เที่ยวบินทดสอบยาน Starship SN8 ก้าวสำคัญแห่ง SpaceX สรุป วิเคราะห์ เจาะลึก

เมื่อเช้ามืดวันที่ 10 ธันวาคม 2020 ตามเวลาประเทศไทยทาง SpaceX ได้ทำการทดสอบการบินยาน Starship SN8 แบบกระโดดหรือ Hop test โดยในภารกิจนี้เป็นครั้งแรกที่มีการบินนำยาน Starship ประกอบเต็มลำ ที่มีทั้ง Nosecone และ Flap มาทดสอบบิน ซึ่งไม่เหมือน SN5 และ SN6 ที่เป็นแค่ถังเชื้อเพลิงบินได้ (ฮา) และเป็นครั้งแรกที่มีการทดสอบบินยานในระดับความสูง 12.5 กิโลเมตร

สำหรับยาน Starship นั้นเป็นยานอวกาศที่ถูกออกแบบมาเพื่อการเดินไปกลับระหว่างโลกและดาวอังคารจึงได้รับการตั้งชื่อจาก CEO แห่ง SpaceX อย่าง Elon Musk ว่า Mars Colonial Transporter (MCT) เมื่อปี 2012 แต่ต่อมายานในโครงการนี้สามารถทำอะไรได้มากแค่การเดินทางไปกลับระหว่างโลกและดาวอังคาร อย่างการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ในระบบสุริยะจักวาลของเรา จึงเปลี่ยนมาตั้งชื่อว่าชื่อว่า Interplanetary Transport System (ITS) ในช่วงปลายปี 2016

หนึ่งปีให้หลังจากนั้นในปี 2017 Elon Musk ก็ได้เปลี่ยนชื่อโครงการนี้อีกครั้งในรหัส BFR หรือ Big Falcon Rocket แต่ชื่อจริง ๆ ของมันคือ Big Fucking Rocket หรือแปลเป็นภาษาบ้าน ๆ ก็คือ “จรวดโคตรใหญ่” นั่นเอง (สมกับเป็นเฮีย Elon จริง ๆ (ฮา)) เพราะมันเป็นจรวดสำหรับการเดินทางในอวกาศที่ใหญ่มาก ๆ แต่ต่อมาหลังจากนั้นอีกหนึ่งปีหรือปี 2018 Elon Musk ก็ได้เปลี่ยนชื่อยานในโครงการนี้ว่า Starship (เปลี่ยนชื่อบ่อยไปไหมคุณพี่) ซึ่งเป็นชื่อที่ใช้มาจนถึงทุกวันนี้ และแน่นอนว่า Elon Musk ไม่ได้ตั้งชื่อนี้เพราะเขาเป็นแฟนคลับซีรี่ย์ Star Trek แต่ให้เหตุผลว่า “มันจำเป็นต้องหลุดพ้นออกจากแรงโน้มถ่วงของโลก (แต่ไม่จำเป็นสำหรับดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ หรือดาวบริวารหรอกนะ)”

ภาพ Render 3D ลำดับดีไซน์ยานในโครงการ ITS จนถึง Starship ที่มา – Twitter @kimitalvitie

โดยโครงการนี้เกิดขึ้นมาเพื่อเติมเต็มความฝันในการเป็นราชาแห่งดาวอังคารของ Elon Musk (ผิด ๆ) เพื่อเติมเต็มความฝันให้แก่ Elon Musk ในการเดินทางไปดาวอังคารของมนุษย์ ด้วยความเชื่อที่ว่าโลกไม่จำเป็นต้องเป็นบ้านหลังเดียวของมนุษย์และเราสามารถอยู่อาศัยบนดวงอังคารได้ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ความหวังเดียวที่ใกล้โกลมากที่สุด สำหรับในบทความนี้จะพาทุกคนไปลงลึกกับเที่ยวบิน Starship SN8 ที่ค่อนข้างเป็นที่ฮือฮาในหมู่แฟนคลับ Aerospace พอสมควร

