รายงาน โลกดวงดาว

Document Sample
รายงาน โลกดวงดาว Powered By Docstoc
					                          เทคโนโลยีสำรวจ อวกำศ




         เมื่อ พูดถึงจรวด เราหมายถึงอุปกรณ์สาหรับสร้างแรงขับดันเท่านั้น หน้าที่ของจรวดคือ
การนายานอวกาศ ดาวเทียม หรื ออุปกรณ์ประเภทอื่นขึ้นสู่ อวกาศ แรงโน้มถ่วง (Gravity) ของโลก ณ
พื้นผิวโลกมีความเร่ งเท่ากับ 9.8 เมตร/วินาที 2 ดังนั้นจรวดจะต้องมีแรงขับเคลื่อนสู งมาก
เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก ทางานตามกฎของนิวตัน ข้อที่ปล่อยก๊าซร้อนออกทางท่อท้าย (แรงกริ ยา)
ทาให้จรวดเคลื่อนที่ไปข้างหน้า (แรงปฏิกิริยา) เราแบ่งประเภทของจรวดตามชนิดของเชื้อเพลิงออกเป็ น 2
ประเภท คือ
จรวดเชื้อเพลิงแข็ง มีโครงสร้างไม่สลับซับซ้อน แต่เมื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นแล้ว ไม่สามารถหยุดได้
                                                       ั
จรวด เชื้อเพลิงเหลว มีโครงสร้างสลับซับซ้อน เพราะต้องมีถงเก็บเชื้อเพลิงเหลว และออกซิ เจนเหลว
(เพื่อช่วยให้เกิดการสันดาป) ซึ่ งมีอุณหภูมิต่ากว่าจุดเยือกแข็ง และยังต้องมีท่อและปั๊ มเพื่อ จรวดหลายตอน
       การ นาจรวดขึ้นสู่ อวกาศนั้นจะต้องทาการเผาไหม้เชื้อเพลิงจานวนมาก เพื่อให้เกิดความเร่ งมากกว่า
                                                                                             ่
9.8 เมตร/วินาที2 หลายเท่า ดังนั้นจึงมีการออกแบบถังเชื้อเพลิงเป็ นตอนๆ เราเรี ยกจรวดประเภทนี้วา
“จรวดหลายตอน” (Multistage rocket) เมื่อเชื้อเพลิงตอนใดหมด ก็จะปลดตอนนั้นทิ้ง เพื่อเพิ่มแรงขับดัน
(Force) โดยการลดมวล (mass) เพื่อให้จรวดมีความเร่ งมากขึ้น (กฎของนิวตัน ข้อที่ 2: ความเร่ ง = แรง /
มวล)
ลาเลียง เชื้อเพลิงเข้าสู่ หองเครื่ องยนต์เพื่อทาการเผาไหม้ จรวดเชื้อเพลิงเหลวมีขอดีคือ
                           ้                                                    ้
สามารถควบคุมปริ มาณการเผาไหม้ และปรับทิศทางของกระแสก๊าซได้


                    ความแตกต่ างระหว่ างเครื่ องบินไอพ่ น และจรวด
        เครื่ อง ยนต์ของเครื่ องบินไอพ่นดูดอากาศภายนอกเข้ามาอัดแน่น และทาการสันดาป (เผาไหม้)
                      ทาให้เกิดแรงดันไปข้างหน้า จนปี กสามารถสร้างแรงยก
             (ความดันอากาศบนปี กน้อยกว่าความดันอากาศใต้ปีก) ทาให้เครื่ องลอยขึ้นได้
     ส่ วนจรวดบรรจุเชื้อเพลิงและออกซิ เจนไว้ภายใน เมื่อทาการสันดาปจะปล่อยก๊าซร้อนพุ่งออกมา
                ่                          ้
    ดันให้จรวดพุงไปในทิศตรงกันข้าม จรวดไม่ตองอาศัยอากาศภายนอก มันจึงเดินทางในอวกาศได้
                ส่ วนเครื่ องบินต้องอาศัยอากาศทั้งในการสร้างแรงยก และการเผาไหม้
                                       ั
         อากาศยาน บางชนิดมีคุณสมบัติท้ งความเป็ นจรวดและเครื่ องบินในตัวเอง อย่างเช่น X-15, SR-71
และ กระสวยอวกาศ (Space Shuttle) หากดูอย่างผิวเผินเราแทบจะแยกแยะไม่ออกเลยว่า
อากาศยานเหล่านี้คือ จรวด หรื อเครื่ องบินกันแน่


