วันนี้จะพาไปสู่จักรวาล วันนี้จะพาไปสู่อวกาศ
วันนี้ จะพาไปดูเขตแดนที่หลบซ่อน
เขตแดน ที่มนุษย์ชาติแสวงหา
เขตแดน ที่มนุษย์ชาติเผ้ารอไปว่า จะไปหาให้ถึง
เริ่มต้นการเดินทางข้ามจักรวาล ไปกับเรื่องราวของ interstellar travel ครับ
interstellar ของผม ไม่เกี่ยวกับหนังนะ บอกใว้ก่อน แต่จะพูดถึงเป้าหมายทางดาราศาสตร์ของมนุษย์ชาติ ไปกับการ
เดินทางข้ามระบบดาวฤกษ์ ซึ่งนั่นยากและยาวนานกว่าระบบดาวเคราะห์มาก
การเดินทางข้ามขอบเขตการปกครองของดาวฤกษ์นะแบ่งได้หลายแบบ หลายสไตล์เลยครับท่าน
มีทั้งยานมีมนุษย์และยานไร้มนุษย์ แถมทำได้หลายห้วงความเร็วอีกต่างหาก
1.ยานไร้มนุษย์ความเร็วต่ำ
ตอนนี้ผู้กล้าลำแรก ปฐมบทนะเริ่มไปแล้วครับ กับปีศาจอวกาศชื่อวอยเอเจอร์ 1,2 2 พี่น้องไฟโอเนียร์(ไฟโอเนียร์ 10,11)
และจะต่อด้วยพุ่งทะยานไล่ล่ามาด้วยนิวฮอไรชอนส์ในอีกไม่นาน ถึงสองลำนี้จะเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวได้
แต่กว่าวอยเอเจอร์ นิวฮอไรชอนส์ รวมถึงพี่น้องลึกลับอย่างไฟโอเนียร์ จะไปถึงหนึ่งปีแสงได้ ก็จะกินเวลา
เป็นพันเป็นหมื่นปีโน่นละครับ ฮ่าๆ
แสงจากพระจันทร์มาถึงโลกใช้เวลาประมาณ 1.3 วินาที
แสงจากดาวศุกร์มาโลกใช้เวลาประมาณ 2.41 นาที หรือ 145 วินาที
นิวฮอไรชอนส์อยู่ระยะเดียวกับพลูโต คือประมาณ 32 หน่วยดาราศาสตร์ หรือ เกือบๆ 5 ชั่วโมงแสง นั่นใกลมาก
วอยเอเจอร์อยู่ระยะ 18 ชั่วโมงแสง นั่นใกลกว่าดวงจันทร์ร่วมแสนเท่า!
แต่ปีศาจที่แท้จริงชื่อ พร็อกซิมา เซนทอรี ห่างจากโลกไปร่วมสี่ปีแสง เหอๆ นั่นแปลว่าระยะที่ไอ้ดาวเป้าหมายดวงนี้สถิตอยู่
ใกลกว่าดวงจันทร์ประมาณ หนึ่งร้อยล้านเท่า โอ้โหเฮะ
ดังนั้นในอนาคต จะมีเครื่องยนต์ไอออน และใบเรือสุริยะ มาเพิ่มความเร็วให้ยานพวกนี้ครับ
ปัญหาของการทำภารกิจพวกนี้คือพลังงานครับ เนื่องจากระยะทางที่ใกล การที่ยานจะเดินทางไปถึงก่อนจะล้าสมัย หรือหมดปัญญาทำงานทำการอะไรได้
จำเป็นต้องใช้พลังงานที่มหาศาลนรกเอามากๆ การที่จะส่งนักบินอวกาศไปแม้แต่ในดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด ก็เป็นพลังงานมหาศาลแล้ว
ส่งวัตถุหนึ่งตันที่ความเร็ว หนึ่งในสิบเท่าของความเร็วแสง ต้องใช้พลังงานร่วม 450,000,000,000,000,000 จูลทีเดียว
ซึ่งนั่นเป็นเคสอุดมคติสำหรับการส่งนักบินอวกาศด้วยซ้ำ คิดว่าจะมีใครมั้ยละครับที่ยอมทุ่มเทชีวิตอยู่บนอวกาศ
ระหว่างดาวร่วมสี่สิบปี เพื่อการนี้
ถ้าจะให้คนเดินทางไปด้วย ก็มีมุขตลกๆ มาเล่นของนักวิทย์ในงานนี้ครับ
1. Sleeper starship
ในเมื่อระยะเวลามันยาวนานนักก็จงหลับไปเสียเถิด sleeper starship คือยานที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่ภายในต้องอยู่ในสภาพจำศีล (Hibernation) จนกระทั่งถึงที่หมาย