สรุปลำดับการพัฒนายาน Starship ก่อน SN8

ย้อนกลับไปเมื่อวันที่ 5 เมษายน 2019 ทาง SpaceX ได้ทำการทดสอบยาน Starhopper ซึ่งเป็นยานทดสอบรุ่นหนึ่งในโครงการ Starship โดยการทดสอบในครั้งนั้นเป็นการทดสอบกระโดด (Hop test) ที่ระดับความสูง 3 ฟุตหรือประมาณ 1 เมตร ซึ่งในครั้งนั้นเหมือนเป็นเพียงแค่ทดสอบความสามารถในการยกตัวของเครื่องยนต์ Raptor และการทดสอบครั้งเกิดขึ้นในระยะเวลาแค่ 3 วินาทีเท่านั้น ตามมาด้วยวันที่ 25 กรกฎาคม ปีเดียวกันได้มีการทดสอบยาน Starhopper อีกครั้งที่ระดับความสูง 20 เมตร ซึ่งครั้งนี้เป็นการเพิ่มการทดสอบระบบลงจอดของยานประเภท VTVL (Vehicle Takeoff, Vehicle Landing) อีกด้วย หลักจากนั้นอีกประมาณหนึ่งเดือนก็ได้มีการทดสอบอีกครั้งเมื่อวันที่ 27 สิงหาคม โดยเป็นการ Hop test ที่ระดับความสูง 150 เมตร ซึ่งก็ดูเหมือนเป็นการทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ในระยะเวลาที่ยาวขึ้น รวมทั้งทดสอบความสามรถในการลงจอดอีกด้วย

ภาพการทดสอบยาน Starhopper ที่ระดับความสูง 150 เมตรขณะบินอยู่กลางอากาศ ที่มา – SpaceX

หลักจากการทดสอบทั้งสามครั้ง ทำให้ SpaceX เริ่มเดินสายวิจัยยาน Starship แบบเต็มลำโดยเริ่มจากยานรุ่น Mk1 ที่ผลลัพท์ก็จบลงด้วยการ pop ออกมา (ถ้าให้อธิบายก็คือการที่แรงดันภัยในถังเชื้อเพลิงมีมากเกินไปที่โครงสร้างตัวถังจะดับได้จึงระเปิดออกมา) แต่ความเสียหายก็เป็นแค่ดันฝาถังด้านบนออกมาเป็นรอยร่วยขนาดใหญ่ หลังจากนั้นไม่นาน เพื่อให้ตัวยานยังมีประโยนช์ จึงทำให้ถูกนำมาประกอบ Nose cone และ Flap เข้าไปเพื่อเป็น Mockup ในงานเปิดตัว Starship เมื่อปลายปี 2019 ตามมาด้วยยานรุ่น Mk2 ที่ถูกทิ้งก่อนกำหนดทดสอบเลยไม่มีโอกาสได้ใช้งานเลย ถัดมาในรุ่น Mk4 ก็ถูกลอยแพ ซึ่งก็ไม่ได้ถูกใช้งานเช่นกัน

ในส่วนของ Mk3 ที่หายไปนั้น ไม่ได้หายไปไหนหรอก แค่ถูกเปลี่ยนมาใช้ชื่อซีรี่ย์ SN (Serial Number) โดยใช้ชื่อว่า SN1 แต่ผลการทดสอบก็ไม่ต่างจาก Mk1 มากนัก เพราะเจอปัญหาเรื่องแรงดันภายในถังเชื่อเพลิงทำให้ pop ออกมาและพังอีกตามเคย ทำให้ SN2 ที่เป็นยานลำดับถัดไปนั้นต้องถอยกลับมาพัฒนาเรื่องถังเชื้อเพลิงใหม่ โดยเป็นถังขนาดเล็กที่ไว้ทดสอบความทนทางต่อแรงดันและอุณหภูมิที่เย็นจัด และก็ประสมบความสำเร็จในการทดสอบ (ผู้เขียนรู้จักยาน Starship ก็เพราะการทดสอบ SN2 นี่ล่ะ) หลังจากนั้นก็ตามมาด้วย SN3 ที่เป็นการประกอบแบบเต็มถังเชื้อเพลิง แต่การทดสอบก็จบลงด้วยการยุบตัวของถังเชื้อเพลิงที่เกิดจาก configuration error ของตัวยานทดสอบ แต่โชคดีที่กระโปรงยานไม่ได้รับความเสียหายจึงนำกระโปรงยานของ SN3 มาใช้ต่อกับยาน SN4 ที่จบลงด้วยการระเบิดขณะ Static fire พร้อมกับเครื่องยนต์ Raptor ที่ถูกทดสอบร่วมขณะนั้น แต่การระเบิดครั้งนี้ทำให้กระโปรงยานจาก SN3 ได้รับความเสียหายไปด้วยจึงไม่ได้ไปต่อในยานทดสอบลำถัดไป (อาถรรพ์กระโปรงยาน SN3 จริง ๆ)

