จรวดรุ่นใหม่ของ SpaceX เดินทางระหว่างทวีป จนถึงระหว่างดวงดาว

Written by Rockets, SpaceX

เดินทางจากโลกสู่โลก โลกสู่สถานีอวกาศ โลกสู่ดวงจันทร์ และโลกสู่ดาวอังคารด้วยยานอวกาศรุ่นเดียวกัน แผนการใหม่ของ SpaceX ที่จะช่วยให้อวกาศใกล้ตัวมากขึ้น

หนึ่งปีก่อนหน้านี้ เป็นครั้งแรกที่ SpaceX เผย แผนการเดินทางไปดาวอังคาร ด้วยระบบการขนส่งระหว่างดาวชื่อ ITS หรือ Interplanetary Transportation System ส่วนประกอบหลักของมันคือยาน BFR – Big Falcon Rocket ที่มาพร้อมเครื่องยนต์ Raptor Engine มากถึง 42 ตัว ให้แรงยกทั้งหมด “หนึ่งร้อยยี่สิบหกล้านนิวตั้น” ซึ่งเทียบเท่ากับจรวด Falcon 9 มากถึง 16 ตัว บรรทุกผู้โดยสารกว่า 200 คนเดินทางไปยังดาวอังคารและดาวอื่น ๆ ในระบบสุริยะจักรวาล

แต่วันนี้ในงาน International Astronautical Congress ที่ในปีนี้จัดขึ้นที่ประเทศออสเตรเลีย Elon Musk ได้ขึ้น Keynote มาอัพเดทแผนการดังกล่าวโดยมีการกล่าวถึง 4 โครงการหลักได้แก่

  • Moon Base การนำคนไปยังดวงจันทร์
  • การตั้งถิ่นฐานที่ดาวอังคาร
  • การใช้ BFR เดินทางสู่สถานีอวกาศนานชาติ
  • Earth to Earth โครงการบริการขนส่งคนข้ามทวีปภายในเวลาไม่กี่นาทีด้วยจรวด

จรวดรุ่นที่ใช้จะเป็นรุ่นที่ย่อส่วนลงเล็กน้อยของจรวด BFR ซึ่งเปลี่ยนจากเครื่องยนต์ 42 ตัวเป็น 31 ตัว ซึ่ง Elon Musk ได้บอกว่ามีความสามารถเพียงพอที่จะใช้ในการส่งคนไปดวงจันทร์เพื่อสร้างฐานดวงจันทร์, ใช้ในการปล่อยดาวเทียมขนาดใหญ่ หรือแม้กระทั่งส่งเสบียงและขนของขึ้นไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ

ภาพจำลองยานขณะทำการปล่อยดาวเทียม ที่มา – SpaceX

สำหรับการใช้ปล่อยดาวเทียมนั้น Elon Musk บอกว่าเจ้ายานตัวนี้สามารถใช้ในการปล่อยดาวเทียมที่มีขนาดใหญ่ 9 เมตรได้แบบสบาย ๆ นั่นหมายความว่าเราอาจจะไม่จำเป็นต้องออกแบบดาวเทียมให้มีขนาดเล็กเพียงพอที่จะใส่เข้าไปในจรวดได้อีกแล้ว ทำให้เราสามารถกลับไปปล่อยยานอวกาศหรือดาวเทียมขนาดใหญ่ที่เมื่อก่อนจำเป็นต้องใช้กระสวยอวกาศในการปล่อยเท่านั้น (เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble) นอกจากการปล่อยแล้วเรายังสามารถนำมันมา “เก็บขยะอวกาศ” ก็ได้

สรุปแล้ว BFR คืออะไร

สรุปแล้วนั้น BFR คือจรวดอเนกประสงค์ที่จะเป็นยานอวกาศพาคนไปได้ ณ จุดต่าง ๆ บนโลก, สถานีอวกาศ, ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ที่ห่างไกลออกไป หน้าที่ของ BFR ก็จะคล้าย ๆ กับกระสวยอวกาศแต่มีเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยกว่าหลายสิบหรือหลายร้อยปีเลยทีเดียว เนื่องจากมันจะสามารถบินขึ้นจากที่ไหนก็ได้บนโลก และลงจอด ณ จุดไหนก็ได้บนโลกที่มีอุปกรณ์รองรับ ในวิดีโอ SpaceX ได้แสดงภาพจรวด BFR ที่ถูกปล่อยขึ้นจากฐานปล่อยกลางน้ำ และลงจอดบนฐานปล่อยกลางน้ำเช่นเดียวกัน

