Space Elevator

Road to the Space Elevator… เส้นทางไปลิฟต์อวกาศ

11 กันยายน 2018 ทีมวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นได้ทดสอบต้นแบบเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของ ลิฟต์อวกาศ หรือ Space Elevator ในชื่อโครงการ STARS-Me โดยย่อส่วนเคลื่อนที่ขึ้นลงระหว่างดาวเทียมจิ๋วสองดวงที่อยู่ในวงโคจรของโลก ซึ่งการทดลองการเคลื่อนที่แบบลิฟต์ในอวกาศครั้งแรกของโลก เริ่มขึ้นด้วยการยิงจรวด H-2B จาก Tanegashima Space Center หรือศูนย์อวกาศทาเนะงะชิมะ ทางตอนใต้ของญี่ปุ่น เพื่อนำอุปกรณ์ที่ใช้ทดสอบขึ้นสู่ห้วงอวกาศ… 

จรวดจะปล่อยดาวเทียมขนาดเล็ก ทรงลูกบาศก์ 2 ดวง เพื่อทำหน้าที่เป็นสถานีต้นทางและปลายทางของลิฟต์อวกาศต้นแบบ โดยแต่ละด้านของดาวเทียมมีความกว้างเพียง 10 เซนติเมตร ส่วนลิฟต์อวกาศต้นแบบซึ่งเป็นกล่องบรรจุเครื่องยนต์ขนาดเล็ก จะทดลองเคลื่อนที่ขึ้นลงตามสายเคเบิลเหล็กกล้า ความยาว 10 เมตรที่เชื่อมต่อระหว่างดาวเทียมจิ๋วทั้งสอง โดยมีกล้องภายในดาวเทียมคอยบันทึกภาพการทดสอบเอาไว้

ภาพจำลองโครงการ Star-me
ภาพจำลองโครงการ STAR-Me

โครงการลิฟต์อวกาศริเริ่มออกแบบและพัฒนา จนสร้างต้นแบบขึ้นทดสอบโดยคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยชิซึโอกะ หรือ Shizuoka University ร่วมมือกับ Obayashi Corporation บริษัทก่อสร้างยักษ์ใหญ่ของญี่ปุ่น โดยประกาศแผนการคิดค้นและก่อสร้างระบบลิฟต์อวกาศ ตั้งเป้าให้เริ่มใช้งานได้จริงภายในปี 2050

ในแผนการหลักโครงการลิฟต์อวกาศนั้น… ส่วนฐานของลิฟต์อวกาศจะตั้งอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก และโยงเคเบิลที่ทำจาก Carbon Nanotube กับสถานีอวกาศปลายทางที่ความสูง 35,800 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก ซึ่งผู้โดยสารลิฟต์อวกาศ อาจต้องใช้เวลาเดินทางถึง 7.5 วันกว่าจะถึงสถานีปลายทาง

ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีเห็นตรงกันว่า… ลิฟต์อวกาศที่สามารถขนส่งผู้คนและสิ่งของจากพื้นโลกขึ้นไปสู่อวกาศได้โดยตรง เป็นทางเลือกที่ดีกว่าการยิงจรวด เนื่องจากประหยัดเชื้อเพลิงมากกว่า เสียเวลาเตรียมการเดินทางและเสียค่าใช้จ่ายน้อยกว่ากันมาก หากโครงการนี้ประสบความสำเร็จ… ซึ่งความท้าทายเรื่องแรงโน้มถ่วง และความแปรปรวนในชั้นบรรยากาศระดับต่างๆ ที่มนุษย์ยังต้องหาทางเอาชนะให้ได้ระหว่างก่อสร้างด้วย

แนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศไม่ใช่ของใหม่ แต่มีนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียชื่อ Konstantin Tsiolkovsky เอ่ยถึงและจริงจังมาตั้งแต่ปี 1895… กระทั่งปี 1966 วิศวกรชาวอเมริกัน 5 คน ได้แก่ James H. Shea, John D. Isaacs, Hugh Bradner, George E. Backus และ Allyn C. Vine ได้ตีพิมพ์แนวคิดเชิงวิศวกรรมที่เรียกว่า Sky-Hook หรือแนวคิดการโยงเคเบิลข้ามขอบฟ้าระหว่างโลกกับดาวเทียมในวงโคจรระดับต่ำ ด้วยเทคนิคแลกเปลี่ยนโมเมนตัม หรือ Momentum Exchange Tether… แม้แนวคิด Sky-Hook จะไม่ใช่แนวคิดเรื่องลิฟต์อวกาศโดยตรง เพราะ Sky-Hook โยงพื้นโลกกับชั้นบรรยากาศระดับความสูงไม่เกิน 1000 กิโลเมตรเท่านั้น… แต่เทคนิคเชิงวิศวกรรมในการโยงวัตถุในวงโคจรรอบโลกกับพื้นโลก ได้รับการถกเถียงและยอมรับว่าเป็นไปได้ในทางทฤษฎี

ซึ่งการยอมรับว่า “เป็นไปได้ในทางทฤษฎี” ก็มากพอสำหรับการเดินหน้าโครงการลิฟต์อวกาศแล้ว

ภาพจำลองโครงสร้าง Carbon Nanotube

ที่สำคัญกว่านั้นคือ… ความสำเร็จในการประดิษฐ์ Carbon Nanotube ในต้นยุค 1990 และวิศวกรนาซ่าอย่าง David Smitherman จาก NASA/Marshall’s Advanced Projects ก็ได้เขียนหนังสือชื่อ Space Elevators: An Advanced Earth-Space Infrastructure for the New Millennium ออกวางตลาด พร้อมๆ กับเชิญนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกที่เชื่อแนวคิดนี้ ก็ร่วมศึกษาค้นคว้าอย่างจริงจัง

