บทที่8 เทคโนโลยีอวกาศ

      เทคโนโลยีอวกาศ (Technology)        

                     เทคโนโลยีอวกาศ คือการสำรวจสิ่งต่างๆที่อยู่นอกโลกของเราและสำรวจโลกของเราเองด้วย ปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศได้มีการพัฒนาไปเป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับสมัยก่อน ทำให้ได้ความรู้ใหม่ๆมากขึ้น โดยองค์การที่มีส่วนมากในการพัฒนาทางด้านนี้คือองค์การนาซ่าของสหรัฐอเมริกา ได้มีการจัดทำโครงการขึ้นมากมาย ทั้งเพื่อการสำรวจดาวที่ต้องการศึกษาโดยเฉพาะและที่ทำขึ้นเพื่อศึกษาสิ่งต่างๆในจักรวาล การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศนั้นมีทั้งด้านการสื่อสาร ทำให้การสื่อสารในปัจจุบันทำได้อย่างรวดเร็ว  การสำรวจทรัพยากรโลก ทำให้ทราบว่าปัจจุบันนี้โลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง   และการพยากรณ์อากาศก็จะทำให้สามารถเตรียมพร้อมที่จะรับกับสถานการณ์ต่างๆที่อาจจะเกิดขึ้นต่อไปได้

                            

                                 

     กล้องดูดาว (elescope)

            เป็นอุปกรณ์ที่มีความจำเป็นในการดูดาวเป็นอย่างยิ่ง ทำให้เรามองเห็นดวงดาวที่อยู่ไกลเป็นอย่างดี เเบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้

 

1. กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง (Reflect telescope)

 

                    เป็นอุปกรณ์ที่สามารถขยายวัตถุที่อยู่ในระยะไกล เซอร์ ไอเซค นิวตัน เป็นผู้ประดิษซ์กล้องชนิดนี้ เป็นบุคคลแรก บางที่เราก็เรียก กล้องแบบนี้ว่า กล้องแบบนิวโทเนียน ประกอบด้วยกระจกเว้า กระจกระนาบ และ เลนซ์นูน

                    หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดสะท้อนแสงกล้องจะรับแสงที่เข้ามากระทบกับกระจกเว้าที่อยู่ท้ายกล้องที่เราเรียกว่า Primary Mirror แล้วรวมแสง สะท้อนกับกระจกระนาบหรือ ปริซึม เราเรียกว่า Secondary Mirror ที่อยู่กลางลำกล้อง เข้าสู่เลนซ์ตาขยายภาพอีกทีหนึ่ง 

     อัตราขยายของกล้อง = ความยาวโฟกัสของกระจกเว้า / ความโฟกัสของเลนซ์ตา 

           โครงสร้างภายในของกล้องแบบนิวโทเนียน หรือ กล้องแบบสะท้อนแสง

ข้อดีของกล้องชนิดนี้ 

                        1. ใช้กระจกเว้าเป็นตัวรวมแสง ทำให้สามารถสร้างขนาดใหญ่มากๆได้ ซึ่งจะมีราคาถูกกว่าเลนซ์ที่มีขนาดเท่ากัน 

                        2. โดยทั้วไปกล้องชนิดนี้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-6 นิ้วขึ้นไป ทำให้มีการรวมแสงได้มากเหมาะที่จะใช้สังเกตวัตถุระยะไกลๆ เช่น กาแลกซี เนบิวล่า เพราะมีความเข้มแสงน้อยมาก

                        3. ภาพที่ได้จากกล้องแบบสะท้อนแสง จะไม่กลับภาพซ้ายขวาเหมือนกล้องแบบหักเหแสง แต่การมองภาพอาจจะ หัวกลับบ้าง ขึ้นอยู่กับลักษณะการมองจากกล้องเพราะเป็นการมองที่หัวกล้อง ไม่ใช่ที่ท้ายกล้อง เหมือนกล้องแบบหักเหแสง

ข้อเสียของกล้องชนิดนี้ 

                        1. การสร้างนั้นยุ่งยากซับซ้อนมาก 

                         2. มีกระจกบานที่สองสะท้อนภาพอยู่กลางลำกล้อง ทำให้กีดขวางทางเดินของแสง หากเส้นผ่านศูนย์กลาง กล้องเล็กมากๆ ดังนั้นกล้องแบบสะท้อนแสงนี้จะมักมีขนาดใหญ่ ตั้งแต่ 4.5 นิ้วขึ้นไป 

2. กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง (Refract telescope)

 