ชื่อของ BFR นั้นจริง ๆ แล้วมาจากคำว่า Big Falcon Rocket แต่ถูกพูดเล่นให้กลายเป็นคำว่า Big Fucking Rocket หรือ “จรวดใหญ่เหี้ย ๆ” นั่นเอง สำหรับ BFR นั้นมีการพูดถึงมันมาตั้งแต่ช่วงที่ SpaceX กำลังทดสอบจรวด Falcon 9 ได้มีข่าวว่า SpaceX กำลังออกแบบระบบการขนส่งที่ใช้จรวดขนาดใหญ่กว่า Falcon 9 และ Falcon Heavy อยู่ ซึ่งแผนนั้นก็ค่อย ๆ เป็นรูปเป็นร่างขึ้นมาตามลำดับ

จุดคนได้มากพอกับเครื่องบินโดยสาร

ปัจจุบันยานอวกาศที่ใหญ่ที่สุดที่เราเคยสร้างขึ้นมาก็คือกระสวยอวกาศ ที่มีพื้นที่มากที่สุดแล้วเมื่อเทียบกับยานรุ่นอื่น ๆ อย่างไรก็ตามมันได้ถูกปลดประจำการไปในปี 2011 ทำให้ตอนนี้เราเหลือเพียงแค่ยานอวกาศในรูปแบบ “แคปซูล” ซึ่งจุคนได้ไม่เกิน 3 คน แม้ว่า SpaceX กำลังทำการทดสอบยาน Dragon 2 ที่ถูกออกแบบมาให้จุคนได้มากถึง 7 คน แต่มันก็ยังไม่สามารถตอบโจทย์การเดินทางเพื่อสร้างอาณานิคมบนดาวดวงอื่นได้อยู่ดี

สำหรับในด้านของตัวยานรุ่นใหม่นี้จะมีความสูง 106 เมตร ประกอบไปด้วย 2 ส่วน คือส่วน จรวดบูสเตอร์ และส่วน ตัวยาน ตัวจรวดบูสเตอร์มีเครื่องยนต์ Raptor Engine จำนวน 31 ตัว หน้าที่ของมันคือนำพายานอวกาศสูง 48 เมตร ซึ่งแน่นอนว่าเป็นยานอวกาศที่ใหญ่ที่สุดที่เคยสร้างขึ้นมาบนโลก เฉพาะแค่เชื้อเพลิงบนยานก็หนักถึง 1,100 ตันแล้ว

โครงสร้างของส่วนบนของยาน ที่มา – SpaceX

ส่วนด้านบนของจรวดคือส่วนที่ใช้ในการขนส่งและอยู่อาศัย ขนาดความจุของมันเปรียบเทียบได้ว่าใหญ่กว่าภายในเครื่องบินโดยสาร A380 ซะอีก ภายในนั้นจะมีห้องย่อยทั้งหมด 40 ห้อง (5-6 คนต่อหนึ่งห้อง) ทำให้จุคนได้เกิน 100 คน พร้อมกับพื้นที่ส่วนกลางไว้สำหรับพบปะพูดคุยและทำกิจกรรมร่วมกัน

ความอเนกประสงค์และต้นทุนที่ต่ำ

จริง ๆ แล้ววัตถุประสงค์หลักของการออกแบบ BFR เกี่ยวกับเรื่องของต้นทุนและการใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ เช่นเดียวกับแนวคิดทั่วไปของการผลิตสินค้า การลดต้นทุนที่ดีคือการลด Fragmentation ของตัว Product ซึ่ง SpaceX ก็เลือกที่จะลด Fragmentation ซึ่งก็คือรุ่นต่าง ๆ ของยานลง จากเดิมที่จะส่งคนไปยังสถานีอวกาศต้องใช้ยาน Dragon 2 หรือจะไปดาวอังคารต้องใช้ BFR รุ่นเดิมที่เปิดตัวไปเมื่อปีที่แล้ว หรือจะส่งดาวเทียมขนาดใหญ่ หรือส่งคนไปดวงจันทร์ต้องใช้จรวด Falcon Heavy สิ่งเหล่านี้ SpaceX มองว่าเป็นการไม่จำเป็น หากเราสามารถมีจรวดเพียงรุ่นเดียวที่พร้อมตอบโจทย์การทำภารกิจเหล่านี้ได้