ภาพ SN3 ที่ยุบตัวระหว่างการทดสอบ Cyro proof test ที่มา – NASASpaceFlight
ภาพ SN4 ขณะระเบิดระหว่างการทดสอบ ที่มา – Everyday Astonaut

หลังจากนั้นยาน SN5 ก็ได้ประสบความสำเร็จในการทดสอบทั้ง Cryo proof test (การทดสอบด้านอุณหภูมิ) และ Static fire (การทดสอบด้านการใช้งานร่วมกับเครื่องยนต์) จึงทำให้ SN5 ได้ไปต่อในการทดสอบ Hop ที่ระดับความสูง 150 เมตร และก็ประสบความสำเร็จดีเมื่อวันที่ 4 สิงหาคม 2020 หลังการการบินครั้งสุดท้ายของ Starhopper ซึ่งห่างกันเกือบ 1 ปีเต็ม (27 สิงหาคม 2019) แต่การทดสอบนี้ก็ได้พบปัญหาอีกอย่างหลังเคลียร์ปัญหาเรื่องแรงดันถังเชื้อเพลิงไปได้แล้ว นั่นคือชุดขาลงจอดหรือ landing legs ที่ได้รับความเสียหายจากการลงจอดและทำให้ตัวยานเอนเอียงไปพอสมควร ตามมาด้วยการทดสอบ Hop ของ SN6 ที่ทุกอย่างเหมือน SN5 ทุกประการเพียงแต่ทุกอย่างมันนุ่มนวลมากขึ้นและรวดเร็วขึ้นเล็กน้อย แต่ก็ยังมีปัญหาเรื่อง Landing legs อีกอยู่ดี

ในส่วนของ SN7 นั้นเป็นเพียงถังเชื้อเพลิงเพื่อการทดสอบคล้าย SN2 เท่านั้น แต่ครั้งนี้เป็นการทดสอบความดันถังเพื่อทดลองการรับแรงดันสำหรับ Human flight ที่จำเป็นต้องเกินมาตรฐานปกติไป 0.4 เท่า หรือนั้นคือเป็นการทดสอบแรงดันไปให้ถึง 7.6 Bar นั่นเอง แต่การทดสอบก็จบลงด้วยการ pop ออกมาเพราะทนแรงดันไม่ไหว จึงทำให้ SpaceX ลองเลือกวัสดุ alloy ใหม่มาลองทดสอบดูอย่าง Stanless steel L304 สำหรับยานรุ่นย่อยอย่าง SN7.1 ซึ่งเป็นการทดสอบทำแรงดันให้ได้ถึง 8 Bar แต่สุดท้ายก็ pop อีกตามเคย แต่ทั้งหมดนี้ก็ไม่เคยทำให้แผนพัฒนายาน Starship หยุดชะงักเลยแม้แต่น้อย (ถ้าไม่นับเรื่องปัญหาสภาพอากาศและอุบัติเหตที่ไม่ได้เกิดขึ้นระหว่างการทดสอบนะ (ฮา))

เกิดอะไรขึ้นบ้างก่อนการบินของ Starship SN8

อย่างแรกเลยก่อนหน้านี้ SpaceX มีแผนที่จะทดสอบบินยาน Starship ที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นมานานพอสมควรที่ในแรกเริ่มมีแผนจะทดสอบที่ระดับความสูง 20 กิโลเมตร แล้วก็ลดหลั่นลงมาเรื่อย ๆ 18 กิโลเมตร 15 กิโลเมตร จนสุดท้ายก็ไปจบที่ระดับความสูง 12.5 กิโลเมตร (เล่นเหมือนเป็นการประมูลเลย) ในส่วนของกำหนดการทดสอบบินก็ถูกเลื่อนมาหลายครั้งพอสมควร รวมทั้งต้องมีการทดสอบที่ค่อนข้างละเอียดกว่า SN5 และ SN6 อยู่พอสมควร โดยมีการทดสอบทั้ง Cryo proof test และ Static fire อย่างละ 4 ครั้ง ซึ่งต่างจาก SN5 และ SN6 ที่ได้ทดสอบแค่อย่างละครั้งเท่านั้น