                        เป็นอุปกรณ์ที่สามารถขยายวัตถุที่อยู่ในระยะไกล กาลิเลโอ เป็นบุคคลแรกที่ประดิษฐกล้องชนิดนี้ขึ้น ประกอบด้วยเลนซ์นูนอย่างน้อยสองชิ้น คือ เลนซ์วัตถุ (Object Lens)เป็นเลนซ์ด้านรับแสงจากวัตถุ ซึ่งจะมีความยาวโฟกัสยาว (Fo) และเลนซ์ตา (Eyepieces) เป็นเลนซ์ที่ติดตาเราเวลามอง ซึ่งมีความยาวโฟกัสสั้น (Fe) กว่าเลนซ์วัตถุมากๆ อัตราการขยายของกล้อง = ความยาวโฟกัสเลนซ์วัตถุ Fo /ความยาวโฟกัสเลนซ์ตา Fe 

หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดหักเหแสง 

                    เลนซ์วัตถุจะรับแสงจากวัตถุที่ระยะไกลๆแล้วจะเกิดภาพที่ตำแหน่งโฟกัส(Fo) เสมอ แล้ว เลนซ์ตัวที่สอง หรือ เลนซ์ตา (Fe) จะขยายภาพจากเลนซ์วัตถุอีกครั้ง ซึ่งต้องปรับระยะของเลนซ์ตา เพื่อให้ภาพจากเลนซ์วัตถุที่ตำแหน่ง Fo อยู่ใกล้กับ โฟกัสของเลนซ์ตา Fe และทำให้เกิดภาพชัดที่สุดโครงสร้างภายในของกล้องแบบหักเหแสง ที่เลนซ์วัตถุมักจะให้เลนซ์สองแบบที่ทำมาจากวัสดุคนละประเภท เพื่อลดอาการคลาดสี

ข้อดีของกล้องแบบหักเหแสง

                1. เป็นกล้องพื้นฐานที่สร้างได้ไม่ยากนัก 

                2. โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยๆจึงมีน้ำหนักเบา

ข้อเสียของกล้องแบบหักเหแสง

                1. เนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อย ทำให้ปริมาณการรับแสงน้อยไม่เหมาะใช้ดูวัตถุไกลๆอย่าง กาแลกซีและเนบิวล่า

                2. ใช้เลนซ์เป็นตัวหักเหแสง ทำให้เกิดการคลาดสีได้หากใช้เลนซ์คุณภาพไม่ดีพอ จึงต้องมีการใช้เลนซ์ หลายชิ้นประกอบกันทำให้มีราคาสูง 

                3. ภาพที่ได้จากกล้องแบบหักเหแสงจะให้ภาพหัวกลับและกลับซ้ายขวา คืออ่านตัวหนังสือไม่ได้นั่นเอง ดังนั้นกล้องแบบนี้จะต้องมี diagonal prism เพื่อช่วยแก้ไขภาพ (ดูเรื่องอุปกรณ์กล้องโทรทรรศน์

3. กล้องโทรทรรศน์แบบผสม (Catadioptic telescope)

 

            เป็นกล้องโทรทรรศน์คุณภาพสูงที่ถูกออกแบบมาให้ใช้หลักของการหักเหและสะท้อนแสงร่วมกัน โดยหลักการโดยรวมแล้ว จะใช้กระจก 2 ชุด สะท้อนแสงกลับ ไป-มา ช่วยให้ลำกล้องสั้น เเละส่วนมากจะสามารถควบคุมระบบได้เเบบดิจิตอล เราจะพบว่า กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่มี ความยาวโฟกัสมาก ดังเช่น กล้องโทรทรรศน์บนหอดูดาวต่างๆๆ มักจะเป็นกล้องชนิดนี้

หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดผสม

กล้องจะรับแสงจากวัตถุที่ระยะไกลๆ ผ่านกระจกด้านหน้า ที่เราเรียกว่า Correcting Plated หรือกระจกสะสมแสง มีลักษณะเป็นเลนซ์เบื้องต้น มากระทบกระจกบานแรกที่ท้ายกล้อง ที่เราเรียกว่า เลนส์หลัก แล้วสะท้อนกลับไปที่กระจกสะสมแสง ซึ่งตรงกลางจะมี เลนส์รอง สะท้อนกลับมาที่ท้ายกล้องเข้าสู่เลนซ์ตาขยายภาพอีกทีหนึ่ง หลักการคล้ายกับกล้องแบบนิวโทเนี่ยน แต่กล้องแบบผสม จะดูภาพจากท้ายกล้อง ไม่ใช่ข้างกล้อง และภาพที่ได้ยังมีการกลับหัวและกลับซ้ายขวา ซึ่งต้องอาศัย diagonal prism ช่วยแก้ไขภาพเหมือนกับกล้องแบบหักเหแสง