ยกตัวอย่าง เช่น
SR-71 มีรูปร่ างคล้ายจรวด แต่เป็ นเครื่ องบินไอพ่นที่บินได้เร็ วที่สุดในโลก มีความเร็ วเหนือเสี ยง 3 เท่า
X-15 เป็ นเครื่ องบินที่ใช้เครื่ องยนต์จรวดที่บินได้เร็ วที่สุดในโลก มีความเร็ วเหนือเสี ยง 6.7 เท่า
กระสวย อวกาศ มีรูปร่ างคล้ายเครื่ องบินปี กสามเหลี่ยมโดยทัวไป
                                                          ่
                                                                                ่
ทว่าเป็ นยานอวกาศที่ติดตั้งเครื่ องยนต์จรวดไว้ภายใน กระสวยอวกาศไม่ใช้ปีกเมื่ออยูในอวกาศ
    ั                                                        ่
แต่ขบเคลื่อนและเปลี่ยนทิศทางด้วยเครื่ องยนต์ขนาดเล็ก ซึ่ งอยูรอบตัว (ภาพที่ 5)
ปี กของกระสวยอวกาศทาหน้าที่สร้างแรงต้านและแรงยก ในขณะที่ร่อนกลับสู่ พ้ืนโลก


กำรปรับทิศทำงของกระสวยอวกำศ
      ดัง ที่กล่าวไปแล้ว จรวดเป็ นเพียงตัวขับเคลื่อนขึ้นสู่ อวกาศ สิ่ งที่จรวดนาขึ้นไปมีมากมายหลายชนิด
       ่ ั                                      ั
ขึ้นอยูกบวัตถุประสงค์หรื อภารกิจ ซึ่ งอาจจะมีท้ งการทหาร สื่ อสารโทรคมนาคม
           ั
หรื องานวิจยทางวิทยาศาสตร์
       ขีปนาวุธ (Missile) เป็ นคาที่เรี ยกรวมของจรวดและหัวรบ เนื่องจากจรวดมีราคาสู ง
        ั
และมีพิกดบรรทุกไม่มาก หัวรบที่บรรทุกขึ้นไปจึงมีขนาดเล็ก แต่มีอานาจการทาลายสู งมาก เช่น
หัวรบนิวเคลียร์
       ดาว เทียม (Satellite) หมายถึง อุปกรณ์ที่ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก เพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ เช่น
                                           ั
ถ่ายภาพ โทรคมนาคม ตรวจสภาพอากาศ หรื องานวิจยทางวิทยาศาสตร์
       ยาน อวกาศ (Spacecraft) หมายถึง ยานพาหนะที่โคจรรอบโลก หรื อเดินทางไปยังดาวดวงอื่น
อาจจะมีหรื อไม่มีมนุษย์เดินทางไปด้วยก็ได้ เช่น ยานอะพอลโล่ ซึ่ งนามนุษย์เดินทางไปดวงจันทร์
                                                  ั
       สถานีอวกาศ (Space Station) หมายถึง ห้องปฏิบติการในอวกาศ
                                            ่
ซึ่ งมีปัจจัยสนับสนุนให้มนุษย์สามารถอาศัยอยูในอวกาศได้นานนับเดือน หรื อเป็ นปี
                                     ั                                        ั
สถานีอวกาศส่ วนมากถูกใช้เป็ นห้องปฏิบติการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อประโยชน์ในการวิจย ทดลอง
และประดิษฐ์คิดค้นในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง สถานีอวกาศที่
         ่        ั
ใช้งานอยูในปั จจุบน ได้แก่ สถานีอวกาศนานาชาติ ISS (International Space Station)


