มาชวนคุยเรื่องอวกาศ เรื่องวงโคจรครับ

กระทู้สนทนา

เห็นในพันทิป ก็น่าจะมีคนสนใจเรื่องวัตถุที่เคลื่อนที่ในอวกาศกันหลายคน โดยเฉพาะมีหนังอวกาศอย่างเช่น เรื่อง Martian ด้วย
ผมก็เลยจะมาแชร์ เรื่องเกี่ยวกับการคำนวนวงโคจรกันสักหน่อยนะครับว่ามันมีอะไรยังไง จะพยายามเขียนให้ง่าย โดยไม่ให้ผิดหลักการนะครับ
แล้วสำหรับน้องๆม.ปลายที่กำลังเรียนเรื่องภาพตัดกรวย จะได้มีกำลังใจ ท่องจำสมการพาราโบล่า สมการไฮเปอร์โบล่า สมการวงรี อะไรทำนองนั้น
ว่ามันจะเอาไปทำอะไรได้บ้างว้าาา

เริ่มต้นกันเลย วัตถุในอวกาศเนี้ย มันก็จะมีแรงดึงดูดดึงกันไปมามั่วไปหมด โลกดึงดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์ดึงพระจันทร์ พระจันทร์ดึงโลก ยังมีดาวพฤหัส สารพัด ซับซ้อนไปหมดครับ แต่ในเมื่อมันซับซ้อนหนัก เราก็ดูจากความเป็นจริง แล้วก็ตั้งสมมติฐานเพื่อให้อะไรๆมันง่ายขึ้นและเข้าใจได้ง่ายยิ่งขึ้นครับ เมื่อเราสังเกตุดูว่า เอาเข้าจริงๆแล้ว ผลของวงโคจรเนี้ย เอาเข้าจริงๆ มันก็จะปรากฎออกมาให้เห็นจากวัตถุใหญ่ๆ ใกล้ๆหลักๆเท่านั้นหน่ะแหละ เราก็เลยเห็นว่า โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวเทียมโคจรรอบโลก เราก็เลยเอาหว่ะ ตี๊ต่างเอาว่า "1 งั้นทั้งจักรวาลมีวัตถุอยู่แค่ที่สนใจ มีอยู่แค่สองวัตถุเท่านั้น และ 2 สองวัตถุนั้นเป็นวงกลม" ภาษาฝรั่งเรียกว่า 2-body problem ครับ

ตรงนี้จะมีฟิสิกส์ม.ปลาย [Spoil] คลิกเพื่อดูข้อความที่ซ่อนไว้

จากความรู้ม.ปลายนั้น ตรงนี้แหละ เราจะรู้รูปร่างของวงโคจรของวัตถุ รูปร่างของมันก็จะเป็นรูปของภาพตัดกรวยที่เราเรียนตอนม.ปลายนั้นแหละครับ ไอพวกแล้วไอพวกระยะที่เราหาตอนม.ปลายนั้น มีความหมายด้วยนะเออ ในกรณีของวัตถุนึงใหญ่กว่าอีกวัตถุมาก (เช่นดาวเทียมกับโลก หรือแม้แต่ดาวพฤหัสกะดวงอาทิตย์) จุดโฟกัส F นั่นจะคือตำแหน่งของวัตถุใหญ่ และไอเส้นนั่นก็คือ เส้นทางที่วัตถุเล็กจะโคจรไปรอบๆ ขอบคุณรูปจาก [Spoil] คลิกเพื่อดูข้อความที่ซ่อนไว้

เมื่อเรารู้หล่ะว่า วัตถุบนท้องฟ้าจะเคลื่อนที่แบบไหน ถ้าเรารู้ ตำแหน่งและทิศทาง-ความเร็ว ของวัตถุ เราก็จะพอทำได้ว่ามันจะชนโลกเรารึเปล่าหว่า ชนตรงไหน เช่นมีดาวเทียม มันก็โคจรวงกลมของมันอยู่ดีๆ ถ้าไปเปลี่ยนความเร็ว ให้มันเปลี่ยนวงโคจรเป็นวงรีแคบๆ แล้วมันจะหันหัวมุ่งไปจุดแตะชั้นบรรยากาศโลกจะจุดใด ก็อย่าให้มาแตะแถวๆแผ่นดินก็แล้วกัน ให้ไปแตะบนมหาสมุทรโน่น

นี่เป็นแค่บทแรกๆของ Space Dynamic ที่ผมอยากจะบอกว่า วิชาความรู้ มันคาบเกี่ยวกันไปมา มันอาจจะได้ใช้ก็ได้ ถ้าเราต้องไปอยู่จุดๆจุดนั้น
อย่างเช่น ถ้าเราต้องรับสัญญาณดาวเทียม
แล้วถ้าเราต้องหาตำแหน่งของดาวเทียมเมื่อมองจากโลกหล่ะ นั่นก็คือ เราก็เอาวงโคจรมาพลอต ลงบนผิวโลกครับ เราจะได้ภาพเท่ๆเหมือนในหนัง เช่นดังภาพนี้
[Spoil] คลิกเพื่อดูข้อความที่ซ่อนไว้

อันที่จริงมันมีสูตรคำนวนระยะเวลา ความเร็วอะไรต่างๆนานาเยอะแยะ ก็จะรู้เลยว่า ทำไมเดินทางไปดาวเคราะห์เพื่อนบ้านถึงได้ใช้เวลานัก บินตรงไปเลยไม่ได้เหรอ ต้องมา flyby อะไรเยอะแยะวุ่นวาย แต่ไม่ได้เขียนไว้ เพราะไม่รู้ว่ามันจะมากเกินไปหรือเปล่าสำหรับพื้นที่ตรงนี้

ทิ้งท้ายมุมมองของผม
วิชาความรู้ต่างๆ มันก็เหมือนเครื่องมือหล่ะครับ เวลาเราเจองาน เราก็ต้องมาเลือกว่าเราจะเอาเครื่องมือไหนมาช่วยงานนี้ ถ้าเราไม่รู้เลยว่า เครื่องมือชิ้นนี้จะเอาไปทำอะไรได้ ใครมันจะอยากได้หล่ะครับ หรือถ้างานที่เราจะทำมันไม่เกี่ยวกับเครื่องมือบางชิ้น เราก็ไม่ต้องไปใส่ใจมันมาก