ มาใช้กับผู้ป่วยอัมพาตเพื่อใช้ ป้องกันการเกิดแผลกดทับและยังมีสมบัติในการระบายของอากาศและ ความร้อนได้ดีจึงไม่เกิดความอับชื้น
17 การออกแบบเซลล์สุริยะที่ได้นำ มาเป็นพลังงานที่ใช้ใน ดาวเทียมและยานอวกาศ โดยเทคโนโลยีดังกล่าวสามารถ นำ มาพัฒนาได้อย่างต่อเนื่องและยาวนานจนกระทั่งทุกวัน นี้เราได้นำ เซลล์สุริยะมาใช้ในชีวิตประจำ วันอย่างมากมาย
18 เป็นเรื่องหนึ่งที่ท้าทายสำ หรับนักวิทยาศาสตร์เป็นอย่างมากในการ ออกแบบอาหารและผลิตภัณฑ์ในการบรรจุอาหารเพื่อนำ ไปใช้ในอวกาศ เนื่องจากการใช้ชีวิตในอวกาศนักบินอวกาศต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ จำ กัดหลายอย่างดังนั้นการเตรียมอาหารสำ หรับใช้ชีวิตในอวกาศจึงต้อง คำ นึงถึงความสะอาดปริมาณสารอาหารการออกแบบบรรจุภัณฑ์ที่สามารถ เก็บรักษาอาหารได้นานมีน้ำ หนักเบาและรับประทานได้ง่ายภายใต้สภาพไร้ น้ำ หนักตัวอย่าง เช่น เทคโนโลยีการทำ แห้งเยือกแข็งแบบสุญญากาศ พัฒนามาจากอาหารและผลไม้ที่ใช้กับนักบินอวกาศที่อยู่ในสถานีอวกาศ เป็นการลดอุณหภูมิและความชื้นในอาหารทำ ให้อาหารมีน้ำ หนักเบา เนื่องจาก น้ำ ถูกขจัดออกไปอาหารมีอายุยาวนานขึ้นที่ห้องอุณหภูมิห้อง และสามารถเก็บรักษาสารอาหารไว้ได้เกือบทั้งหมด เทคโนโลยีทางด้านอาหาร
19 ในการใช้ชีวิตในอวกาศนักบินอวกาศต้องเผชิญกับสภาวะแวดล้อมที่แตก ต่างจากบนโลกทั้งในเรื่องของอุณหภูมิความดันแรงโน้มถ่วงและปริมาณ รังสีต่างๆที่ผ่านเข้าสู่ร่างกาย นักวิทยาศาสตร์จึงได้มีการพัฒนาเครื่องมือ ต่างๆที่ช่วยให้นักบินอวกาศสามารถปฎิบัติภารกิจในอวกาศได้อย่าง ปลอดภัย ซึ่งความรู้ดังกล่าวก็สามารถนำ มาประยุกต์ใช้กับมนุษย์ที่อาศัยบน โลกได้เช่นเครื่องปั๊มหัวใจเทียมขนาดเล็กพิเศษเป็นประโยชน์ต่อผู้ป่วยที่มี สภาวะหัวใจล้มเหลวปิดการออกแบบปั๊มโดยการใช้ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ของ นาซ่าและเทคโนโลยีพลวัตของไหลจากระบบเชื้อเพลิงในยานขนส่งอวกาศ ด้านการแพทย์และสุขภาพ
20 เครื่องวัดรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งพัฒนาจากสารกึ่งตัวนำ ที่ใช้ สำ หรับวัดค่าการแผลรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ที่ สองมายังโลกซึ่งช่วยในการกระตุ้นผิวหนังให้เกิดการสร้าง วิตามินดีที่พอเหมาะโดยไม่ทำ อันตรายต่อผิวหนัง
ขอขอบพระคุณอย่างยิ่ง