วิศวกร NASA เผยแนวคิด เครื่องยนต์รูปเกลียว คาดขับเคลื่อนได้เกือบเท่าความเร็วแสง!!!
16/10/2019
เครื่องยนต์ EM-drive เป็นแนวคิดที่ไม่ใช้การขับดันไอพ่นรุ่นแรก ก่อนมีผู้เสนอแนวคิดเครื่องยนต์รูปเกลียว
การเดินทางท่องไปในจักรวาลที่กว้างใหญ่ไพศาลยังคงเป็นเรื่องยากสำหรับมนุษย์
เพราะเทคโนโลยีในปัจจุบันยังไม่สามารถจะสร้างเครื่องยนต์ขับเคลื่อนยานอวกาศ
ที่มีประสิทธิภาพสูงพอได้ แต่ในรอบทศวรรษที่ผ่านมา มีผู้พยายามเสนอแนวคิดใหม่ๆ
เพื่อประดิษฐ์เครื่องยนต์ท่องอวกาศที่ทรงพลังและมีความเร็วสูงอยู่หลายรายด้วยกัน
ล่าสุด ดร. เดวิด เบิร์นส์ วิศวกรประจำศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์ (MSFC) ขององค์การนาซา
ได้เผยถึงแนวคิดการสร้าง "เครื่องยนต์รูปเกลียว" (Helical Engine) ซึ่งเขาอ้างว่า
ในทางทฤษฎีแล้วจะสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 99% ของความเร็วแสง
และขับเคลื่อนยานอวกาศได้โดยไม่ต้องขับดันไอพ่นออกมา
แนวคิดของ ดร. เบิร์นส์ ใช้หลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (Special Relativity)
ซึ่งระบุว่าวัตถุจะมีมวลเพิ่มขึ้น เมื่อถูกเร่งให้เข้าใกล้ความเร็วแสง
เขาเสนอให้สร้างท่อสุญญากาศรูปเกลียวที่บรรจุไอออนหรืออนุภาคมีประจุไฟฟ้าไว้ภายใน
โดยกักเก็บและควบคุมการเคลื่อนที่ของไอออนด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าพลังสูง
ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่สำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์นั่นเอง
เหตุที่ต้องสร้างเครื่องยนต์เป็นท่อรูปเกลียว ก็เพื่อให้ไอออนเคลื่อนที่แบบวนเป็นวงกลม
จนสามารถเร่งความเร็วเพิ่มขึ้นได้หลายเท่าที่ปลายท่อข้างหนึ่ง
ในขณะที่ความเร็วของไอออนเมื่อกลับสู่ปลายท่อฝั่งตรงข้ามจะช้ากว่ามาก
ความแตกต่างที่เกิดขึ้นนี้จะขับเคลื่อนให้ยานอวกาศแล่นไปข้างหน้าในทิศทางที่ต้องการได้
โดยไม่ต้องมีการขับดันไอพ่นออกมาในทิศทางตรงกันข้ามเหมือนเครื่องยนต์จรวด
ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์
จะไม่ได้รับผลกระทบจากกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมอีกด้วย
ดร. เบิร์นส์ ระบุในบทความที่เสนอแนวคิดของเขาว่า "เครื่องยนต์จะเร่งให้ไอออน
ที่อยู่ในท่อรูปเกลียวมีความเร็วสัมพัทธภาพในระดับปานกลางก่อน จากนั้นค่อยเร่ง
ให้มีความเร็วแตกต่างออกไปในแต่ละช่วงของท่อ ซึ่งจะทำให้มวลของไอออน
ที่ถูกเร่งเปลี่ยนแปลงไปด้วยเล็กน้อย เครื่องยนต์จะบังคับให้ไอออน
ไหลเวียนไปมาเช่นนี้ จนเกิดแรงขับเคลื่อนขึ้น"
แม้หลักการจะฟังดูน่าทึ่ง แต่ ดร.เบิร์นส์ระบุด้วยว่าการสร้างเครื่องยนต์รูปเกลียวนั้น
ยังมีข้อจำกัดอยู่มาก เช่นจะต้องทำให้มีขนาดใหญ่โดยท่อสุญญากาศ
ต้องมีความยาวถึง 200 เมตร และต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 12 เมตร
นอกจากนี้ เครื่องยนต์รูปเกลียวยังจะต้องผลิตพลังงานให้ได้ถึง 165 เมกะวัตต์
เพื่อให้เกิดแรงขับเคลื่อนเพียง 1 นิวตัน ซึ่งเท่ากับใช้โรงไฟฟ้าทั้งโรงสร้างแรงผลักเพียงน้อยนิด
เหมือนใช้นิ้วกดลงบนแป้นพิมพ์ ดังนั้นหลักการของเครื่องยนต์รูปเกลียว
จึงเหมาะที่จะใช้งานในอวกาศซึ่งไร้แรงเสียดทานเท่านั้น
ดร. เบิร์นส์ให้สัมภาษณ์กับนิตยสารนิวไซแอนทิสต์ว่า
"เครื่องยนต์รูปเกลียวอาจจะเร่งความเร็วได้ถึง 99% ของความเร็วแสง หากมีเวลาและพลังงานเพียงพอ"
ทั้งนี้ แนวคิดของ ดร. เบิร์นส์ ยังไม่ได้ผ่านการตรวจสอบจากผู้เชี่ยวชาญ
และอาจมีข้อผิดพลาดในการคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้
แต่แนวคิดของเขาก็ได้รับความสนใจจากผู้คนจำนวนมาก
โดยสามารถเข้าไปอ่านรายละเอียดในบทความของเขา
ได้ที่เว็บไซต์ NASA Technical Reports Server (NTRS)
https://www.bbc.com/thai/features-50061297
วิศวกร NASA เผยแนวคิด เครื่องยนต์รูปเกลียว คาดขับเคลื่อนได้เกือบเท่าความเร็วแสง!!!
