ห้องสุญญากาศที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่จำลองสภาพแวดล้อมในห้วงอวกาศ




ในเนื้อที่ 6,400 acreใกล้กับ Sandusky รัฐโอไฮโอ เป็นที่ตั้งของ Plum Brook Field Station  สถานที่ทดสอบขนาดใหญ่ 5 แห่ง ที่ดำเนินการโดย NASA  เพื่อทดสอบการบินอวกาศในแง่มุมต่างๆ  โดยส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นเมื่อหลายสิบปีก่อนในช่วงเวลาที่โครงการอวกาศของประเทศเริ่มมีความสำคัญในระดับชาติ

ตอนนี้สิ่งอำนวยความสะดวกหลายล้านดอลลาร์เหล่านี้ถูกเลิกใช้ไปแล้ว และบางแห่งก็พังทลายมากจนต้องใช้เงินอีกหลายล้านดอลลาร์ในการซ่อมแซม ในอดีตที่ผ่านมา จาก 5 สิ่งอำนวยความสะดวกที่ยังคงตั้งอยู่  4 แห่งยังไม่ได้ถูกใช้  ซึ่ง 2 ใน 4 นี้มีกำหนดให้รื้อถอน ส่วนอีก 2 หนึ่งในนั้นไม่สามารถใช้งานได้เต็มรูปแบบและอีกหนึ่งยังไม่เคยถูกใช้  มีเพียงห้องสุญญากาศขนาดใหญ่ที่เรียกว่า Space Power Facility เท่านั้น ที่ยังมีการใช้งานกับลูกค้าที่จองคิวยาวอย่างน้อยจนถึงปี 2564 โดยลูกค้ารายล่าสุดรายหนึ่งคือ SpaceX

Space Power Facility  (SPF) เป็นห้องสูญญากาศที่ใหญ่ที่สุดในโลกมีความสูง 30 เมตรและกว้าง 37 เมตร ถูกใช้เพื่อจำลองสภาพที่มีอยู่ในอวกาศ
เพื่อให้สามารถทดสอบฮาร์ดแวร์ของจรวดได้ก่อนที่จะส่งขึ้นสู่อวกาศ 

ในการจำลองนั้นทำได้โดยการสูบอากาศเกือบ 30 ตันที่มีอยู่ในห้องออกไปจนเหลือเพียง 20 มิลลิกรัมเท่านั้น ในการสูบลงมาที่ระดับนี้ต้องใช้เวลาประมาณแปดชั่วโมง  ซึ่งภายในห้อง โคมไฟ Quartz ได้จำลองการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ส่วนหลอดไฟโค้ง 400 กิโลวัตต์ได้จำลองสเปกตรัมของแสงอาทิตย์  และ cryogenic (ภาวะเย็นยวดยิ่ง) ที่เย็นจัดจะทำให้อุณหภูมิลดลงเหลือ 160 องศาเซนติเกรด

โรงงานแห่งนี้สร้างขึ้นในปี 1969  เดิมเพื่อการศึกษาพลังงานนิวเคลียร์ (ไฟฟ้าภายใต้สภาวะสุญญากาศ)  แต่ต่อมาถูกนำมาใช้เพื่อทดสอบระบบขับเคลื่อนของยานอวกาศ  โดยห้องทั้งหมดทำจากอลูมิเนียม ซึ่งไม่ใช่โลหะที่แข็งที่สุดที่จะทนต่อแรงดันมหาศาลที่เกิดขึ้นเมื่ออากาศถูกสูบออก 

แต่ทางเลือกที่แปลกประหลาดของโลหะนี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่า เดิมทีห้องนี้ออกแบบมาสำหรับการทดสอบอุปกรณ์นิวเคลียร์ และอลูมิเนียมมีคุณสมบัติในการป้องกันรังสี  ดังนั้น เพื่อให้โครงสร้างแข็งแรง ห้องอลูมิเนียมทั้งหมดจึงถูกห่อหุ้มด้วยคอนกรีตซึ่งให้การป้องกันรังสีเพิ่มเติม

Space Power Facility building




แม้ SPF จะไม่ใช่ห้องสุญญากาศระดับที่สูงที่สุดแต่ก็เป็นห้องที่ใหญ่ที่สุด  ห้องสุญญากาศบางห้องสามารถบรรลุสภาวะสุญญากาศพิเศษที่ความดันอากาศลดลงต่ำได้ถึง 100 นาโนปาสคาล หรือต่ำกว่าค่าสุญญากาศที่แข็งแกร่งที่สุดทำได้โดย SPF ประมาณ 2,500 เท่า  แต่โดยทั่วไปแล้วห้องสุญญากาศเหล่านั้นจะมีขนาดเล็กและใช้สำหรับสิ่งต่างๆเช่น X-Ray  เครื่องตรวจจับสเปกโทรสโกปี และคลื่นความโน้มถ่วง

ในทางกลับกันค่า SPF ที่มีขนาดใหญ่พอที่จะกลืนยานอวกาศได้  โดยระบบถุงลมนิรภัยสำหรับลงจอดของยาน Mars Pathfinder ได้รับการทดสอบภายในห้องสุญญากาศนี้  และยานสำรวจ Mars Exploration Rovers, Spirit and Opportunity ก็ได้รับการทดสอบความเครียดภายใต้สภาพบรรยากาศของดาวอังคารจำลองที่นี่เช่นกัน 

โดยในปี 2013 มีการทดสอบที่น่าตื่นเต้นที่สุดของ SpaceX ที่ได้ทดสอบโครงสร้างน้ำหนักบรรทุกของยานสำรวจ Orion นั่นคือ ส่วนปลายแหลมด้านหน้าของจรวด (nose cone) ที่ปกป้องยานอวกาศจากแรงกดดันและความร้อนได้แยกออกจากกันระหว่างการปล่อยผ่านชั้นบรรยากาศ  ซึ่งการทดสอบยานสำรวจ Orion เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Constellation ของ NASA เพื่อส่งนักสำรวจมนุษย์กลับไปยังดวงจันทร์จากนั้นเดินทางต่อไปยังดาวอังคารและจุดหมายปลายทางอื่น ๆ ในระบบสุริยะ

นอกจากนั้น Space Power Facility ยังได้ทดสอบหม้อน้ำและแผงโซลาร์เซลล์ของสถานีอวกาศนานาชาติ ระบบลงจอดของยานสำรวจดาวอังคาร
และจรวดหลักส่วนใหญ่ของประเทศ รวมถึง Atlas และ Delta ด้วยการอัพเกรดสิ่งอำนวยความสะดวก ซึ่ง Plum Brook จะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบยานสำรวจดวงจันทร์รุ่นต่อไป ระบบหุ่นยนต์และ ยานอวกาศทั้งทางทหารและเชิงพาณิชย์

และในปีเดียวกัน  BBC ได้แสดงให้เห็นถึงการทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียงที่สุดชิ้นหนึ่งภายในห้อง SPF  ที่ไม่มีแรงต้านอากาศ โดยพวกเขาใช้เครนนำลูกโบว์ลิ่งและขนนกยกขึ้นไปที่หลังคาห้องและทิ้งมันลงในเวลาเดียวกัน  ผลที่ได้คือวัตถุทั้งสองจะตกลงมาในอัตราเดียวกัน และแตะพื้นห้องในช่วงเวลาเดียวกันอย่างแม่นยำ 



คลิกเพื่อดูคลิปวิดีโอ


ทั้งนี้ ห้องสุญญากาศที่ Plum Brook Field Station เป็นเพียงหนึ่งแห่งของสิ่งอำนวยความสะดวกในการปฏิบัติงาน  ยังมีสิ่งอำนวยความสะดวกในการทดสอบฮาร์ดแวร์ขนาดใหญ่อื่น ๆ อีกสี่แห่งในคอมเพล็กซ์ถูกทิ้งร้าง และการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดของ NASA  ซึ่งโครงสร้างพื้นฐานส่วนเกินเหล่านี้เป็นปัญหาที่ยาวนานของ NASA และปัญหานี้ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะกับ Plum Brook เท่านั้น แต่ยังมีโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้ไม่ได้ หรือไม่ได้ใช้งานในศูนย์ที่ซับซ้อนอีกหลายแห่งของ NASA ทั่วสหรัฐอเมริกา

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมามีการเปลี่ยนแปลงและอัปเกรดห้องสุญญากาศเพื่อรองรับการทดสอบประเภทต่างๆที่จำเป็นสำหรับโปรแกรมต่างๆ
โดยมีการสร้างห้องเพิ่มเติมอีกสองห้องที่อยู่ติดกับห้องสุญญากาศรวมถึงห้องอะคูสติกและแท่นทดสอบการสั่นสะเทือน

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) ซึ่งจะมาแทนที่กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลได้รับการออกแบบให้มองย้อนกลับไปในประวัติศาสตร์มากกว่าที่เคยเป็นมา ก็ได้รับการทดสอบในห้องสุญญากาศก่อนการเปิดตัวในปี 2018   ซึ่ง JWST จะเดินทางไกลจากโลกมากกว่า 1 ล้านไมล์และเพื่อให้แน่ใจว่าจะทำงานได้ในสภาวะที่รุนแรง  เงื่อนไขต่างๆนั้นจะถูกทำซ้ำในห้องทดสอบนี้เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้



ภายในของ Space Power Facility


Cr. ภาพ reddit.com/



B – 1 Stand ศูนย์วิจัยเครื่องยนต์จรวดพลังงานสูง
ขาตั้ง B – 1 ได้รับการออกแบบมาสำหรับการทดสอบการยิงด้วยความร้อนของเครื่องยนต์ไฮโดรเจนและฟลูออรีน
โดยมีแรงขับสูงถึง 30,000 ปอนด์ ที่สภาพระดับความสูงแม้ว่าจะไม่เคยใช้ในความสามารถนี้ก็ตาม 
มีแคปซูลสูญญากาศสำหรับทดสอบเครื่องยนต์ทั้งหมดในสภาพแวดล้อมอวกาศ และรถทดสอบเหล็กสำหรับการทดสอบการไหลเย็น (B-3)
 ซึ่งนักวิจัยก็ไม่เคยใช้ความสามารถในการยิงของเครื่องยนต์เช่นกัน แต่ได้ทดสอบระบบสูบน้ำไฮโดรเจนเต็มสเกลสำหรับภารกิจจำลอง

 



(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)


แสดงความคิดเห็น
Preview
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่