เหตุใดการกู้คืนขีปนาวุธที่ประสบความสำเร็จจึงเป็นก้าวสำคัญของมนุษยชาติ?

โมเมนต์การยึดบูสเตอร์ซูเปอร์เฮฟวี่คืน ( วิดีโอ : SpaceX )

SpaceX ได้ปล่อยจรวด Starship สูง 400 ฟุตเป็นครั้งที่ห้าเมื่อวันที่ 13 ตุลาคม จากฐานทัพอวกาศในเท็กซัสตอนใต้ เวลา 8.25 น. ตามเวลาตะวันออก จากนั้นจึงได้จับจรวด Super Heavy ขั้นแรกหลังจากลงจอดได้สำเร็จ

ประมาณเจ็ดนาทีหลังจากการปล่อยตัว แท่นบูสเตอร์ Super Heavy ของ SpaceX ได้ลงจอดอย่างแม่นยำ โดยลอยอยู่ใกล้กับหอปล่อย Mechazilla ขณะที่หอใช้แขนโลหะเพื่อยึดให้อยู่กับที่

“ นี่คือวันประวัติศาสตร์ของวงการวิศวกรรม ” เคท ไทซ์ ผู้จัดการฝ่ายระบบคุณภาพวิศวกรรมของ SpaceX กล่าวระหว่างการบรรยายสด โดยมีพนักงาน SpaceX ส่งเสียงเชียร์และให้กำลังใจเธอที่สำนักงานใหญ่ในเมืองฮอว์ธอร์น รัฐแคลิฟอร์เนีย “ นี่มันบ้าไปแล้ว! ในความพยายามครั้งแรก เราสามารถนำบูสเตอร์ซูเปอร์เฮฟวี่กลับเข้าไปในหอปล่อยจรวดได้สำเร็จ ”

ฉากแขน Mechazilla ประสบความสำเร็จในการจับบูสเตอร์ Super Heavy (ภาพ: SpaceX)

เมื่อจรวดบูสเตอร์ซูเปอร์เฮฟวี่สูง 71 เมตรแยกออกจากกันที่ระดับความสูง 65 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก ส่วนบนของจรวดยังคงพุ่งขึ้นสู่ระดับความสูงเกือบ 145 กิโลเมตร บินรอบโลกด้วยความเร็ว 27,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ก่อนจะลงจอดในมหาสมุทรอินเดียตามแผนที่วางไว้

ก่อนที่จะลงจอด บูสเตอร์สเตจจะจุดเครื่องยนต์ Raptor จำนวน 3 เครื่องอีกครั้ง ทำให้การร่อนลงช้าลงและหมุนไปทางหอปล่อย Mechazilla ซึ่งจะได้รับการยึดไว้ด้วยแขนกลที่มีชื่อเล่นว่า "ตะเกียบ"

การทดสอบที่ประสบความสำเร็จของ SpaceX เป็นส่วนหนึ่งของเป้าหมายในการพัฒนาจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์เพื่อขนส่งมนุษย์ อุปกรณ์ ทางวิทยาศาสตร์ และสินค้าไปยังดวงจันทร์และไกลกว่านั้นไปจนถึงดาวอังคาร

SpaceX กำลังพัฒนา Starship เพื่อช่วยให้มนุษยชาติตั้งอาณานิคมบนดวงจันทร์และดาวอังคาร รวมถึงภารกิจสำรวจอื่นๆ ยานลำนี้ได้รับการออกแบบให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์และรวดเร็ว (ดังที่แสดงให้เห็นจากแผนการนำบูสเตอร์ Super Heavy ลงจอดบนแท่นปล่อยจรวด ซึ่งจะช่วยลดระยะเวลาระหว่างเที่ยวบิน) เมื่อรวมกับพลังอันเหนือชั้นของ Starship แล้ว จะสามารถปฏิวัติวงการบินอวกาศได้ ตามที่บริษัทและอีลอน มัสก์ กล่าวไว้

นาซาก็เชื่อมั่นในยานลำนี้เช่นกัน โดยเลือกให้เป็นยานลงจอดที่มีมนุษย์คนแรกในโครงการสำรวจดวงจันทร์อาร์ทิมิส หากทุกอย่างเป็นไปตามแผน สตาร์ชิปจะขนส่งนักบินอวกาศของนาซาไปยังดาวเทียมธรรมชาติของโลกเป็นครั้งแรกในภารกิจอาร์ทิมิส 3 ซึ่งมีกำหนดปล่อยตัวในเดือนกันยายน พ.ศ. 2569

เหตุใดจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้จึงมีความสำคัญ?