ภาพ SN8 static fire ครั้งที่ 4 ที่มา – NASASpaceFlight

เพราะเนื่องด้วยไม่เคยมีการทดสอบบินยานที่ระดับความสูงสูงขนาดนี้มาก่อนจึงต้องมีความละเอียดในการตรวจสอบมากพอสมควร รวมทั้งมีการทดสอบ Static fire ร่วมกับเครื่องยนต์ Raptor ถึงสามเครื่องเพื่อทดสอบว่ายานลำที่จะทดสอบนี้พร้อมสำหรับการติดตั้ง device ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นกว่า SN5 และ SN6 หรือไม่ ไม่ว่าจะเรื่องของเครื่องยนต์ที่ถูกติดตั้งมากขึ้น หรือถังเชื้อเพลิงที่มีระบบที่ซับซ้อนมากกว่าเดิมอย่าง Oxidizer header tank บนปลายยอด Nose cone แต่การทดสอบก็ผ่านไปได้ด้วยดีไม่มีการระเบิดเหมือนกรณี SN4 (ฮา)

ในวันทดสอบเมื่อเช้าวันที่ 9 ธันวาคม 2020 ตามเวลาประเทศไทยที่ถูกเลื่อนนั้น มีสาเหตุมาจากการตัดการทำงานของเครื่องยนต์อัตโนมัติ (Engine Abort) ในช่วงเวลา T -0:01:30 minute หรือ 1:30 วินาทีก่อนปล่อยยาน เพราะเรื่องด้วยระบบคอมพิวเตอร์บนยานตรวจพบข้อผิดพลาดภายในเครื่องยนต์ ที่ให้เราไม่ได้เห็นการทดสอบยานในเช้าวันนั้น แต่เหตุการณ์ Abort พวกนี้ไม่ได้เกิดขึ้นแค่กับยาน Starship เท่านั้น กรณีการตรวจพบความผิดปกติภานในเครื่องยนต์เคยเกิดขึ้นกับจรวด Falcon 9 มาแล้วในหลาย ๆ ภารกิจ รวมทั้งจรวดของบริษัทเจ้าอื่น ๆ ก็เคยพบปัญหานี้เช่นกัน

ภาพ SN8 Abort ในช่วง 1:30 วินาทีก่อนปล่อยยานเมื่อวันที่ 9 ธันวาคม 2020 ที่มา – SpaceX

แต่เหตุการณ์พวกนี้ก็ทำให้เราชาว Aerospace fan ได้ยิน quote นี้อยู่บ่อยครั้ง นั่นคือ “การยกเลิกนั้นก็ยังถูกกว่าการระเบิด” ซึ่งเป็น quote เด็ดประจำตัวของคุณ Tim Dodd แห่ง Everyday Astronaut นั่นเอง ซึ่งสิ่งที่ Tim พูดนั้นก็เป็นเรื่องที่ถูกอยู่แล้ว ไม่งั้นเราอาจได้เห็น SN8 ระเบิดคาการถ่ายทอดสดแน่ ๆ (ฮา)

การทำงานของยาน Starship SN8 ขณะบิน

ในส่วนของตรงนี้หลาย ๆ คนคงมีคำถามในหัวไม่น้อยเพราะมันมีเรื่องที่ดูแปลกใหม่ในการออกแบบยานอวกาศอยู่หลายอย่าง โดยคำถามแรกคงเป็นคำถามที่ว่า ทำไมถึงต้องบินขึ้นไปที่ระดับความสูง 12.5 กิโลเมตร ทำไปเพื่ออะไร ทำไมไม่บินไปให้ถึงอวกาศ โดยคำตอบนั้นมันง่ายมาก ๆ เพราะจุดประสงค์หลักของการทดสอบนี้เป็นการทดสอบอุปกรณ์ Aerodynamic บนยานขณะร่วงหล่นลงมา เพื่อควบคุมทิศทางการตกลงสู่พื้นดาวซึ่งคล้ายกับจรวด Falcon 9 ท่อนแรก และที่ไม่บินขึ้นอวกาศนั้นก็เพราะว่าตัวยานไม่ได้ติดตั้ง Heat shield ไว้สำหรับการปะทะกับชั้นบรรยากาศที่ท้องยาน (แต่ที่เห็นเป็นกลุ่มแผ่นหกเหลี่ยมเล็ก ๆ นั้นก็เป็นแผ่น Heat shield ที่ถูกติดตั้งไว้เพื่อทดสอบการกระแทกเมื่อยานลงจอดถึงพื้นเหมือนกรณีของ SN5 และ SN6)