ภาพจำลองเมื่อ BFR ทำการเชื่อมต่อกับสถานีอวกาศนานาชาติ ซึ่งตัวมันเองนั้นมีขนาดใหญ่กว่าสถานีอวกาศซะอีก ที่มา – SpaceX

จรวด BFR ที่ไปลงจอดบนดวงจันทร์เพื่อสร้างฐานบนดวงจันทร์ ที่มา – SpaceX

นอกจากจำนวนรุ่นของยานแล้วการที่มียานแบบเดียวใช้ทุกภารกิจยังช่วยลดต้นทุนด้านการออกแบบวงโคจรและการจัดการด้วย หากยังจำกันได้เมื่อปีที่แล้ว นอกจากส่วนบนของยานที่มีคนนั่ง SpaceX ยังออกแบบสิ่งที่เรียกว่า In-orbit-refueling คือการเติมเชื้อเพลิงด้วยการส่งยานขนาดเดียวกันอีกลำ (ที่ภายในบรรทุกเชื้อเพลิงเต็มอัตรา) มาเติมเชื้อเพลิงให้กับยานโดยสารได้

สิ่งเหล่านี้ช่วยให้ SpaceX สามารถส่ง BFR ไปลงจอดบนดวงจันทร์และบินกลับมา พร้อมกับผู้โดยสารจำนวน 100 คนได้แบบสบาย ๆ ภายในการเดินทางเที่ยวเดียว ไม่จำเป็นต้องแยกส่วนยานหลาย ๆ ส่วนเพื่อทำการลงจอดเหมือนในอดีตอีกแล้ว

ก้าวสู่ดาวอังคารที่ชัดเจนยิ่งขึ้น

SpaceX เพิ่งจะยกเลิกโครงการ Red Dragon หรือการส่งยาน Dragon ไปยังดาวอังคารในปี 2018 ด้วยจรวด Falcon Heavy แต่ Elon Musk ก็บอกว่าในปี 2022 นั้น ยาน BFR รุ่นแรก ๆ จะต้องลงไปแตะยังพื้นผิวของดาวอังคารแน่นอน

การเดินทางไปยังดาวอังคารจะใช้แผนเดิมคล้ายกับโครงการ ITS ที่ SpaceX เปิดตัวไปเมื่อปีที่แล้ว ยานจำนวน 2 ลำจะถูกส่งขึ้นไปบนวงโคจรของโลก ยานสำหรับโดยสารและยานเชื้อเพลิง ยานเชื้อเพลิงจะเข้าเทียบกับยานโดยสารและส่งถ่ายเชื้อเพลิงเพื่อการทำภารกิจ จากนั้นยานโดยสารจะเดินทางจากโลกสู่ดาวอังคารโดยใช้เวลาประมาณ 3-6 เดือนขึ้นอยู่กับการออกแบบวงโคจรและระยะห่างระหว่างโลกกับดาวอังคารในขณะนั้น

จรวด BFR ขณะทำการลงจอดบนดาวอังคาร ที่มา – SpaceX

หลังจากที่เดินทางถึงดาวอังคาร มันจะลงจอดอย่างแม่นยำ โดยยาน 2 ลำแรกที่จะเดินทางไปถึงจะบรรทุกอุปกรณ์สำคัญ ๆ ที่จำเป็นต้องใช้ เช่นเครื่องกำเหนิดไฟฟ้า อุปกรณ์สำหรับดำรงชีพ อุปกรณ์สำหรับการทำเหมืองบนดาวอังคารเพื่อผลิตเชื้อเพลิงไว้สำหรับใช้ในภารกิจ Elon Musk ตั้งใจจะนำยาน 2 ลำลงจอดบนดาวอังคารในปี 2022 ซึ่ง ณ ตอนนั้น เราน่าจะมีข้อมูลเกี่ยวกับดาวอังคารมากพอสมควรแล้ว