                              

                                             
 

                             ดาวเทียม                      

             

                    ดาวเทียมคือ วัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นไปโครจรรอบโลก เพื่อวัตถุประสงค์ทางด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การรายงานสภาพอากาศ หรือเพื่อการลาดตระเวนทางทหาร ดาวเทียมเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ จะทำหน้าที่ในการ สังเกตการณ์สภาพของอวกาศ โลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวอื่นๆ รวมถึงวัตถุประหลาดต่างๆ ในกาแลคซี่ หรือระบบสุริยจักรวาล

           

ส่วนประกอบ

                ดาวเทียมเป็นเครื่องยนต์กลไกที่ซับซ้อนมาก ส่วนประกอบแต่ละส่วนถูกออกแบบอย่างประณีต และมีราคาแพง ดาวเทียมดวงหนึ่งๆ จะต้องทำงาน โดยไม่มีคนควบคุมโคจรด้วยความเร็วที่สูงพอที่จะหนี จากแรงดึงดูดของโลกได้ ผู้สร้างดาวเทียมจะพยายามออกแบบให้ชิ้นส่วนต่างๆ ทำงานได้อย่างประสิทธิภาพที่สุด และราคาไม่แพงมาก ดาวเทียมมีส่วนประกอบมากมาย แต่ละส่วนจะมีระบบควบคุมการทำงานแยกย่อยกันไป ดาวเทียมจะมีอุปกรณ์เพื่อควบคุมให้ระบบต่างๆ ทำงานร่วมกัน ระบบย่อยๆ แต่ละอย่างต่างก็มีหน้าที่การทำงานเฉพาะ เช่น

            1. โครงสร้างดาวเทียม เป็นส่วนประกอบที่สำคัญมาก โครงจะมีน้ำหนักประมาณ 15 - 25% ของน้ำหนักรวม ดังนั้น จึงจำเป็นต้องเลือกวัสดุที่มีน้ำหนักเบา และต้องไม่เกิดการสั่นมากเกินที่กำหนด หากได้รับสัญญาณที่มีความถี่ หรือความสูงของคลื่นมากๆ (amptitude) 

            2. ระบบเครื่องยนต์ ซึ่งเรียกว่า "aerospike" อาศัยหลักการทำงานคล้ายกับเครื่องอัดอากาศ และปล่อยออกทางปลายท่อ ซึ่งระบบดังกล่าวจะทำงานได้ดีในสภาพสูญญากาศ ซึ่งต้องพิจารณาถึงน้ำหนักบรรทุกของดาวเทียมด้วย

            3. ระบบพลังงาน ทำหน้าที่ผลิตพลังงาน และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้าของดาวเทียม โดยมีแผงรับพลังงาน (Solar Cell) ไว้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ให้ดาวเทียม แต่ในบางกรณีอาจใช้พลังงานนิวเคลียร์แทน

            4. ระบบควบคุมและบังคับ ประกอบด้วย คอมพิวเตอร์ที่เก็บรวมรวมข้อมูล และประมวลผลคำสั่งต่างๆ ที่ได้รับจากส่วนควบคุมบนโลก โดยมีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ (Radar System) เพื่อใช้ในการติดต่อสื่อสาร

            5. ระบบสื่อสารและนำทาง มีอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน ซึ่งจะทำงาน โดยแผงวงจรควบคุมอัตโนมัติ

            6. อุปกรณ์ควบคุมระดับความสูง เพื่อรักษาระดับความสูงให้สัมพันธ์กันระหว่างพื้นโลก และดวงอาทิตย์ หรือเพื่อรักษาระดับให้ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้ 

            7. เครื่องมือบอกตำแหน่ง เพื่อกำหนดการเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังมีส่วนย่อยๆ อีกบางส่วนที่จะทำงานหลังจาก ได้รับการกระตุ้นบางอย่าง เช่น ทำงานเมื่อได้รับสัญญาณ สะท้อนจากวัตถุบางชนิด หรือทำงานเมื่อได้รับลำแสงรังสี ฯลฯ