16/10/2019
เครื่องยนต์ EM-drive เป็นแนวคิดที่ไม่ใช้การขับดันไอพ่นรุ่นแรก ก่อนมีผู้เสนอแนวคิดเครื่องยนต์รูปเกลียว
การเดินทางท่องไปในจักรวาลที่กว้างใหญ่ไพศาลยังคงเป็นเรื่องยากสำหรับมนุษย์
เพราะเทคโนโลยีในปัจจุบันยังไม่สามารถจะสร้างเครื่องยนต์ขับเคลื่อนยานอวกาศ
ที่มีประสิทธิภาพสูงพอได้ แต่ในรอบทศวรรษที่ผ่านมา มีผู้พยายามเสนอแนวคิดใหม่ๆ
เพื่อประดิษฐ์เครื่องยนต์ท่องอวกาศที่ทรงพลังและมีความเร็วสูงอยู่หลายรายด้วยกัน
ล่าสุด ดร. เดวิด เบิร์นส์ วิศวกรประจำศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์ (MSFC) ขององค์การนาซา
ได้เผยถึงแนวคิดการสร้าง "เครื่องยนต์รูปเกลียว" (Helical Engine) ซึ่งเขาอ้างว่า
ในทางทฤษฎีแล้วจะสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 99% ของความเร็วแสง
และขับเคลื่อนยานอวกาศได้โดยไม่ต้องขับดันไอพ่นออกมา
แนวคิดของ ดร. เบิร์นส์ ใช้หลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (Special Relativity)
ซึ่งระบุว่าวัตถุจะมีมวลเพิ่มขึ้น เมื่อถูกเร่งให้เข้าใกล้ความเร็วแสง
เขาเสนอให้สร้างท่อสุญญากาศรูปเกลียวที่บรรจุไอออนหรืออนุภาคมีประจุไฟฟ้าไว้ภายใน
โดยกักเก็บและควบคุมการเคลื่อนที่ของไอออนด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าพลังสูง
ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่สำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์นั่นเอง
เหตุที่ต้องสร้างเครื่องยนต์เป็นท่อรูปเกลียว ก็เพื่อให้ไอออนเคลื่อนที่แบบวนเป็นวงกลม
จนสามารถเร่งความเร็วเพิ่มขึ้นได้หลายเท่าที่ปลายท่อข้างหนึ่ง
ในขณะที่ความเร็วของไอออนเมื่อกลับสู่ปลายท่อฝั่งตรงข้ามจะช้ากว่ามาก
ความแตกต่างที่เกิดขึ้นนี้จะขับเคลื่อนให้ยานอวกาศแล่นไปข้างหน้าในทิศทางที่ต้องการได้
โดยไม่ต้องมีการขับดันไอพ่นออกมาในทิศทางตรงกันข้ามเหมือนเครื่องยนต์จรวด
ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์
จะไม่ได้รับผลกระทบจากกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมอีกด้วย
ดร. เบิร์นส์ ระบุในบทความที่เสนอแนวคิดของเขาว่า "เครื่องยนต์จะเร่งให้ไอออน
ที่อยู่ในท่อรูปเกลียวมีความเร็วสัมพัทธภาพในระดับปานกลางก่อน จากนั้นค่อยเร่ง
ให้มีความเร็วแตกต่างออกไปในแต่ละช่วงของท่อ ซึ่งจะทำให้มวลของไอออน
ที่ถูกเร่งเปลี่ยนแปลงไปด้วยเล็กน้อย เครื่องยนต์จะบังคับให้ไอออน
ไหลเวียนไปมาเช่นนี้ จนเกิดแรงขับเคลื่อนขึ้น"
แม้หลักการจะฟังดูน่าทึ่ง แต่ ดร.เบิร์นส์ระบุด้วยว่าการสร้างเครื่องยนต์รูปเกลียวนั้น
ยังมีข้อจำกัดอยู่มาก เช่นจะต้องทำให้มีขนาดใหญ่โดยท่อสุญญากาศ
ต้องมีความยาวถึง 200 เมตร และต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 12 เมตร
นอกจากนี้ เครื่องยนต์รูปเกลียวยังจะต้องผลิตพลังงานให้ได้ถึง 165 เมกะวัตต์
เพื่อให้เกิดแรงขับเคลื่อนเพียง 1 นิวตัน ซึ่งเท่ากับใช้โรงไฟฟ้าทั้งโรงสร้างแรงผลักเพียงน้อยนิด
เหมือนใช้นิ้วกดลงบนแป้นพิมพ์ ดังนั้นหลักการของเครื่องยนต์รูปเกลียว
จึงเหมาะที่จะใช้งานในอวกาศซึ่งไร้แรงเสียดทานเท่านั้น
ดร. เบิร์นส์ให้สัมภาษณ์กับนิตยสารนิวไซแอนทิสต์ว่า
"เครื่องยนต์รูปเกลียวอาจจะเร่งความเร็วได้ถึง 99% ของความเร็วแสง หากมีเวลาและพลังงานเพียงพอ"
ทั้งนี้ แนวคิดของ ดร. เบิร์นส์ ยังไม่ได้ผ่านการตรวจสอบจากผู้เชี่ยวชาญ
และอาจมีข้อผิดพลาดในการคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้
แต่แนวคิดของเขาก็ได้รับความสนใจจากผู้คนจำนวนมาก
โดยสามารถเข้าไปอ่านรายละเอียดในบทความของเขา
ได้ที่เว็บไซต์ NASA Technical Reports Server (NTRS)
https://www.bbc.com/thai/features-50061297