ในปี 2024 จะมีการส่งทั้งยานขนสิ่งของและคนกลุ่มแรกจะเดินทางไปยังดาวอังคารจำนวน 4 ลำ ประกอบไปด้วยยานขนส่งสิ่งของจำนวน 2 ลำ และยานสำหรับขนส่งคนอีก 2 ลำ พวกเขาจะเข้าไปติดตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ เพื่อเป็นโครงสร้างพื้นฐานให้กับภารกิจในอนาคต และสร้างฐานต่าง ๆ

ฐานบนดาวอังคารที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ที่มา – SpaceX

ท้ายที่สุดแล้วฐานบนดาวอังคารจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ และรองรับผู้อยู่อาศัยมากขึ้นเรื่อย ๆ พลังงานไฟฟ้าจะได้มาจากฟาร์ม Solar Arrays ขนาดใหญ่ ส่วนเชื้อเพลิงสำหรับจรวดในการบินไปกลับจะได้มาจากการใช้กระบวนการทางเคมีในการสังเคราะห์ออกซิเจนและมีเทน ซึ่งเป็นสองเชื้อเพลิงสำคัญที่เครื่องยนต์ Raptor Engine ของ BFR ต้องการ

เดินทางข้ามทวีปในไม่กี่นาที

บริการใหม่ของ SpaceX ในอนาคตที่จะใช้จรวดในการพาคนบินข้ามทวีปด้วยการเดินทางแบบโปรเจคไทล์ คล้ายกับขีปนาวุธข้ามทวีป แต่เปลี่ยนจากหัวรบนิวเคลียร์เป็นยาน BFR สำหรับคนนั่งแทน ทำให้ SpaceX สามารถพาคนจำนวนมากเท่ากับความจุขอเครื่องบินโดยสารที่ใหญ่ที่สุดในโลกไปยังเป้าหมายได้ในเวลาไม่กี่นาทีเท่านั้น

บริการบินไปกับจรวดของ SpaceX นี้จะขึ้นบินและลงจอดจากฐานปล่อยกลางน้ำ ที่มา – SpaceX

ทำให้เราสามารถเดินทางจากกรุงเทพไปยังมหานครดูไบได้ในเวลาเพียงแค่ 27 นาที ตามที่ SpaceX บอกไว้ (ไม่ว่าจะไปเพื่อตามหาใครก็ตาม) ผู้เขียนได้รับคำถามมาว่าผู้โดยสารจะสามารถทนกับแรง G ได้หรือไม่หากใช้จรวดในการเดินทางเช่นนี้ ซึ่งตรงนี้ผู้เขียนวิเคราะห์ว่าในการเดินทางแบบ Ballistic Trajactory นั้น จรวดพุ่งขึ้นจากพื้นด้วยมุมตั้งฉากกับพื้นเพียงแค่ไม่กี่วินาทีเท่านั้น (และด้วยอัตราเร็วที่ไม่สูงมาก) จากนั้นจรวดจะต้องทำการเอียงเพื่อปรับจุดตกไปยังเป้าหมาย ในตอนนี้อัตราเร็วในแนวแกน X ก็จะมากขึ้น ดังนั้นอัตราเร็วจริง ๆ ของมันอาจจะเพิ่มขึ้น (บินเร็วขึ้นเรื่อย ๆ) แต่อัตราเร็วในแนวแกน Y ที่เป็นทิศต้านแรงโน้มถ่วงก็จะลดลงจนเหลือ 0 (ที่จุดสูงสุดของพาราโบล่า) ณ จุดนั้นผู้โดยสารจะรู้สึกได้ถึงภาวะไร้น้ำหนัก จากนั้นอัตราเร็วในแนวแกน X จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และลดลงไป พร้อมกับอัตราเร็วในแนวแกน Y ที่เพิ่มขึ้นในทางตรงกันข้าม (สภาวะไร้น้ำหนักจะยังคงมีต่อไปเนื่องจากยานตกกลับลงสู่โลก) และเมื่อความเร่งที่ตกกลับมาถึงก้าวพ้น ณ จุด 9.8 เมตร/วินาทียกกำลังสอง แล้วนั้นเราจะเริ่มกลับมารู้สึกถึงน้ำหนักอีกครั้ง และค่อย ๆ หนักขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะที่ยานจุดจรวดเพื่อลงจอดบนฐานลอยน้ำ