การจำศีลคือการลดการทำงานและเมทาบอลึซึมของร่างกายสิ่งมีชีวิต พบได้ในสัตว์บางชนิดเพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง แต่ไม่พบในมนุษย์ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเราสามารถกระตุ้นให้เกิดการจำศีลได้เช่น การแช่แข็ง ซึ่งเป็นการลดการทำงานของเซลล์ทุกเซลล์ในร่างกาย หยุดการแก่ชราของร่างกาย
อย่างไรก็ตาม การแช่แข็งอาจทำลายเซลล์ของสิ่งมีชีวิต และการทำงานของเซลล์เมื่อฟื้นคืนจากการแช่แข็งอาจไม่เหมือนเดิม (สำหรับสัตว์ก็แช่แข็งไว้ในยานด้วยเช่นกัน เพื่ออาหารสำหรับลูกเรือ)
ปัจจุบันศาสตร์เกี่ยวกับการแช่แข็งสิ่งมีชีวิตก็มีการศึกษากันอยู่บ้างเพื่อประโยชน์ทางการแพทย์ (cryogenic freezing) และมีการกล่าวถึงความเป็นไปได้ในการใช้หลักการดังกล่าวในจำศีลระหว่างการเดินทางในอวกาศเช่นกัน
- Generation ship
ในเมื่อการเดินทางมันยาวนานนัก เราก็สร้างชุมชนย่อยๆบนยาน starship เลยสิจะเป็นไรไป วิธีนี้ตอนออกเดินทางอาจจะเป็นรุ่น1เมื่อถึงที่หมายเหลือแต่รุ่น5 เอาน่า...ยังไงก็ถึงที่หมายอยู่ดี
ฟังดูแล้ววิธีนี้เหมือนจะง่าย แค่จับคนจำนวนหนึ่งขึ้นไปกับยาน starship แล้วจงใช้ชีวิต แต่งงานมีลูกมีหลานกันบนยานต่อไป แต่ความจริงไม่ง่ายอย่างนั้นน่ะสิ...จำนวนคนจะมีสักเท่าไรดี?
ต้องมีหลักการคำนวณทางคณิตศาสตร์ถึงจำนวนคนที่เหมาะสมที่จะเดินทางไปกับยาน starship ด้วยนะ เป็นต้นว่าป้องกันไม่ให้เกิดความไม่หลากหลายทางพันธุกรรม หรือการแต่งงานกันเองระหว่างเครือญาติ ป้องกันการเกิดโรคระบาดทีเดียวตายหมด และก็เผื่อเหลือเผื่อขาดประชากรเอาไว้บ้าง
ซึ่งก็มีนักวิทยาศาสตร์หัวใสคำนวณมาแล้วเรียบร้อยนะจ๊ะว่า magic number จำนวนที่เหมาะสมก็คือ 160 คนหรือหนึ่งหมู่บ้านเล็กๆ สำหรับการเดินทางราว 200 ปีหรือ 10 ชั่วอายุคน(ตัวเลขดังกล่าวอาจลดลงหากมีการเก็บ sperm bank เอาไว้ หรือไม่ก็ต้องเล่นเทคโนโลยี biosphere แทน
สร้างนิเวศเทียมบนยานแทน ซึ่งนั่นยานต้องใหญ่เอาเรื่อง)
แต่ถามว่า ถ้าเราวิจัยแอนติแมทเทอร์ หรือใช้พลังงานได้คุ้มค่ากว่านี้ละ เราจะเล่นโหดๆ ได้มั้ย
คำตอบคือได้ ด้วยการใช้ประโยชน์จากสัมพันธภาพของไอสไตน์ ซึ่งการจะเล่นสูตรนี้ได้ เราต้องเล่นของโหดแบบพวกใบเรือสุริยะ
ที่ใช้ใบเรือพิเศษกักเก็บและปล่อยอนุภาค เป็นต้น ซึ่งนั้นสร้างบีมความเร็วสูงทำให้เราไวมากครับ
...ดร เมลเบิร์น อยู่ในยานอวกาศที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 99.9999999% ของความเร็วแสงในสุญญากาศ ดังนั้น ดร เมลเบิร์น จะเดินทางไปถึงดาวเคราะห์หว้ากอใช้เวลาทั้งหมดประมาณ 600 ปี แต่เนื่องจาก ดร เมลเบิร์นเดินทางไปด้วยความเร็วใกล้แสง ปรากฏการณ์ time dilation จึงเกิดขึ้น ดร เมลเบิร์น รู้สึกว่าเวลาได้ผันผ่านไปเพียง 10 วัน ซึ่งทางคุณแก่ม แก๊มที่กำลังนั่งงอนก็เช่นเดียวกัน ...
