เหตุใดการกู้คืนขีปนาวุธที่ประสบความสำเร็จจึงถือเป็นก้าวที่สำคัญสำหรับมนุษยชาติ?

ขณะที่บูสเตอร์ซุปเปอร์เฮฟวี่ถูกจับกลับคืนมา (วิดีโอ: SpaceX)

SpaceX ได้ปล่อยจรวด Starship สูง 400 ฟุตเป็นครั้งที่ห้าเมื่อวันที่ 13 ตุลาคม จากฐานทัพอวกาศในเท็กซัสตอนใต้ เมื่อเวลา 8.25 น. ET จากนั้นจึงจับขั้นแรกของจรวด Super Heavy หลังจากลงจอดได้สำเร็จ

ประมาณเจ็ดนาทีหลังจากปล่อยตัว แท่นเสริมแรง Super Heavy ของ SpaceX ได้ลงจอดอย่างแม่นยำ โดยลอยอยู่ใกล้กับหอส่งสัญญาณ Mechazilla ขณะที่หอส่งสัญญาณใช้แขนโลหะเพื่อยึดให้เข้าที่

“ นี่คือหนึ่งวันในประวัติศาสตร์วิศวกรรม ” Kate Tice ผู้จัดการฝ่ายระบบคุณภาพวิศวกรรมของ SpaceX กล่าวระหว่างการบรรยายสด โดยมีพนักงานของ SpaceX ส่งเสียงเชียร์ดังลั่นที่สำนักงานใหญ่ด้านหลังเธอในเมือง Hawthorne รัฐแคลิฟอร์เนีย " นี่มันบ้าไปแล้ว! ในความพยายามครั้งแรก เราก็สามารถยึดแท่นบูสเตอร์ Super Heavy กลับเข้าไปในหอปล่อยจรวดได้สำเร็จ "

ฉากที่แขนหุ่นยนต์ของ Mechazilla จับบูสเตอร์ Super Heavy ได้สำเร็จ (ภาพ: SpaceX)

เมื่อจรวดเสริมแรงขนาด Super Heavy สูง 71 เมตรแยกออกจากกันที่ระดับความสูง 65 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก ส่วนบนของจรวดยังคงผลักต่อไปจนถึงระดับความสูงเกือบ 145 กิโลเมตร บินรอบโลกด้วยความเร็ว 27,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ก่อนจะลงจอดในมหาสมุทรอินเดียตามแผน

ก่อนที่จะลงจอด บูสเตอร์สเตจจะจุดระเบิดเครื่องยนต์ Raptor จำนวน 3 เครื่องอีกครั้ง ทำให้การร่อนลงช้าลงและหมุนไปทางหอปล่อย Mechazilla โดยได้รับการยึดไว้ด้วยแขนกลที่มีชื่อเล่นว่า "ตะเกียบ"

การทดสอบที่ประสบความสำเร็จของ SpaceX เป็นส่วนหนึ่งของเป้าหมายในการพัฒนาจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์เพื่อขนส่งมนุษย์ อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ และสินค้าไปยังดวงจันทร์และไกลกว่านั้นถึงดาวอังคาร

SpaceX กำลังพัฒนา Starship เพื่อช่วยมนุษยชาติในการสร้างอาณานิคมบนดวงจันทร์และดาวอังคาร นอกเหนือจากภารกิจสำรวจอื่นๆ ยานพาหนะได้รับการออกแบบมาให้สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้อย่างเต็มที่และรวดเร็ว (ตามที่เห็นได้จากแผนการลงจอดของจรวดเสริม Super Heavy บนแท่นปล่อยเพื่อย่นระยะเวลาที่จำเป็นระหว่างเที่ยวบิน) ตามที่บริษัทและ Elon Musk ระบุ คุณสมบัติใหม่นี้ เมื่อรวมกับพลังที่ไม่เคยมีมาก่อนของ Starship อาจก่อให้เกิดการปฏิวัติในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศได้

นอกจากนี้ NASA ยังเชื่อมั่นในยานลำนี้ โดยได้เลือกให้เป็นยานลงจอดพร้อมมนุษย์ลำแรกในโครงการ Artemis เพื่อสำรวจดวงจันทร์ หากทุกอย่างเป็นไปตามแผน Starship จะขนส่งนักบินอวกาศของ NASA ไปลงจอดบนดาวเทียมธรรมชาติของโลกเป็นครั้งแรกในระหว่างภารกิจ Artemis 3 ซึ่งมีกำหนดปล่อยตัวในเดือนกันยายน พ.ศ. 2569

เหตุใดจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้จึงมีความสำคัญ?