เดินทางจากไหนไปไหนก็ได้ในโลกภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งชั่วโมง ทีมา – SpaceX

ทั้งนี้ก็ต้องรอดูกันต่อไปว่า SpaceX จะออกแบบห้องโดยสารอย่างไรให้ปลอดภัยกับผู้โดยสาร ซึ่งแน่นอนว่าการเดินทางข้ามทวีปด้วยจรวดควรจะสามารถเข้าถึงได้ทุกคน เช่นเดียวกับการโดยสารด้วยเครื่องบิน

อะไรคือความชัดเจนของโครงการ

จากประสบการณ์ของผู้เขียนที่ติดตามการพัฒนาของ SpaceX มาเป็นเวลานานพอสมควรนั้น SpaceX เป็นบริษัทที่มีการเปลี่ยนแผนการต่าง ๆ อยู่บ่อยครั้ง อารมณ์เหมือนลูกค้าที่แก้งานแล้วแก้งานอีก และรื้อ Project อยู่หลายครั้ง ซึ่งก็อาจจะเป็นเรื่องปกติ แต่แปลกตรงที่ว่า SpaceX เลือกที่จะประกาศแผนการต่าง ๆ ทั้งที่ยังไม่ final เป็นแผนที่แท้จริงออกมา สังเกตง่าย ๆ เลยก็คือเวลาเพิ่งผ่านไปได้ 1 ปี แต่สิ่งที่ SpaceX บอกนั้นแตกต่างจากที่พูดเมื่อปีที่แล้วมากพอสมควร

เราได้เห็นเหตุการแบบนี้ตั้งแต่การเลื่อนการส่งยาน Dragon 2 เลื่อนการปล่อยจรวด Falcon Heavy (ที่ Elon Musk บอกว่ามันไม่เหมือนที่คิดไว้ว่าตอนแรกจะง่าย) หรือแม้กระทั่งสิ่งที่สื่อต่างประเทศเฝ้ามอง คือโครงการ Red Dragon ที่จะส่งยาน Dragon 2 ไปยังดาวอังคารด้วย Falcon Heavy ในปี 2018 แต่ก็เพิ่งถูกยกเลิกเมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมา

ในมุมมองของผู้เขียน SpaceX เป็นบริษัทที่เก่งและน่ายกย่องมาก แต่ยังคงรีบร้อนด้านการประกาศแผนการโดยยังไม่คำนึงถึงความเป็นไปได้และความเป็นจริงเท่าไหร่ แต่เมื่อ SpaceX ประสบความสำเร็จตามที่หวังแล้วการพัฒนาต่อไปจะค่อนข้างก้าวกระโดด เหมือนกับที่ SpaceX สามารถลงจอดจรวดได้ภายในเวลา 4 ปีหลังจากทดสอบครั้งแรก

ทั้งนี้เราก็คงต้องติดตามกันต่อไป แต่ก็ไม่อยากให้คาดหวังมากว่าการพัฒนาจะเป็นไปตาม timeline ที่ทาง SpaceX วางไว้เป๊ะ ๆ เพราะ SpaceX น้อยครั้งที่จะทำอะไรได้ตาม timeline ที่แท้จริง แต่พอทำอะไรได้แล้วก็จะพัฒนาไปได้อย่างรวดเร็ว (ผู้เขียนอยากศึกษา Development Cycle ของ SpaceX มาก) แต่ก็แน่นอนว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เราจะได้เห็น SpaceX สร้างความเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่สำหรับวงการอวกาศและการใช้ชีวิตของมนุษยชาติเป็นแน่

 

อ้างอิง

SpaceX – BRF Earth to Earth

SpaceX – Making Life Multiplanetary

 

Last modified: July 23, 2018

Where Thai Space Nerds Write.
Pichsinee P., I love you forever.