ดังนั้น ไม่ว่าระยะทางจะยาวไกลแค่ไหน ใช้ระยะเวลายาวนานเพียงใดกว่าถึงจุดหมาย เวลาของผู้เดินทางก็ผันผ่านไปได้ไม่นานนัก
อีกมุขคือวอร์มโฮลกับวอร์ป ที่โหดและเร็วมาก อันนึงคือการบิดกาลอวกาศเป็นคลืนแล้วไปพร้อมคลื่น
อีกอัน พับอวกาศแล้วตัดตรงเลยครับพี่
ซึ่งแน่นอนว่าการจะเดินทางใกลๆนั้น เราก็ต้องการพลังงานและเทคโนโลยีที่มากขึ้นครับ
ปัญหาคือ เราจะสร้างยานที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้แสงได้อย่างไรโดยไม่ถูกเผาตาย?
ซึ่งเป็นหน้าที่นักวิทย์ด้านวัสดุศาสตร์ในอนาคตครับสำหรับเกราะยาน
ก็หวังว่าจะสนุกและได้ความรู้กลับไปนะครับ
ขอบคุณข้อมูลจาก
http://en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_travel
http://topicstock.pantip.com/wahkor/topicstock/2009/02/X7556873/X7556873.html
http://topicstock.pantip.com/wahkor/topicstock/2009/02/X7556873/X7556873.html
interstellar travel...เดินทางข้ามหมู่ดาว
วันนี้ จะพาไปดูเขตแดนที่หลบซ่อน
เขตแดน ที่มนุษย์ชาติแสวงหา
เขตแดน ที่มนุษย์ชาติเผ้ารอไปว่า จะไปหาให้ถึง
เริ่มต้นการเดินทางข้ามจักรวาล ไปกับเรื่องราวของ interstellar travel ครับ
interstellar ของผม ไม่เกี่ยวกับหนังนะ บอกใว้ก่อน แต่จะพูดถึงเป้าหมายทางดาราศาสตร์ของมนุษย์ชาติ ไปกับการ
เดินทางข้ามระบบดาวฤกษ์ ซึ่งนั่นยากและยาวนานกว่าระบบดาวเคราะห์มาก
การเดินทางข้ามขอบเขตการปกครองของดาวฤกษ์นะแบ่งได้หลายแบบ หลายสไตล์เลยครับท่าน
มีทั้งยานมีมนุษย์และยานไร้มนุษย์ แถมทำได้หลายห้วงความเร็วอีกต่างหาก
1.ยานไร้มนุษย์ความเร็วต่ำ
ตอนนี้ผู้กล้าลำแรก ปฐมบทนะเริ่มไปแล้วครับ กับปีศาจอวกาศชื่อวอยเอเจอร์ 1,2 2 พี่น้องไฟโอเนียร์(ไฟโอเนียร์ 10,11)
และจะต่อด้วยพุ่งทะยานไล่ล่ามาด้วยนิวฮอไรชอนส์ในอีกไม่นาน ถึงสองลำนี้จะเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวได้
แต่กว่าวอยเอเจอร์ นิวฮอไรชอนส์ รวมถึงพี่น้องลึกลับอย่างไฟโอเนียร์ จะไปถึงหนึ่งปีแสงได้ ก็จะกินเวลา
เป็นพันเป็นหมื่นปีโน่นละครับ ฮ่าๆ
แสงจากพระจันทร์มาถึงโลกใช้เวลาประมาณ 1.3 วินาที
แสงจากดาวศุกร์มาโลกใช้เวลาประมาณ 2.41 นาที หรือ 145 วินาที
นิวฮอไรชอนส์อยู่ระยะเดียวกับพลูโต คือประมาณ 32 หน่วยดาราศาสตร์ หรือ เกือบๆ 5 ชั่วโมงแสง นั่นใกลมาก
วอยเอเจอร์อยู่ระยะ 18 ชั่วโมงแสง นั่นใกลกว่าดวงจันทร์ร่วมแสนเท่า!
แต่ปีศาจที่แท้จริงชื่อ พร็อกซิมา เซนทอรี ห่างจากโลกไปร่วมสี่ปีแสง เหอๆ นั่นแปลว่าระยะที่ไอ้ดาวเป้าหมายดวงนี้สถิตอยู่
ใกลกว่าดวงจันทร์ประมาณ หนึ่งร้อยล้านเท่า โอ้โหเฮะ
ดังนั้นในอนาคต จะมีเครื่องยนต์ไอออน และใบเรือสุริยะ มาเพิ่มความเร็วให้ยานพวกนี้ครับ
ปัญหาของการทำภารกิจพวกนี้คือพลังงานครับ เนื่องจากระยะทางที่ใกล การที่ยานจะเดินทางไปถึงก่อนจะล้าสมัย หรือหมดปัญญาทำงานทำการอะไรได้
จำเป็นต้องใช้พลังงานที่มหาศาลนรกเอามากๆ การที่จะส่งนักบินอวกาศไปแม้แต่ในดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด ก็เป็นพลังงานมหาศาลแล้ว
ส่งวัตถุหนึ่งตันที่ความเร็ว หนึ่งในสิบเท่าของความเร็วแสง ต้องใช้พลังงานร่วม 450,000,000,000,000,000 จูลทีเดียว
ซึ่งนั่นเป็นเคสอุดมคติสำหรับการส่งนักบินอวกาศด้วยซ้ำ คิดว่าจะมีใครมั้ยละครับที่ยอมทุ่มเทชีวิตอยู่บนอวกาศ
ระหว่างดาวร่วมสี่สิบปี เพื่อการนี้
ถ้าจะให้คนเดินทางไปด้วย ก็มีมุขตลกๆ มาเล่นของนักวิทย์ในงานนี้ครับ
1. Sleeper starship
ในเมื่อระยะเวลามันยาวนานนักก็จงหลับไปเสียเถิด sleeper starship คือยานที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่ภายในต้องอยู่ในสภาพจำศีล (Hibernation) จนกระทั่งถึงที่หมาย
การจำศีลคือการลดการทำงานและเมทาบอลึซึมของร่างกายสิ่งมีชีวิต พบได้ในสัตว์บางชนิดเพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง แต่ไม่พบในมนุษย์ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเราสามารถกระตุ้นให้เกิดการจำศีลได้เช่น การแช่แข็ง ซึ่งเป็นการลดการทำงานของเซลล์ทุกเซลล์ในร่างกาย หยุดการแก่ชราของร่างกาย
อย่างไรก็ตาม การแช่แข็งอาจทำลายเซลล์ของสิ่งมีชีวิต และการทำงานของเซลล์เมื่อฟื้นคืนจากการแช่แข็งอาจไม่เหมือนเดิม (สำหรับสัตว์ก็แช่แข็งไว้ในยานด้วยเช่นกัน เพื่ออาหารสำหรับลูกเรือ)
ปัจจุบันศาสตร์เกี่ยวกับการแช่แข็งสิ่งมีชีวิตก็มีการศึกษากันอยู่บ้างเพื่อประโยชน์ทางการแพทย์ (cryogenic freezing) และมีการกล่าวถึงความเป็นไปได้ในการใช้หลักการดังกล่าวในจำศีลระหว่างการเดินทางในอวกาศเช่นกัน
- Generation ship
ในเมื่อการเดินทางมันยาวนานนัก เราก็สร้างชุมชนย่อยๆบนยาน starship เลยสิจะเป็นไรไป วิธีนี้ตอนออกเดินทางอาจจะเป็นรุ่น1เมื่อถึงที่หมายเหลือแต่รุ่น5 เอาน่า...ยังไงก็ถึงที่หมายอยู่ดี
ฟังดูแล้ววิธีนี้เหมือนจะง่าย แค่จับคนจำนวนหนึ่งขึ้นไปกับยาน starship แล้วจงใช้ชีวิต แต่งงานมีลูกมีหลานกันบนยานต่อไป แต่ความจริงไม่ง่ายอย่างนั้นน่ะสิ...จำนวนคนจะมีสักเท่าไรดี?
ต้องมีหลักการคำนวณทางคณิตศาสตร์ถึงจำนวนคนที่เหมาะสมที่จะเดินทางไปกับยาน starship ด้วยนะ เป็นต้นว่าป้องกันไม่ให้เกิดความไม่หลากหลายทางพันธุกรรม หรือการแต่งงานกันเองระหว่างเครือญาติ ป้องกันการเกิดโรคระบาดทีเดียวตายหมด และก็เผื่อเหลือเผื่อขาดประชากรเอาไว้บ้าง
ซึ่งก็มีนักวิทยาศาสตร์หัวใสคำนวณมาแล้วเรียบร้อยนะจ๊ะว่า magic number จำนวนที่เหมาะสมก็คือ 160 คนหรือหนึ่งหมู่บ้านเล็กๆ สำหรับการเดินทางราว 200 ปีหรือ 10 ชั่วอายุคน(ตัวเลขดังกล่าวอาจลดลงหากมีการเก็บ sperm bank เอาไว้ หรือไม่ก็ต้องเล่นเทคโนโลยี biosphere แทน
สร้างนิเวศเทียมบนยานแทน ซึ่งนั่นยานต้องใหญ่เอาเรื่อง)
แต่ถามว่า ถ้าเราวิจัยแอนติแมทเทอร์ หรือใช้พลังงานได้คุ้มค่ากว่านี้ละ เราจะเล่นโหดๆ ได้มั้ย
คำตอบคือได้ ด้วยการใช้ประโยชน์จากสัมพันธภาพของไอสไตน์ ซึ่งการจะเล่นสูตรนี้ได้ เราต้องเล่นของโหดแบบพวกใบเรือสุริยะ
ที่ใช้ใบเรือพิเศษกักเก็บและปล่อยอนุภาค เป็นต้น ซึ่งนั้นสร้างบีมความเร็วสูงทำให้เราไวมากครับ
...ดร เมลเบิร์น อยู่ในยานอวกาศที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 99.9999999% ของความเร็วแสงในสุญญากาศ ดังนั้น ดร เมลเบิร์น จะเดินทางไปถึงดาวเคราะห์หว้ากอใช้เวลาทั้งหมดประมาณ 600 ปี แต่เนื่องจาก ดร เมลเบิร์นเดินทางไปด้วยความเร็วใกล้แสง ปรากฏการณ์ time dilation จึงเกิดขึ้น ดร เมลเบิร์น รู้สึกว่าเวลาได้ผันผ่านไปเพียง 10 วัน ซึ่งทางคุณแก่ม แก๊มที่กำลังนั่งงอนก็เช่นเดียวกัน ...
ดังนั้น ไม่ว่าระยะทางจะยาวไกลแค่ไหน ใช้ระยะเวลายาวนานเพียงใดกว่าถึงจุดหมาย เวลาของผู้เดินทางก็ผันผ่านไปได้ไม่นานนัก
อีกมุขคือวอร์มโฮลกับวอร์ป ที่โหดและเร็วมาก อันนึงคือการบิดกาลอวกาศเป็นคลืนแล้วไปพร้อมคลื่น
อีกอัน พับอวกาศแล้วตัดตรงเลยครับพี่
ซึ่งแน่นอนว่าการจะเดินทางใกลๆนั้น เราก็ต้องการพลังงานและเทคโนโลยีที่มากขึ้นครับ
ปัญหาคือ เราจะสร้างยานที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้แสงได้อย่างไรโดยไม่ถูกเผาตาย?
ซึ่งเป็นหน้าที่นักวิทย์ด้านวัสดุศาสตร์ในอนาคตครับสำหรับเกราะยาน
ก็หวังว่าจะสนุกและได้ความรู้กลับไปนะครับ
ขอบคุณข้อมูลจาก
http://en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_travel
http://topicstock.pantip.com/wahkor/topicstock/2009/02/X7556873/X7556873.html
http://topicstock.pantip.com/wahkor/topicstock/2009/02/X7556873/X7556873.html