ค่าใช้จ่ายในการปล่อยจรวดอาจแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น น้ำหนักบรรทุก จุดหมายปลายทาง และประเภทของจรวดที่ใช้ ในปัจจุบัน ค่าใช้จ่ายเฉลี่ยในการปล่อยจรวดมีตั้งแต่หลายสิบล้านดอลลาร์ไปจนถึงหลายร้อยล้านดอลลาร์

การปล่อยจรวด Falcon 9 ของ SpaceX มีการโฆษณาไว้ที่ประมาณ 62 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อการปล่อยหนึ่งครั้ง ในขณะที่จรวดขนาดใหญ่กว่าอย่าง Falcon Heavy อาจมีราคาสูงกว่า 90 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อการปล่อยหนึ่งครั้ง นาซาประเมินว่าระบบปล่อยจรวดอวกาศ (SLS) อาจมีราคาสูงกว่า 2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐต่อการปล่อยหนึ่งครั้ง

เมื่อถึงระดับความสูงและความเร็วที่กำหนด ยานอวกาศจะแยกจรวดบูสเตอร์ออกเพื่อลดน้ำหนักและหลบหนีแรงโน้มถ่วงของโลก (ภาพประกอบ: SpaceX)

แม้ว่าเทคโนโลยี อวกาศ จะก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง แต่หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในปัจจุบันคือการลดต้นทุนการบินอวกาศ ปริมาณแรงงานและวัสดุที่จำเป็นในการออกแบบ สร้าง บำรุงรักษา และทดสอบจรวดเพื่อการปล่อยจรวดที่ประสบความสำเร็จนั้นมีราคาแพงมาก

ปัจจุบัน ยานอวกาศถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศด้วยจรวดบูสเตอร์ ทุกครั้งที่ยานขึ้นถึงระดับความสูงและความเร็วที่กำหนด จรวดจะค่อยๆ ปลดบูสเตอร์ออกและปล่อยให้มันตกลงสู่พื้นโลกเมื่อเชื้อเพลิงและแรงขับหมด เพื่อลดน้ำหนัก แน่นอนว่าบูสเตอร์เหล่านี้ไม่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ เนื่องจากกระบวนการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศมีแรงเสียดทานสูง ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนและเกิดความเสียหายอย่างรุนแรง

การใช้วิธีการสร้างจรวดแบบเดิมสำหรับภารกิจแบบใช้ครั้งเดียวทิ้งนั้นเพิ่มต้นทุน ลดความถี่และขนาดของการปล่อยจรวด และยังก่อให้เกิดของเสียอีกด้วย ลองนึกถึงเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ หากต้องสร้างเครื่องบินใหม่สำหรับทุกเที่ยวบิน การเดินทางทางอากาศจะมีค่าใช้จ่ายสูงมาก ดังนั้น การมีจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้จึงจะปฏิวัติเศรษฐกิจและผลผลิต

ต่างจากจรวดแบบใช้แล้วทิ้งทั่วไป จรวดแบบใช้ซ้ำได้ เช่น Starship ได้รับการออกแบบมาให้สามารถกู้คืนและปล่อยได้หลายครั้ง

ขีปนาวุธเหล่านี้ใช้คุณสมบัติเช่น:

การลงจอดด้วยเชื้อเพลิง: จรวดขั้นแรกจะกลับสู่พื้นโลกด้วยพลังของตัวเองและลงจอดในแนวตั้ง โดยใช้เครื่องยนต์เพื่อชะลอการร่วงลง

การออกแบบแบบโมดูลาร์: ส่วนประกอบของจรวดได้รับการออกแบบมาให้ถอดประกอบและปรับปรุงใหม่ระหว่างเที่ยวบินได้อย่างง่ายดาย

เทคโนโลยีโล่ป้องกันความร้อน: จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่สามารถใช้วัสดุโล่ป้องกันความร้อนขั้นสูงเพื่อปกป้องจรวดในระหว่างการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ

การผลิตขั้นสูง: จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่มักใช้วัสดุการผลิตขั้นสูงเพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานในการปล่อยหลายครั้ง

ประโยชน์ทางเศรษฐกิจของยานปล่อยจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่นั้นมีนัยสำคัญ การใช้จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่เมื่อเทียบกับจรวดแบบดั้งเดิมนั้นสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากถึง 65% รูปแบบนี้มีแนวโน้มที่จะลดต้นทุนของภารกิจต่างๆ เช่น การส่งดาวเทียม ภารกิจส่งเสบียงไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) และภารกิจไปยังดวงจันทร์หรือดาวอังคาร

นอกจากจะช่วยประหยัดเงินแล้ว ยานปล่อยจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ยังช่วยให้การสำรวจอวกาศมีความยั่งยืนมากขึ้น การลดจำนวนชิ้นส่วนจรวดที่ถูกทิ้งจะช่วยลดขยะอวกาศ ซึ่งเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่กำลังเติบโต

นอกจากนี้ จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ยังใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าจรวดแบบใช้แล้วทิ้ง ทำให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ควอตซ์ (ที่มา: Guardian, NSTXL)

แหล่งที่มา