                ชิ้นส่วนต่างๆ ของดาวเทียมได้ถูกทดสอบอย่างละเอียด ส่วนประกอบต่างๆ ถูกออกแบบสร้าง และทดสอบใช้งานอย่างอิสระ ส่วนต่างๆ ได้ถูกนำมาประกอบเข้าด้วยกัน และทดสอบอย่างละเอียดครั้งภายใต้สภาวะที่เสมือนอยู่ในอวกาศก่อนที่มัน จะถูกปล่อยขึ้นไปโคจร ดาวเทียมจำนวนไม่น้อยที่ต้องนำมาปรับปรุงอีกเล็กน้อย ก่อนที่พวกมันจะสามารถทำงานได้ เพราะว่าหากปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรแล้ว เราจะไม่สามารถปรับปรุงอะไรได้ และดาวเทียมต้องทำงานอีกเป็นระยะเวลานาน ดาวเทียมส่วนมากจะถูกนำขึ้นไปพร้อมกันกับจรวด ซึ่งตัวจรวดจะตกลงสู่มหาสมุทรหลังจากที่เชื้อเพลิงหมด

 

ประเภท

                                 ดาวเทียมประเภทต่างๆ แบ่งโดยอาศัยการทำงาน

                                    1. ดาวเทียมสื่อสาร 

                                    2. ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา

                                    3. ดาวเทียมเพื่อการเดินเรือ

                                    4. ดาวเทียมวิทยาศาสตร์

นอกจากนี้ยังมีดาวเทียมเพื่อการศึกษา ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลก

              

            

        

                    จรวดและยานอวกาศ                      

                       อวกาศอยู่สูงเหนือศีรษะขึ้นไปเพียงหนึ่งร้อยกิโลเมตร แต่การที่จะขึ้นไปถึงมิใช่เรื่องง่าย เซอร์ไอแซค นิวตัน นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ผู้คิดค้นทฤษฎีเรื่องแรงโน้มถ่วงของโลกและการเดินทางสู่อวกาศเมื่อสามร้อยปีมาแล้ว ได้อธิบายไว้ว่า หากเราขึ้นไปอยู่บนที่สูง และปล่อยก้อนหินให้หล่นจากมือ ก้อนหินก็จะตกลงสู่พื้นในแนวดิ่ง เมื่อออกแรงขว้างก้อนหินออกไปให้ขนานกับพื้น (ภาพที่ 3) ก้อนหินจะเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้ง (A) เนื่องจากแรงลัพธ์ซึ่งเกิดจากแรงที่เราขว้างและแรงโน้มถ่วงของโลกรวมกัน หากเราออกแรงมากขึ้น วิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุจะโค้งมากขึ้น และก้อนหินจะยิ่งตกไกลขึ้น (B) และหากเราออกแรงมากจนวิถีของวัตถุขนานกับความโค้งของโลก ก้อนหินก็จะไม่ตกสู่พื้นโลกอีก แต่จะโคจรรอบโลกเป็นวงกลม (C) เราเรียกการตกในลักษณะนี้ว่า “การตกอย่างอิสระ” (free fall) และนี่เองคือหลักการส่งยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรรอบโลกหากเราเพิ่มแรงให้กับวัตถุมากขึ้นไปอีก เราจะได้วงโคจรเป็นรูปวงรี (D) และถ้าเราออกแรงขว้างวัตถุไปด้วยความเร็ว 11.2 กิโลเมตรต่อวินาที วัตถุจะไม่หวนกลับคืนอีกแล้ว แต่จะเดินทางออกสู่ห้วงอวกาศ (E) เราเรียกความเร็วนี้ว่า “ความเร็วหลุดพ้น” (escape speed) และนี่คือหลักการส่งยานอวกาศไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น

 

        หมายเหตุ: ในทางปฏิบัติเราไม่สามารถยิงจรวดขึ้นสู่อวกาศในแนวราบได้ เพราะโลกมีบรรยากาศห่อหุ้มอยู่ ความหนาแน่นของอากาศจะต้านทานให้จรวดเคลื่อนที่ช้าลงและตกลงเสียก่อน ดังนั้นเราจึงส่งจรวดขึ้นสู่ท้องฟ้าในแนวดิ่ง แล้วค่อยปรับวิถีให้โค้งขนานกับผิวโลก เมื่ออยู่เหนือชั้นบรรยากาศในภายหลังจรวด (Rocket)เมื่อพูดถึงจรวด เราหมายถึงอุปกรณ์สำหรับสร้างแรงขับดันเท่านั้น หน้าที่ของจรวดคือ การนำยานอวกาศ ดาวเทียม หรืออุปกรณ์ประเภทอื่นขึ้นสู่อวกาศ แรงโน้มถ่วง (Gravity) ของโลก ณ พื้นผิวโลกมีความเร่งเท่ากับ 9.8 เมตร/วินาที 2 ดังนั้นจรวดจะต้องมีแรงขับเคลื่อนสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก

จรวดทำงานตามกฎของนิวตัน 

ข้อที่ 3 “แรงกริยา = แรงปฏิกิริยา” จรวดปล่อยก๊าซร้อนออกทางท่อท้าย (แรงกริยา) ทำให้จรวดเคลื่อนที่ไปข้างหน้า (แรงปฏิกิริยา)

 

                เราแบ่งประเภทของจรวดตามชนิดของเชื้อเพลิงออกเป็น 2 ประเภท คือ

            -จรวดเชื้อเพลิงแข็ง มีโครงสร้างไม่สลับซับซ้อน แต่เมื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นแล้ว ไม่สามารถหยุดได้

            -จรวดเชื้อเพลิงเหลว มีโครงสร้างสลับซับซ้อน เพราะต้องมีถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว และออกซิเจนเหลว (เพื่อช่วยให้เกิดการสันดาป) ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และยังต้องมีท่อและปั๊มเพื่อลำเลียงเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ จรวดเชื้อเพลิงเหลวมีข้อดีคือ สามารถควบคุมปริมาณการเผาไหม้ และปรับทิศทางของกระแสก๊าซได้

 

จรวดหลายตอน

          การนำจรวดขึ้นสู่อวกาศนั้นจะต้องทำการเผาไหม้เชื้อเพลิงจำนวนมาก เพื่อให้เกิดความเร่งมากกว่า 9.8 เมตร/วินาที2 หลายเท่า ดังนั้นจึงมีการออกแบบถังเชื้อเพลิงเป็นตอนๆ เราเรียกจรวดประเภทนี้ว่า “จรวดหลายตอน” (Multistage rocket) เมื่อเชื้อเพลิงตอนใดหมด ก็จะปลดตอนนั้นทิ้ง เพื่อเพิ่มแรงขับดัน (Force) โดยการลดมวล (mass) เพื่อให้จรวดมีความเร่งมากขึ้น (กฎของนิวตัน ข้อที่ 2: ความเร่ง = แรง / มวล)ความแตกต่างระหว่างเครื่องบินไอพ่น และจรวด         เครื่องยนต์ของเครื่องบินไอพ่นดูดอากาศภายนอกเข้ามาอัดแน่น และทำการสันดาป (เผาไหม้) ทำให้เกิดแรงดันไปข้างหน้า จนปีกสามารถสร้างแรงยก (ความดันอากาศบนปีกน้อยกว่าความดันอากาศใต้ปีก) ทำให้เครื่องลอยขึ้นได้ ส่วนจรวดบรรจุเชื้อเพลิงและออกซิเจนไว้ภายใน เมื่อทำการสันดาปจะปล่อยก๊าซร้อนพุ่งออกมา ดันให้จรวดพุ่งไปในทิศตรงกันข้ามจรวดไม่ต้องอาศัยอากาศภายนอก มันจึงเดินทางในอวกาศได้ ส่วนเครื่องบินต้องอาศัยอากาศทั้งในการสร้างแรงยก และการเผาไหม้

             

                                   

ระบบการขนส่งอวกาศ

ระบบขนส่งอวกาศประกอบด้วยส่วนประกอบใหญ่ ๆ   3   ส่วน คือ
         1.   ยานขนส่งอวกาศ
         2.   ถังเชื้อเพลิงภายนอก
         3.   จรวดเขื้อเพลิง

ขั้นตอนการบินของยานขนส่งอากาศมีดังนี้
         1.   ใช้จรวดขับดันเชื้อเพลิงแข็ง   2   ลำเป็นพลังงานในการส่งยานขนส่งอากาศขึ้นจากฐาน
         2.   เมื่อจรวดขับดันใช้เชื้อเพลิงหมดแล้วจะแยกตัวออกและตกลงสู่พื้นน้ำ และใช้ร่มชูชีพเพื่อนำจรวดขับดันนี้  นำกลับไปยังฐานส่งจรวด เพื่อซ่อมแซมแก้ไขใช้ในโอกาสต่อไป 

        3.   ยานขนส่งอากาศคงเคลื่อนที่สูงขึ้นต่อไป   โดยเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลวบรรจุในถังเชื้อเพลิงภายนอกให้กับเครื่องยนต์ จรวด 3 เครื่อง
        4.   ถังเชื้อเพลิงภายนอกจะหลุดออกก่อนที่ยานขนส่งอวกาศจะไปถึงวงโคจรรอบโลก และถูกเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศ ไม่มีการนำกลับมาใช้งานอีกต่อไป