ปี 2003, Michael J. Laine ได้ก่อตั้งบริษัท LiftPort Group ขึ้นในวอชิงตันเพื่อหาทางก่อสร้างลิฟต์อวกาศด้วยคาร์บอนนาโน… และปี 2012, บริษัทก่อสร้างยักษ์ใหญ่ของโลกจากญี่ปุ่นอย่าง Obayashi Corporation ก็วางแผนจะสร้างลิฟต์อวกาศไปยังระดับเหนือพื้นโลก 35,800 กิโลเมตร บรรทุกผู้โดยสารได้ 30 คนใช้เวลาเดินทาง 7.5 วัน สู่สถานีอวกาศนอกแรงดึงดูดของโลก ที่ปลายอีกด้านหนึ่งถูกตรึงไว้กับแรงโน้มถ่วงบนพื้นโลก… 6 ปีผ่านไปจนถึง 11 กันยายน 2018… การทดสอบต้นแบบลิฟต์อวกาศก็เริ่มต้นขึ้นในญี่ปุ่น ท่ามกลางการรอคอยของฝ่ายเชียร์ที่อยากเห็นความสำเร็จ… ในขณะที่ฝ่ายแช่งเพราะไม่เชื่อว่า การล่ามสถานีอวกาศไว้กับพื้นโลกด้วยสายเคเบิล Carbon Nanotube เป็นเรื่องน่าขบขันและเสียเวลาเปล่า

แต่ความเคลื่อนไหวของ Google ในปี 2014 โดยทีมวิจัยและพัฒนา Google X’s Rapid Evaluation R&D ได้เริ่มต้นออกแบบโครงการ Space Elevator เช่นกัน… แต่งานวิจัยมุ่งไปที่การพัฒนาเทคโนโลยี Carbon Nanotube เชิงพาณิชย์มากกว่า… แต่ความลับในโครงการก็ไม่เคยมีคนภายนอกรู้เรื่อง นอกจากรับรู้รายจ่ายผ่านงบดุลว่ามีเรื่องนี้อยู่

และปี 2019 ที่ผ่านมา IAA หรือ International Academy of Astronautics หรือสถาบันการบินอวกาศนานาชาติในกรุงสต๊อคโฮมส์ประเทศสวีเดน ก็ออกรายงานในหัวข้อ Road to the Space Elevator Era หรือเส้นทางสู่ยุคสมัยลิฟต์อวกาศ ซึ่งเป็นบทสรุปจากการศึกษาค้นคว้าหลายมิติตลอดฤดูร้อนปี 2018

โดยหลักการทางฟิสิกส์… การเอาสถานีอวกาศผูกกับเคเบิลที่แข็งแรงอย่าง Carbon Nanotube ไว้กับแกนเส้นศูนย์สูตรที่แรงโน้มถ่วงสร้างโมเมนตัมการหมุนสูงที่สุด จะทำให้ปลายอีกด้านในอวกาศ ถูกเหวี่ยงหนีศูนย์กลางให้ลอยอยู่นอกอวกาศ ด้วยแรงดึงมากกว่าแรงโน้มถ่วงของโลกมากมาย เหมือนเราเอาลูกตุ้มมัดเชือกแล้วควงเป็นวงกลม ที่แรงเหวี่ยงปลายเชือกติดลูกตุ้มจะดึงออกจากศูนย์กลางจนเชือกตึง… สถานีอวกาศในวงจรค้างฟ้านอกแรงโน้มถ่วงจึงสามารถลอยอยู่ได้ด้วยแรงดึงที่แม้แต่พายุรุนแรงที่สุดในชั้นบรรยากาศโลก ก็ไม่สามารถโยกคลอนอะไรได้

ส่วนที่ยากที่สุดของการสร้างลิฟต์อวกาสไม่ใช่เรื่องเป็นไปไม่ได้… แต่เป็นเทคนิคการก่อสร้างลิฟต์ชุดแรกที่ต้องใช้จรวดขนส่งสถานีค้างฟ้าขึ้นไปก่อสร้าง รวมทั้งการโยงเคเบิล Carbon Nanotube ยาว 38,500 กิโลเมตรมาโยงกับพื้นโลก… ซึ่งนี่ไม่ได้มีแต่ภารกิจเดินทางออกนอกโลก ที่ขึ้นจรวดก็บินออกไปได้ในไม่กี่นาที อย่างที่หลายๆ คนหัวเราะและเข้าใจ… แต่ทั้งหมดเป็นเรื่องของการพัฒนาเทคโนโลยีการก่อสร้างในอวกาศและการพัฒนาระบบคมนาคมขนส่ง ที่นักลงทุนอย่าง Obayashi Corporation และ LiftPort Group รวมทั้ง Google รู้ดีว่าคุ้มค่าการลงทุนอย่างแน่นอนตั้งแต่ขั้นเริ่มคิดและพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ แล้ว… การเดินหน้าโครงการเต็มตัวของ Obayashi Corporation ผ่านโครงการ STARS-Me จึงไม่ใช่เรื่องเหลวไหลสูญเปล่า

Welcome to Space Elevator Era

อ้างอิง

Facebook
Twitter
LinkedIn
Pinterest
Tumblr

Leave a Reply

Your email address will not be published.