ต้นทุนการปล่อยจรวดอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น น้ำหนักบรรทุก จุดหมายปลายทาง และประเภทของจรวดที่ใช้ ในปัจจุบัน ต้นทุนเฉลี่ยในการเปิดตัวอาจอยู่ที่ตั้งแต่สิบล้านไปจนถึงหลายร้อยล้านดอลลาร์

การเปิดตัวจรวด Falcon 9 ของ SpaceX มีการโฆษณาไว้ที่ราว 62 ล้านดอลลาร์ต่อการเปิดตัวหนึ่งครั้ง ในขณะที่จรวดขนาดใหญ่ เช่น Falcon Heavy อาจมีราคาสูงกว่า 90 ล้านดอลลาร์ต่อการเปิดตัวหนึ่งครั้ง NASA คาดว่าค่าใช้จ่ายต่อการเปิดตัวระบบปล่อยยานอวกาศ (SLS) ในระดับสูงสุดอาจสูงกว่า 2 พันล้านดอลลาร์

เมื่อถึงระดับความสูงและความเร็วที่กำหนด ยานอวกาศจะแยกจรวดเสริมออกเพื่อลดน้ำหนักและหลบหนีแรงโน้มถ่วงของโลก (ภาพประกอบ: SpaceX)

แม้ว่าเทคโนโลยีการสำรวจอวกาศจะมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แต่ความท้าทายที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในปัจจุบันยังคงเป็นการลดต้นทุนของเที่ยวบินอวกาศ ปริมาณแรงงานและวัสดุที่จำเป็นในการออกแบบ สร้าง บำรุงรักษา และทดสอบจรวดเพื่อให้การปล่อยจรวดประสบความสำเร็จนั้นมีค่าใช้จ่ายเป็นจำนวนมาก

ในปัจจุบันยานอวกาศจะถูกปล่อยโดยใช้จรวดบูสเตอร์ ทุกครั้งที่มันไปถึงระดับความสูงและความเร็วที่กำหนด มันจะค่อยๆ ตัดการเชื่อมต่อบูสเตอร์และปล่อยให้ตกลงสู่พื้นโลกเมื่อเชื้อเพลิงและแรงขับหมด เพื่อลดน้ำหนัก แน่นอนว่าขั้นตอนบูสเตอร์เหล่านี้ไม่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ เนื่องจากกระบวนการกลับเข้าสู่สภาวะเดิมมีความร้อนจากแรงเสียดทานสูงมาก ส่งผลให้เกิดการทำลายล้างอย่างรุนแรง

การใช้วิธีดั้งเดิมในการสร้างจรวดสำหรับภารกิจแบบใช้ครั้งเดียวจะทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น ลดความถี่และขนาดของการเปิดตัว และยังก่อให้เกิดขยะอีกด้วย ลองนึกภาพเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ดูสิ ถ้าทุกเที่ยวบินต้องมีการสร้างเครื่องบินใหม่ การเดินทางทางอากาศคงมีค่าใช้จ่ายสูงมาก ดังนั้น การมีจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้จะปฏิวัติวงการเศรษฐศาสตร์และผลผลิต

ต่างจากจรวดแบบใช้แล้วทิ้งทั่วไป จรวดแบบใช้ซ้ำ เช่น Starship ได้รับการออกแบบมาให้สามารถกู้คืนและปล่อยได้หลาย ๆ ครั้ง

ขีปนาวุธเหล่านี้ใช้คุณสมบัติเช่น:

การลงจอดด้วยเชื้อเพลิง: จรวดขั้นแรกจะกลับสู่พื้นโลกด้วยพลังของตัวเองและลงจอดในแนวตั้ง โดยใช้เครื่องยนต์เพื่อชะลอการร่วงลง

การออกแบบแบบโมดูลาร์: ส่วนประกอบของจรวดได้รับการออกแบบมาให้ถอดประกอบและปรับปรุงใหม่ได้ง่ายระหว่างเที่ยวบิน

เทคโนโลยีโล่ความร้อน: จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่สามารถใช้วัสดุโล่ความร้อนขั้นสูงเพื่อปกป้องจรวดในระหว่างการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ

การผลิตขั้นสูง: จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่มักใช้วัสดุการผลิตขั้นสูงเพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานในการปล่อยหลายครั้ง

ประโยชน์ทางเศรษฐกิจของยานปล่อยจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้นั้นมีมากมาย การใช้จรวดที่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้แทนจรวดแบบดั้งเดิมอาจมีราคาถูกลงได้ถึง 65% โมเดลดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะลดต้นทุนของภารกิจต่างๆ เช่น การส่งดาวเทียม ภารกิจส่งเสบียงไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) และภารกิจไปยังดวงจันทร์หรือดาวอังคาร

นอกเหนือจากการประหยัดต้นทุนแล้ว ยานปล่อยอวกาศที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ยังช่วยให้แนวทางการสำรวจอวกาศมีความยั่งยืนมากขึ้นอีกด้วย การลดจำนวนชิ้นส่วนจรวดที่ถูกทิ้งจะช่วยลดขยะอวกาศซึ่งเป็นปัญหาที่เพิ่มมากขึ้นเนื่องจากผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

นอกจากนี้ จรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ยังใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าจรวดแบบใช้แล้วทิ้ง ทำให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ควอตซ์ (ที่มา: Guardian, NSTXL)

แหล่งที่มา