สภาพไร้น้ำหนัก 

สำหรับ คนที่อยู่ในดาวเทียมที่กำลังโคจรรอบโลกอยู่ จะไม่รู้สึกว่ามีน้ำหนักเลย ทั้งนี้ในการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับตัวดาวเทียม ทุกสิ่งทุกอย่างปรากฏเสมือนลอยอยู่ในดาวเทียมได้โดยไม่ตก เช่น เวลาเทน้ำออกจากแก้ว น้ำก็ลอยเป็นก้อนกลมอยู่ (เป็นทรงกลมจากความตึงผิว) ความจริงทุกสิ่งทุกอย่างในดาวเทียมเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้งอย่างเดียวกับดาว เทียม สิ่งที่เกิดขึ้นเรียกว่าสภาพไร้น้ำหนัก (weightlessness) 

การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศ

1.ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา

ดาว เทียมอุตุนิยมวิทยาเป็นเครื่องมือที่มีความสำคัญสำหรับกิจการอุตุนิยมวิทยา สามารถใช้สังเกตพื้นที่บนพื้นผิวโลกได้หลายบริเวณ รวมทั้งได้รับรู้ข้อมูลอย่างต่อเนื่องจากทั่วทั้งโลก ดังนั้น ภาพถ่ายที่ได้จากดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา เป็นข้อมูลที่สำคัญอย่างหนึ่งสำหรับนักพยากรณ์อากาศ ทำให้สามารถติดตามและ วิเคราะห์ลักษณะอากาศที่เกิดขึ้นในขณะนั้น ๆ โดยเฉพาะในพื้นที่ที่เครื่องมืออื่น ๆ มีข้อจำกัด หรือในมหาสมุทร เช่น ลักษณะของพายุหมุนเขตร้อน เป็นต้น ดังนั้นภาพจากดาวเทียมจึงเป็นเครื่องมือสำหรับติดตามลักษณะอากาศร้ายเพื่อ การเตือนภัยได้ดีที่สุดอย่างหนึ่ง นักอุตุนิยมวิทยาสามารถรับรู้ข้อมูลสภาพอากาศในช่วง 50 กิโลเมตร หรือมากกว่าทั่วทั้งโลกได้จากภาพจากดาวเทียม สามารถมองเห็นสภาพอากาศในมุมมองที่สูง และลำดับการเคลื่อนตัวของพายุบนจอคอมพิวเตอร์ได้ ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาดวงแรกเป็นของประเทศสหรัฐอเมริกา ชื่อ TIROS 1 (Television and Infrared Observation Satellite) ขึ้นสู่อวกาศ เมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ 2503 

2.ดาวเทียมสำรวจทรัพยากร

การ ใช้ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรและสภาพแวดล้อมของโลก เป็นการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีการถ่ายภาพ และโทรคมนาคม โดยการทำงานของดาวเทียมสำรวจทรัพยากรจะใช้หลักการ สำรวจข้อมูลจากระยะไกล

หลักการที่สำคัญของดาวเทียมสำรวจทรัพยากร คือ Remote Sensing โดย ใช้คลื่นแสงที่เป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า (EME : Electro - Magnetic Energy) ทำหน้าที่เสมือนสื่อกลางส่งผ่านระหว่างวัตถุเป้าหมาย และอุปกรณ์บันทึกข้อมูล อุปกรณ์ถ่ายถาพที่ติดตั้งอยู่บนดาวเทียม มักจะได้รับการออกแบบให้มีความสามารถถ่ายภาพ และมีความหลากหลายในรายละเอียดของภาพได้อย่างเหมาะสม เพื่อประโยชน์ในการจำแนกประเภททรัพยากรที่สำคัญๆ

ดาวเทียมสื่อสารเป็น ดาวเทียมที่ต้องทำงานอยู่ตลอดเวลา เรียกได้ว่าทำงานตลอด 24 ชม. ไม่มีวันหยุด เพื่อที่จะเชื่อมโยงเครือข่ายการสื่อสารของโลกเข้าไว้ด้วยกัน นับตั้งแต่ NASA ส่งดาวเทียมสื่อสารเข้าสู่วงโคจรไป จนปัจจุบันมีบริษัทเอกชนจำนวนมากที่เข้ามาบุกเบิกธุรกิจ และทำกำไรมหาศาล จากประโยชน์ต่างๆ ที่ได้จากดาวเทียม

