เมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมาทีมวิศวกรในห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น (JPL) ของนาซาประสบความสำเร็จในการทดสอบเครื่องยนต์ขับดันแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Thruster) รุ่นใหม่ล่าสุดที่ใช้พลังงานจากไอระเหยของลิเธียมและแรงแม่เหล็กเข้มข้น ซึ่งได้ทุบสถิติระดับพลังงานสูงสุดที่ทำได้ของเครื่องยนต์ประเภทนี้เท่าที่เคยมีมา มีศักยภาพนำไปต่อยอดเป็นเครื่องยนต์ยานอวกาศในอนาคต
.
เครื่องยนต์ขับดันแม่เหล็กไฟฟ้าถือว่าเป็นนวัตกรรมระบบขับดันในอวกาศที่อาจจะเข้ามามีบทบาทมากขึ้นในยุคที่มนุษย์เริ่มตั้งถิ่นฐานบนดาวดวงอื่น โดยมีโครงการอาร์ทิมิสเป็นจุดเริ่มต้นสำคัญ ซึ่งแม้เครื่องยนต์ขับดันแม่เหล็กไฟฟ้าจะไม่ได้สร้างขับดันในช่วงวินาทีแรก ๆ ได้ทรงพลังเท่ากับเชื้อเพลิงเคมีแบบดั้งเดิม แต่ก็ประหยัดพลังงานมากกว่า ทำให้เหมาะสมที่จะนำไปเป็นเครื่องยนต์ยานอวกาศที่ใช้เดินทางระหว่างดวงดาวหลังจากทะยานออกจากชั้นบรรยากาศโลกไปแล้ว ทั้งเครื่องยนต์ประเภทนี้ยังสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องหลายเดือนจนไปถึงปี ในขณะที่เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวกลับทำงานได้สั้น ๆ ไม่กี่นาทีหรือชั่วโมงเท่านั้น
.
โดยกลไกการทำงานของเครื่องยนต์ขับดันแม่เหล็กไฟฟ้ามีด้วยกัน 3 ขั้นตอน เริ่มจากการเปลี่ยนแก๊สเชื้อเพลิง เช่น ซีนอน คริปทอน หรือโลหะระเหยให้กลายเป็นพลาสม่าในห้องเครื่อง ส่วนในกรณีของเครื่องยนต์นี้จะใช้ธาตุลิเธียม ธาตุเดียวกันกับที่ใช้แบตเตอรี่แทน ก่อนที่จะใช้สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าสร้างแรงผลักอนุภาคพลาสม่าให้พุ่งออกไปทางท้ายท่อด้วยความเร็วสูง ที่ได้รับพลังงานมาจากแผงโซลาร์เซลล์อีกทีหนึ่ง ซึ่งจะสร้างแรงขับดันให้ยานตามกฎของนิวตัน
.
ในการทดลองล่าสุดในห้องทดสอบที่จำลองสภาวะสุญญากาศของอวกาศพบว่า เครื่องยนต์ขับดันรุ่นใหม่ล่าสุดนี้สามารถทำระดับพลังงานได้สูงถึง 120 กิโลวัตต์ ซึ่งมากกว่าเครื่องยนต์ขับดันไฟฟ้าที่ใช้อยู่ในยานไซคี (Psyche) ของภารกิจปัจจุบันถึง 25 เท่า โดยในระหว่างการทดสอบตัวเครื่องได้ปลดปล่อยไอพ่นที่ร้อนแรงกว่า 2,800 องศาเซลเซียสออกมา
.
ทีมวิศวกรให้เหตุผลที่เลือกใช้แหล่งเชื้อเพลิงจากลิเธียม ก็เพราะว่าลิเธียมเป็นธาตุที่มีมวลอะตอมต่ำทำให้ได้ความเร็วไอพ่นที่สูงมาก และมีประสิทธิภาพในการสร้างแรงผลักในระดับพลังงานสูงได้ดีกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่นที่เคยใช้มา อีกทั้งเครื่องยนต์ประเภทนี้ช่วยลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ต้องขนไปได้ถึง 90% เมื่อเทียบกับจรวดที่เคยมีมาแบบดั้งเดิม ทำให้ยานมีพื้นที่ขนส่งอุปกรณ์ต่าง ๆ ไปได้มากขึ้น
.
นอกจากนี้นักวิจัยอาวุโสของนาซาระบุว่าความสำเร็จในครั้งนี้เป็นข้อพิสูจน์ครั้งสำคัญที่ยืนยันว่าเราสามารถขยายขนาดของแรงขับดันไฟฟ้าให้มีพลังงานสูงพออสำหรับภารกิจส่งมนุษย์ออกไปนอกวงโคจรของโลกได้จริงในอนาคตอันใกล้นี้
.
News by Peeravut Boonsat, The Space Times
Edited by Chinapong Lienpanich, The Space Times
The Space Times
ดาวอังคารไม่ไกลเกินเอื้อมอีกต่อไป เมื่อ NASA พัฒนาเครื่องยนต์ใหม่สำเร็จ ทรงพลังกว่าแบบเดิมถึง 25 เท่า!
เมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมาทีมวิศวกรในห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น (JPL) ของนาซาประสบความสำเร็จในการทดสอบเครื่องยนต์ขับดันแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Thruster) รุ่นใหม่ล่าสุดที่ใช้พลังงานจากไอระเหยของลิเธียมและแรงแม่เหล็กเข้มข้น ซึ่งได้ทุบสถิติระดับพลังงานสูงสุดที่ทำได้ของเครื่องยนต์ประเภทนี้เท่าที่เคยมีมา มีศักยภาพนำไปต่อยอดเป็นเครื่องยนต์ยานอวกาศในอนาคต
.
เครื่องยนต์ขับดันแม่เหล็กไฟฟ้าถือว่าเป็นนวัตกรรมระบบขับดันในอวกาศที่อาจจะเข้ามามีบทบาทมากขึ้นในยุคที่มนุษย์เริ่มตั้งถิ่นฐานบนดาวดวงอื่น โดยมีโครงการอาร์ทิมิสเป็นจุดเริ่มต้นสำคัญ ซึ่งแม้เครื่องยนต์ขับดันแม่เหล็กไฟฟ้าจะไม่ได้สร้างขับดันในช่วงวินาทีแรก ๆ ได้ทรงพลังเท่ากับเชื้อเพลิงเคมีแบบดั้งเดิม แต่ก็ประหยัดพลังงานมากกว่า ทำให้เหมาะสมที่จะนำไปเป็นเครื่องยนต์ยานอวกาศที่ใช้เดินทางระหว่างดวงดาวหลังจากทะยานออกจากชั้นบรรยากาศโลกไปแล้ว ทั้งเครื่องยนต์ประเภทนี้ยังสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องหลายเดือนจนไปถึงปี ในขณะที่เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวกลับทำงานได้สั้น ๆ ไม่กี่นาทีหรือชั่วโมงเท่านั้น
.
โดยกลไกการทำงานของเครื่องยนต์ขับดันแม่เหล็กไฟฟ้ามีด้วยกัน 3 ขั้นตอน เริ่มจากการเปลี่ยนแก๊สเชื้อเพลิง เช่น ซีนอน คริปทอน หรือโลหะระเหยให้กลายเป็นพลาสม่าในห้องเครื่อง ส่วนในกรณีของเครื่องยนต์นี้จะใช้ธาตุลิเธียม ธาตุเดียวกันกับที่ใช้แบตเตอรี่แทน ก่อนที่จะใช้สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าสร้างแรงผลักอนุภาคพลาสม่าให้พุ่งออกไปทางท้ายท่อด้วยความเร็วสูง ที่ได้รับพลังงานมาจากแผงโซลาร์เซลล์อีกทีหนึ่ง ซึ่งจะสร้างแรงขับดันให้ยานตามกฎของนิวตัน
.
ในการทดลองล่าสุดในห้องทดสอบที่จำลองสภาวะสุญญากาศของอวกาศพบว่า เครื่องยนต์ขับดันรุ่นใหม่ล่าสุดนี้สามารถทำระดับพลังงานได้สูงถึง 120 กิโลวัตต์ ซึ่งมากกว่าเครื่องยนต์ขับดันไฟฟ้าที่ใช้อยู่ในยานไซคี (Psyche) ของภารกิจปัจจุบันถึง 25 เท่า โดยในระหว่างการทดสอบตัวเครื่องได้ปลดปล่อยไอพ่นที่ร้อนแรงกว่า 2,800 องศาเซลเซียสออกมา
.
ทีมวิศวกรให้เหตุผลที่เลือกใช้แหล่งเชื้อเพลิงจากลิเธียม ก็เพราะว่าลิเธียมเป็นธาตุที่มีมวลอะตอมต่ำทำให้ได้ความเร็วไอพ่นที่สูงมาก และมีประสิทธิภาพในการสร้างแรงผลักในระดับพลังงานสูงได้ดีกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่นที่เคยใช้มา อีกทั้งเครื่องยนต์ประเภทนี้ช่วยลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ต้องขนไปได้ถึง 90% เมื่อเทียบกับจรวดที่เคยมีมาแบบดั้งเดิม ทำให้ยานมีพื้นที่ขนส่งอุปกรณ์ต่าง ๆ ไปได้มากขึ้น
.
นอกจากนี้นักวิจัยอาวุโสของนาซาระบุว่าความสำเร็จในครั้งนี้เป็นข้อพิสูจน์ครั้งสำคัญที่ยืนยันว่าเราสามารถขยายขนาดของแรงขับดันไฟฟ้าให้มีพลังงานสูงพออสำหรับภารกิจส่งมนุษย์ออกไปนอกวงโคจรของโลกได้จริงในอนาคตอันใกล้นี้
.
News by Peeravut Boonsat, The Space Times
Edited by Chinapong Lienpanich, The Space Times
The Space Times