      อวกาศ เป็ นสภาวะไร้อากาศและแรงโน้มถ่วง ดังนั้นการเคลื่อนที่จึงไร้แรงเสี ยดทานและความเร่ ง
ยานอวกาศหรื อนักบินอวกาศเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ด้วยการจุดจรวดขนาดเล็ก
และจุดจรวดด้านตรงข้ามด้วยแรงที่เท่ากันเมื่อต้องการจะหยุด
บน อวกาศเต็มไปด้วยรังสี คลื่นสั้นซึ่ งมีพลังงานสู ง
                                        ้
ดาวเทียมและยานอวกาศอาศัยพลังงานเหล่านี้ดวยการใช้เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม
รังสี คลื่นสั้นเหล่านี้มีอานุภาพในการกัดกร่ อนสสาร
                                                ้
ดังจะเห็นว่ายานอวกาศและดาวเทียมส่ วนมากถูกห่อหุ มด้วยโลหะพิเศษ สี เงิน หรื อสี ทอง
อุปกรณ์ทุกอย่างที่ใช้ในอวกาศถูกสร้างขึ้นด้วยวัสดุชนิดพิเศษ จึงมีราคาแพงมาก



ดำวเทียม
  บนพื้นผิวโลกมีบรรยากาศคอยทาหน้าที่กรองรังสี คลื่นสั้นที่เป็ นอันตรายต่อ สิ่ งมีชีวิต
                                   ั
แต่ในอวกาศไม่มีเกราะกาบัง ในขณะที่นกบินอวกาศออกไปทางานข้างนอกยาน
                                                                    ่
พวกเขาจะต้องสวมใส่ ชุดอวกาศ ซึ่ งออกแบบมาเพื่อจาลองสภาพแวดล้อมที่อยูบนโลก กล่าวคือ
ปรับอุณหภูมิให้พอเหมาะ มีออกซิ เจนให้หายใจ มีแรงดันอากาศเพื่อป้ องกันมิให้เลือดซึ มออกตามผิวหนัง
และรังสี จากดวงอาทิตย์ ขึ้น ดาวเทียม คือ สิ่ งประดิษฐ์ที่มนุษย์คิดค้นขึ้น ที่สามารถโคจรรอบโลก
โดยอาศัยแรงดึงดูดของโลก
ส่ งผลให้สามารถโคจรรอบโลกได้ในลักษณะเดียวกันกับที่ดวงจันทร์ โคจรรอบโลก
และโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ วัตถุประสงค์ของสิ่ งประดิษฐ์น้ ีเพื่อใช้ ทางการทหาร การสื่ อสาร
การรายงานสภาพอากาศ
      ั                                   ิ
การวิจยทางวิทยาศาสตร์เช่นการสารวจทางธรณี วทยาสังเกตการณ์สภาพของอวกาศ โลก ดวงอาทิตย์
ดวงจันทร์ และดาวอื่นๆ รวมถึงการสังเกตวัตถุ และดวงดาว กาแล็กซี ต่างๆดาว
เทียมได้ถูกส่ งขึ้นไปโคจรรอบโลกครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2500 ดาวเทียมดังกล่าวมีชื่อว่า "สปุตนิก (Sputnik)"
โดยรัสเซี ยเป็ นผูส่งขึ้นไปโคจร สปุตนิกทาหน้าที่ตรวจสอบการแผ่รังสี ของชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟี ย
                  ้
ในปี พ.ศ. 2501 สหรัฐได้ส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรบ้างมีชื่อว่า "Explorer" ทาให้รัสเซียและสหรัฐเป็ น 2
ประเทศผูนาทางด้านการสารวจทางอวกาศ และการแข่งขั้นกันระหว่างทั้งคู่ได้เริ่ มขึ้นในเวลาต่อมา
        ้




     Sputnik พ.ศ.2500                       Explorer พ.ศ.2501
ส่ วนประกอบดำวเทียม
      โครง สร้างดาวเทียม เป็ นส่ วนประกอบที่สาคัญมาก โครงจะมีน้ าหนักประมาณ 15 - 25%
ของน้ าหนักรวม ดังนั้น จึงจาเป็ นต้องเลือกวัสดุที่มีน้ าหนักเบา และต้องไม่เกิดการสันมากเกินที่กาหนด
                                                                                   ่
หากได้รับสัญญาณที่มีความถี่ หรื อความสู งของคลื่นมากๆ (amptitude) ระบบ เครื่ องยนต์ ซึ่ งเรี ยกว่า
"aerospike" อาศัยหลักการทางานคล้ายกับเครื่ องอัดอากาศ และปล่อยออกทางปลายท่อ
ซึ่ งระบบดังกล่าวจะทางานได้ดีในสภาพสุ ญญากาศ
ซึ่ งต้องพิจารณาถึงน้ าหนักบรรทุกของดาวเทียมด้วยระบบ พลังงาน ทาหน้าที่ผลิตพลังงาน
และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้ าของดาวเทียม โดยมีแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cell)
ไว้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนเป็ นพลังงานไฟฟ้ า ให้ดาวเทียม
แต่ในบางกรณี อาจใช้พลังงานนิวเคลียร์ แทนระบบ ควบคุมและบังคับ ประกอบด้วย
คอมพิวเตอร์ ที่เก็บรวมรวมข้อมูล และประมวลผลคาสั่งต่างๆ ที่ได้รับจากส่ วนควบคุมบนโลก
โดยมีอุปกรณ์รับส่ งสัญญาณ (Radar System) เพื่อใช้ในการติดต่อสื่ อสารระบบสื่ อสารและนาทาง
มีอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน ซึ่งจะทางาน โดยแผงวงจรควบคุมอัตโนมัติ อุปกรณ์ ควบคุมระดับความสู ง
                                   ั
เพื่อรักษาระดับความสู งให้สัมพันธ์กนระหว่างพื้นโลก และดวงอาทิตย์
                                            ่
หรื อเพื่อรักษาระดับให้ดาวเทียมสามารถโคจรอยูได้ เครื่ อง มือบอกตาแหน่ง เพื่อกาหนดการเคลื่อนที่
นอกจากนี้ยงมีส่วนย่อยๆ อีกบางส่ วนที่จะทางานหลังจาก ได้รับการกระตุนบางอย่าง เช่น
          ั                                                       ้
ทางานเมื่อได้รับสัญญาณ สะท้อนจากวัตถุบางชนิด หรื อทางานเมื่อได้รับลาแสงรังสี ฯลฯ
ชิ้น ส่ วนต่างๆ ของดาวเทียมได้ถูกทดสอบอย่างละเอียด ส่ วนประกอบต่างๆ ถูกออกแบบสร้าง
และทดสอบใช้งานอย่างอิสระ ส่ วนต่างๆ ได้ถูกนามาประกอบเข้าด้วยกัน
                                                ่              ั
และทดสอบอย่างละเอียดครั้งภายใต้สภาวะที่เสมือนอยูในอวกาศก่อนที่มน จะถูกปล่อยขึ้นไปในวงโคจร
                 ้     ้
ดาวเทียมจานวนไม่นอยที่ตองนามาปรับปรุ งอีกเล็กน้อย ก่อนที่พวกมันจะสามารถทางานได้
เพราะว่าหากปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่ วงโคจรแล้ว เราจะไม่สามารถปรับปรุ งอะไรได้
และดาวเทียมต้องทางานอีกเป็ นระยะเวลานาน ดาวเทียมส่ วนมากจะถูกนาขึ้นไปพร้อมกันกับจรวด
ซึ่ งตัวจรวดจะตกลงสู่ มหาสมุทรหลังจากที่เชื้ อเพลิงหมดทางานร่ วมกัน ระบบย่อยๆ
แต่ละอย่างต่างก็มีหน้าที่การทางานเฉพาะ เ

ดำวเทียมทำงำนอย่ ำงไร
                                  ่
     ดาวเทียมจะถูกส่ งขึ้นไปลอยอยูในตาแหน่ง วงโคจรค้างฟ้ า
ซึ่ งมีระยะห่างจากพื้นโลกประมาณ 36000 -
38000 กิโลเมตร และโคจรตามการหมุนของโลก เมื่อเมื่อเปรี ยบเทียบกับพื้นโลกจะเสมือนว่าดาวเทียมลอย
       ่                                                               ่
นิ่งอยูบนท้องฟ้ า และดาวเทียมจะมีระบบเชื้อเพลิงเพื่อควบคุมตาแหน่งให้อยูในตาแหน่งองศาที่
ได้สัปทานเอาไว้ กับหน่วยงานที่ดูแลเรื่ องตาแหน่งวงโคจรของ ดาวเทียมคือ IFRB ( International
Frequency Registration Board
                   ่                                                            ิ
) ดาวเทียมที่ลอยอยูบนท้องฟ้ า จะทาหน้าที่เหมือนสถานีทวนสัญญาณ คือจะรับสัญญาณที่ยงขึ้นมาจากสถ
                              ่
านีภาคพื้นดิน เรี ยกสัญญาณนี้วาสัญญาณขาขึ้นหรื อ ( Uplink )
รับและขยายสัญญาณพร้อมทั้งแปลงสัญญาณให้มีความถี่ต่าลงเพื่อป้ องกันการรบกวน
กันระหว่างสัญญาณขาขึ้นและส่ งลงมา โดยมีจานสายอากาศทาหน้าที่รับและส่ งสัญญาณ ส่ วนสัญญาณใน
ขาลงเรี ยกว่า ( Downlink ) รับ



สถำนีอวกำศ
สถานี อวกาศนานาชาติ เป็ นโครงการที่เกิดจากความร่ วมมือระหว่างชาติ 16 ประเทศ
นาโดยประเทศสหรัฐอเมริ กา, คานาดา, ญี่ปุ่น, รัสเซีย, 11 ประเทศยุโรป และบราซิ ล โดยใช้เที่ยวบินทั้งสิ้ น
44 เที่ยวบิน เพื่อที่จะนาชิ้นส่ วนแต่ละชิ้น ของสถานีอวกาศ ไปประกอบกันเป็ น สถานี อวกาศนานาชาติ
                        ั
ซึ่ งประกอบด้วย ห้องปฏิบติการทางวิทยาศาสตร์ ที่ใหญ่ที่สุดในอวกาศ เท่าที่มนุษย์เคยมีมา
                                        คำนำ


       รายงาน เล่มนี้เป็ นส่ วนหนึ่งของวิชา ว 30201 โลกดวงดาวและอวกาศ
ชั้นมัธยมศึกษาปี ที่4 โดยมีจุดประสงค์ เพื่อการศึกษาความรู ้เกี่ยวกับ เทคโนโลยีสารวจ อวกาศ
ซึ่งในรายงานเล่มนี้มีเนื้อหา เกี่ยวกับ เทคโนโลยีสารวจ อวกาศ ต่างๆในปั จจุบน
                                                                          ั
                                                    ู้              ้
หวังเป็ นอย่างยิงว่ารายงานเล่มนี้จะเป็ นประโยชน์แก่ผที่สนใจไม่มากก็นอย
                ่
                      ้                    ้ั                       ้
ถ้าหากรายงานเล่มนี้มีขอผิดพลาดประการใดทางผูจดทาก็ขออภัยมา ณ ที่น้ ีดวย
                           สำรบัญ
เรื่อง                                หน้ ำ
เทคโนโลยีสำรวจอวกำศ                      1

คำวมแตกต่ ำงเครื่องบินไอพ่น และจรวด      2

กำรปรับทิศทำงของกระสวยอวกำศ              3

ดำวเทียม                                  4

ส่ วนประกอบดำวเทียม                      5
ดำวเทียมทำงำนอย่ ำงไร                     6

สถำนีอวกำศ                                6
                             รายงาน
                  เรื่ อง...เทคโนโลยีสารวจอวกาศ




                               เสนอ
                       อ.ศิริพร สุปัญญาบุตร


                             จัดทาโดย

                      น.ส.ช่อผกา บุญประสิทธิ์



รายงานเล่มนี้เป็ นส่วนหนึ่งของวิชา โลกดวงดาวและอวกาศ รหัสวิชา ว30201
ปี การศึกษา 2554 โรงเรี ยนกกตูมประชาสรรค์ รัชมังคลาภิเษก

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:195
posted:5/13/2012
language:Thai
pages:12