ตัวอย่างดาวเทียมสื่อสาร

        ดาว เทียม Thaicom 3 เป็นดาวเทียมสื่อสารอีกดวงหนึ่งของประเทศไทย ถูกส่งขึ้นไปโคจรในปี พ.ศ. 2540 เพื่อให้บริการทางด้านการสื่อสาร มีรัศมีการให้บริการครอบคลุมทั่วทั้ง 4 ทวีป

ดาวเทียมสำรวจทรัพยากร


3. ดาวเทียมสังเกตการณ์ดาราศาสตร์

ดาวเทียมสังเกตการณ์ดาราศาสตร์   เป็นดาวเทียมที่มีกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ดาราศาสตร์สำหรับศึกษาวัตถุบนท้องฟ้า  ดาวเทียมแบบนี้มีทั้งประเภทโคจรรอบโลก และประเภทโคจรผ่านไปใกล้ดาวเคราะห์ หรือลงสำรวจดาวเคราะห์ ซึ่งเรียกอีกชื่อหนึ่งว่ายานอวกาศ  เช่น ยานอวกาศวอยเอเจอร์

ยานอวกาศวอยเอเจอร็

 4.ดาวเทียมสื่อสาร
       ดาวเทียมสื่อสารเมื่อถูกส่งเข้าสู่วงโคจร มันก็พร้อมที่จะทำงานได้ทันที มันจุส่งสัญญาณไปยังสถานีภาคพื้นดิน สถานีภาคพื้นดินจะรับสัญญาณโดยใช้อุปกรณ์ ที่เรียกว่า "Transponder" ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่พักสัญญาณ แล้วกระจายสัญญาณไปยังจุดรับสัญญาณต่างๆ บนพื้นโลก ดาวเทียมสื่สารสามารถส่งผ่านสัญญาณโทรศัพท์ ข้อมูลต่างๆ รวมถึงสัญญาณภาพโทรทัศน์ได้ไปยังทุกหนทุกแห่ง
ประโยชน์ที่ได้รับ
        ด้านการติดต่อสื่อสารโทรคมนาคมทางด้านต่างๆ เช่น ทางด้านสัญญาณโทรทัศน์ สัญญาณโทรศัพท์ ข้อมูลคอมพิวเตอร์
        ดาวเทียม Thaicom 1 และ 2 เป็นดาวเทียมสื่อสารชุดแรกของประเทศไทย ถูกส่งขึ้นไปโคจรในปี พ.ศ. 2536 และ 2537 ตามลำดับ เพื่อให้บริการทางด้านการสื่อสารมีรัศมีการให้ บริการครอบคลุมทั่วทั้งประเทศไทย และภูมิภาคใกล้เคียง

5.กล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (อังกฤษ: Hubble Space Telescope) คือ กล้องโทรทรรศน์ในวงโคจรของโลกที่กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรีนำส่งขึ้นสู่วงโคจร เมื่อเดือนเมษายน ค.ศ. 1990 ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ เอ็ดวิน ฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไม่ได้เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวแรกของโลก แต่มันเป็นหนึ่งในเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์การ ศึกษาดาราศาสตร์ที่ทำให้นักดาราศาสตร์ค้นพบปรากฏการณ์สำคัญต่าง ๆ อย่างมากมาย กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลเกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่างองค์การนาซาและองค์การ อวกาศยุโรป โดยเป็นหนึ่งในโครงการหอดูดาวเอกขององค์การนาซาที่ประกอบด้วย กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องรังสีแกมมาคอมป์ตัน กล้องรังสีเอกซ์จันทรา และกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์

การ ที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลลอยอยู่นอกชั้นบรรยากาศของโลกทำให้มันมีข้อ ได้เปรียบเหนือกว่ากล้องโทรทรรศน์ที่อยู่บนพื้นโลก นั่นคือภาพไม่ถูกรบกวนจากชั้นบรรยากาศ ไม่มีแสงพื้นหลังท้องฟ้า และสามารถสังเกตการณ์คลื่นอัลตราไวโอเลตได้โดยไม่ถูกรบกวนจากชั้นโอโซนบนโลก ตัวอย่างเช่น ภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิลที่ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล คือภาพถ่ายวัตถุในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยมีมา

โครงการ ก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเริ่มต้นมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1923 กล้องฮับเบิลได้รับอนุมัติทุนสร้างในช่วงปี ค.ศ. 1970 แต่เริ่มสร้างได้ในปี ค.ศ. 1983 การสร้างกล้องฮับเบิลเป็นไปอย่างล่าช้าเนื่องด้วยปัญหาด้านงบประมาณ ปัญหาด้านเทคนิค และจากอุบัติเหตุกระสวยอวกาศแชลเลนเจอร์ กล้องได้ขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 1990 แต่หลังจากที่มีการส่งกล้องฮับเบิลขึ้นสู่อวกาศไม่นานก็พบว่ากระจกหลักมี ความคลาดทรงกลมอันเกิดจากปัญหาการควบคุมคุณภาพในการผลิต ทำให้ภาพถ่ายที่ได้สูญเสียคุณภาพไปอย่างมาก ภายหลังจากการซ่อมแซมในปี ค.ศ. 1993 กล้องก็กลับมามีคุณภาพเหมือนดังที่ตั้งใจไว้ และกลายเป็นเครื่องมือในการวิจัยที่สำคัญและเป็นเสมือนฝ่ายประชาสัมพันธ์ ของวงการดาราศาสตร์

กล้อง ฮับเบิลเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวเดียวที่ถูกออกแบบมาให้นักบินอวกาศสามารถ เข้าไปซ่อมแซมในอวกาศได้ จนถึงวันนี้มีภารกิจซ่อมบำรุงทั้งหมดสี่ภารกิจและกำลังจะมีภารกิจที่ห้าในปี ค.ศ. 2009 เป็นภารกิจสุดท้าย ภารกิจที่ 1 คือการซ่อมแซมปัญหาด้านภาพในปี ค.ศ. 1993 ภารกิจที่ 2 คือการติดตั้งเครื่องมือสองชิ้นใหม่ในปี ค.ศ. 1997 ภารกิจที่ 3 แบ่งเป็นสองภารกิจย่อยได้แก่ ภารกิจ 3A เป็นการซ่อมแซมเร่งด่วนในปี ค.ศ. 1999 และภารกิจ 3B เป็นการติดตั้งกล้องสำรวจขั้นสูงในเดือนมีนาคม ค.ศ. 2002 อย่างไรก็ตาม หลังจากเกิดโศกนาฏกรรมกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี ค.ศ. 2003 ภารกิจซ่อมบำรุงที่ห้าซึ่งมีกำหนดการในปี ค.ศ. 2004 ก็ถูกยกเลิกไปเพราะเรื่องความปลอดภัย นาซาเห็นว่าภารกิจที่ต้องใช้คนนั้นอันตรายเกินไป แต่ก็ได้ทบทวนเรื่องนี้อีกครั้ง และในวันที่ 31 ตุลาคม ค.ศ. 2006 ไมค์ กริฟฟิน ผู้บริหารของนาซาจึงเปิดไฟเขียวให้กับภารกิจซ่อมบำรุงฮับเบิลครั้งสุดท้าย โดยจะใช้กระสวยอวกาศแอตแลนติสขนส่งลูกเรือ ภารกิจนี้มีกำหนดการในเดือนตุลาคม ค.ศ. 2008 ทว่าในเดือนกันยายน ค.ศ. 2008 มีการตรวจพบข้อผิดพลาดบางประการกับตัวกล้อง ทำให้ต้องเลื่อนกำหนดการซ่อมบำรุงออกไปเป็นเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2009เพื่อเตรียมการซ่อมแซมเพิ่มเติม กระสวยอวกาศแอตแลนติสนำยานซ่อมบำรุงขึ้นปฏิบัติการครั้งสุดท้ายเมื่อ 11 พฤษภาคม ค.ศ. 2009 เพื่อทำการซ่อมแซมและติตตั้งอุปกรณ์ใหม่เพิ่มเติม ซึ่งถ้าทุกอย่างเป็นไปตามแผน กล้องฮับเบิลจะกลับมาใช้งานได้ตามปกติอีกครั้งในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009

การ ซ่อมครั้งนี้จะทำให้กล้องฮับเบิลสามารถใช้งานได้อย่างน้อยจนถึงปี 2014 ซึ่งเป็นปีที่จะมีการส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์เพื่อใช้งานแทนต่อไป กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ มีความสามารถสูงกว่ากล้องฮับเบิลมาก แต่มันจะใช้สำรวจคลื่นช่วงอินฟราเรดเท่านั้น และไม่สามารถทดแทนความสามารถในการสังเกตสเปกตรัมในช่วงที่ตามองเห็นและช่วง อัลตราไวโอเลตของฮับเบิลได้

กล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล