เมื่ออวกาศยานโคจรรอบความว่างเปล่า (ตอนที่ 1 วงโคจรรอบจุดสมมติ)

0
367

รูปแบบการโคจรของวัตถุที่เรารับรู้ในปัจจุบัน มักจะเป็นการโคจรของวัตถุรอบวัตถุหนึ่งที่ใหญ่กว่าเช่น การโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ หรือการโคจรของอวกาศยานรอบเทหวัตถุ เช่น การโคจรรอบดาวเสาร์ของอวกาศยาน Juno ตั้งแต่ปี ค.ศ.2016 แม้กระทั่งดาวเทียม Theos-1 ของไทยที่ทำการโคจรรอบโลกระดับต่ำ ต่างมีรูปแบบและลักษณะการคำนวณเดียวกันจากวิชา Orbital Mechanics ที่อธิบายถึงการคำนวณพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ระหว่างวัตถุที่ส่งผลต่อรูปแบบวงโคจร โดยแรงโน้มถ่วง คือ ปัจจัยที่สำคัญอันมีผลต่อการทำวงโคจรของวัตถุ เพราะถ้าไม่มีแรงโน้มถ่วงแล้ว เราจะไม่สามารถสร้างวงโคจรได้เลย เพราะทิศทางการเคลื่อนที่ของการโคจรจะหลุดออกไปจากวงโคจรรอบโลกและตรงไปในทิศทางนั้นต่อไป

ลักษณะแรงโน้มถ่วงโลกกระทำกับอวกาศยานเมื่อเคลื่อนที่โคจรรอบโลก

แรงโน้มถ่วงในการคำนวณของ Orbital Mechanics พิจารณาจากการคำนึงผลกระทบของแรงที่กระทำระหว่างวัตถุ โดยปกติแล้วการคำนวณของอวกาศยานที่โคจรรอบโลกหรือเทหวัตถุใดๆ ในอุดมคติมักใช้หลักการ Two-bodies Problem ซึ่งเป็นปัญหาที่ใช้คำนวณเพียงผลกระทบจากวัตถุกับเทหวัตถุเท่านั้น แต่ในความเป็นจริง นอกจากอวกาศยานจะโคจรรอบดาวเคราะห์เช่นโลกแล้ว ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์ด้วย ทำให้ผลกระทบของวงโคจรรอบโลกก็สามารถมาจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ได้ไม่มากก็น้อย แต่เมื่อมองออกจากวงโคจรรอบโลกแล้วอาจจะมีผลกระทบมากกว่านั้น

ภาพจำลองจุด Lagrange Point ของโลกกับดวงอาทิตย์

เนื่องจากดาวฤกษ์และดาวเคราะห์มักมีที่ขนาดใหญ่มาก ทำให้แรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุทั้งสองรวมกับแรงที่เกิดจากการโคจร ทำการสมดุลเกิดบริเวณที่มีการดึงดูดและการผลัก บริเวณเหล่านั้นจะมีจุดศูนย์กลางของแรง เรียกจุดนั้นว่า จุดลากรางจ์ (Language Point) ถูกคิดค้นในปี ค.ศ.1772 และถูกตั้งชื่อขึ้นตามนามสกุลของ Josephy-Louis Lagrange นักคณิตศาสตร์ที่รวบรวมแนวคิดนี้ จุดลากรางจ์เกิดจากการคำนวณตามหลักการ General Three-bodies Problem เป็นการคำนวณโดยคำนึงผลกระทบของแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ที่มีผลต่อการเดินทางของวัตถุ ซึ่งจะมีทั้งหมด 5 จุดด้วยกัน แต่ละจุดมีลักษณะที่โดดเด่นตามตำแหน่งที่ได้รับผลกระทบของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ ความโดดเด่นเหล่านี้ทำให้ถูกเลือกใช้เป็นวงโคจรของภารกิจการสำรวจหลายภารกิจซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป

กล้องโทรทัศน์ James Webb หนึ่งในอวกาศยานที่จะใช้จุดลากรางจ์ทำวงโคจร

แต่ละตอนต่อไปจะกล่าวถึงจุดลากราง์แต่ละจุดที่ใช้ทำวงโคจรตั้งแต่ L1 ถึง L5 (ตำแหน่งจุดตามภาพด้านบน) อธิบายในเรื่องจุดเด่น ภารกิจที่ผ่านมาและประโยชน์ที่ได้ รวมถึงภารกิจในอนาคต ซึ่งเป็นความน่าทึ่งและความท้าทายของทีมวิศวกรที่มีการคำนวณอย่างซับซ้อนในด้านการนำส่งและการรักษาเสถียรภาพของวงโคจร ดังนั้นโปรดติดตามตอนต่อไป

 

ที่มา:
https://solarsystem.nasa.gov/resources/754/what-is-a-lagrange-point/
https://www.space.com/jwst-universe-best-kept-secrets

Previous articleสาธารณรัฐเกาหลีลงทุนการป้องกันด้านอวกาศ 13.6 พันล้านเหรียญดอลลาร์
Next articleกองทัพอวกาศสหรัฐสนับสนุนการกำจัดขยะอวกาศ
Technologist, Content creator

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here