ภาพ SN8 ขณะบินขึ้นจาก Launch Pad ที่ Boca Chica รัฐ Texas ที่มา – SpaceX

ขณะยานกำลังบินสูงขึ้นทำไมถึงมีการตัดการทำงานของเครื่องยนต์ไปทีละตัว เครื่องยนต์มีปัญหาหรือไม่ สำหรับคำถามนี้ ตัวเครื่องยนต์ทั้งสามเครื่องไม่ได้มีปัญหาขณะยานบินขึ้นเลยแม้แต่น้อย แต่เป็นการตัดการทำงานไปเพื่อลดแรกขับให้น้อยลง เพราะเนื่องจากเครื่องยนต์ Raptor แต่ละตัวนั้นมีแรงขับมากพอสมควร (สังเกตได้จากตอนทดสอบยาน SN5 และ SN6 ที่ใช้เครื่องยนต์เพียงตัวเดียว) บวกกับการที่เมื่อเวลาผ่านไปเครื่องยนต์ทั้งสามก็ค่อย ๆ สูบเชื้อเพลิงไปเรื่อย ๆ ทำให้ตัวยานมีน้ำหนักที่เบาลง ดังนั้นเมื่อยานมีน้ำหนักที่เบาลงแต่ถ้ายังมีแรงขับที่เท่าเดิมยานก็จะมีความเร่งและความเร็วที่มากขึ้นทำให้การควบคุมการไต่ระดับเป็นอะไรที่ยากขึ้นไปอีก จึงค่อย ๆ ตัดการทำงานของเครื่องยนต์ไปทีละเครื่องเพื่อเป็นการลดแรงขับเพื่อให้ความคุมตำแหน่งและการไต่ระดับความสูงของยานได้ดีขึ้น

ภาพเครื่องยนต์ Raptor ทั้งสามที่ตัดการทำงานไปเครื่องหนึ่ง จะเห็นได้ว่าเครื่องยนต์ที่เหลืออีกสองเครื่องจะมีตำแหน่งที่เอียงเล็กน้อย ที่มา – SpaceX

ทำไมขณะการตัดการทำงานของเครื่องยนต์ไปทีละตัวทำให้เครื่องยนต์ที่ทำงานอยู่ที่เหลือต้องสบัดไปมา เพราะการตัดการทำงานของเครื่องยนต์เพื่อลดแรงขับอย่างกระทันหันทำให้เครื่องยนต์ที่ดูเหมือนติดตั้งไม่แข็งแรงกตั้งสะบัดไปมาหรือไม่ เรื่องนี้ก็เป็นอะไรที่เข้าใจได้ง่ายอีกเช่นกัน ในตอนแรกการที่ยานใช้งานเครื่องยนต์ทั้งสามเครื่องพร้อมกัน ยานสามารถเคลื่อนที่ขึ้นไปได้โดยไม่เอียงเลยนั้นเพราะกฎของ Torque ที่เครื่องยนต์ส่งแรงตั้งผ่านจุดหมุนซึ่งในที่นี้คือจุดศูนย์กลางมวลของตัวยาน และเนื่องด้วยตัวเครื่องยนต์ถูกติดตั้งในลักษณะสามเหลี่ยมด้านเท่าทำให้ตำแหน่งมีความสมมาตรกัน เมื่อนำมาคำนวณกันในทางฟิสิกส์แล้วจะได้แรงลัพท์ที่ส่งผ่านจุดศูนย์กลางมวลอยู่ดีถึงแม้เครื่องยนตืแต่ละตัวจะไม่ได้ส่งแรงผ่านไปที่จุดศูนย์กลางมวลก็ตาม

อีกหนึ่งความแสบของ Elon Musk ที่จงใจติดตั้งเครื่องยนต์ Raptor SN42 ไว้ทางฝั่งกล้อง (ฮา)

โดยตรงนี้ก็ไม่มีปัญหาอะไร จนกระทั่งการตัดการทำงานของเครื่องยนต์เครื่องหนึ่งไปทำให้แรงที่ส่งไปของเครื่องยนต์นั้นไม่เกิดการสมมาตรอีกต่อไป ซึ่งถ้าหากไม่แก้ไขอะไรการเคลื่อนของยานจะเป็นไปตามกฎของ Torque ที่แรงจะส่งไปไม่ผ่านจุดหมุนซึ่งจะทำให้ยานหมุนและพลิกคว่ำตกกลับลงมาซึ่งเป็นเรื่องที่ไม่มีใครอยากให้เกิดขึ้น ดังนั้นวิธีแก้ไขก็คือการปรับองศาของเครื่องยนต์ให้ส่งแรงไปผ่านหรือใกล้จุดศูนย์กลางของยานให้ได้มากที่สุด ณ ขณะนั้น โดยจะเป็นการพยุงยานไม่ให้พลิกคว่ำ ซึ่งนั่นเป็นสาเหตุที่ว่าทำไมเครื่องยนต์ที่ทำงานอยู่ที่เหลือจึงสะบัดไปมาอย่างรุนแรงในช่วงนั้น และจะมีการค่อย ๆ สะบัดไปมาหลังจากนั่นเพราะเชื้อเพลิงที่ลดลงเรื่อย ๆ ซึ่งทำให้ตำแหน่งจุดศูนย์กลางมวลเปลี่ยนไป จึงต้องปรับองศาของเครื่องยนต์แบบ real time นั่นเอง โดยหลักการนี้ใช้ได้ทั้งการตัดการทำงานเครื่องยนต์ตัวเดียวและสองตัว

ภาพ diagram อธิบายเรื่อง Torque ที่มา – NASA

การทำ Sky driver ขณะตกกลับลงมา หลังจากที่เครื่องยนต์ตัวสุดท้ายตัดการทำงานแล้ว ตัวยานก็จะหมดแรงส่งและขึ้นไปได้อีกเล็กน้อยก่อนที่จะตกกลับลงมา ในจังหวะที่ตัวยานเริ่มตกกลับลงมาเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก อุปกรณ์ที่เรียกว่า Reaction Control System หรือ RCS จะเริ่มทำงานเพื่อพลิกตัวยานให้หน้าท้องของยานหันเข้าหาพื้นโลก ซึ่งจะไม่เหมือนจรวด Falcon 9 ที่ใช้ด้านท้ายจะมีการติดตั้งเครื่องยนต์หันเข้าหาพื้นโลก เพราะ Starship มีการติดตั้งอุปกรณ์ Aerodynamic ที่ต่างจาก Falcon 9 โดย Falcon 9 จะติดตั้ง Grid fin ซึ่งเหมือนกับที่ใช้งานบนขีปนาวุธหลาย ๆ รุ่น แต่ Starship จะเป็นการติดตั้งอุปกรณ์ที่เรียกว่า Flap โดยหน้าทีของพวกมันก็คือควบคุมทิศทางการตกของยานไม่ต่างจาก Falcon 9 เพียงแต่แตกต่างกันที่วิธีการใช้งาน

ภาพ SN8 ทำ Sky driver ขณะตกกลับลงมา ที่มา – SpaceX

Flap บน Starship จะมีด้วยกันถึง 4 ตัวแบ่งออกแบบ 2 ชุดโดยติดทั้งไว้ที่ Nose cone 2 ตัวและที่ Body ของยานอีก 2 ตัว หลักการทำงานของมันก็เหมือนเป็นอุปกรณ์สำหรับต้านอากาศ ถ้ามีถ้ากาง Flap ออกให้มีพื้นที่ปะทะกับอากาศมากก็เกิดแรงต้านมาก ในทางกลับกันถ้าหุบ Flap กลับเข้าหาตัวยานก็จะเกิดพื้นที่ปะทะกับอากาศน้อยก็เกิดแรงต้านอากาศน้อย โดยจะทำงานประสานกันกับ Gyroscope และคอมพิวเตอร์ของยานที่จะเป็นกระประมวลผลแบบ Real time เพื่อควบคุมการตกและตำแหน่งของยาน ไม่ว่าจะเชิดหน้า เชิดท้าย เอียงซ้าย หรือเอียงขวา ก็ล้วนต้องใช้ Flap ทั้งสิ้น

การลงจอดของยาน Starship SN8 ที่หลายคนมองว่าไม่ประสบความสำเร็จ สำหรับกรณีนี้การลงจอดจะมีลักษณะคล้ายกับจรวด Falcon 9 โดยการลงจอดนี้จะเรียกว่า Landing Burn Phase ที่ต้องใช้จุดระเบิดเครื่องยนต์อีกครั้งเพื่อลดความเร็วการตกของยานและพยุงยานให้ลงจอดให้ได้นิ่มที่สุด แต่กรณีของ Starship นั้นมีขั้นตอนที่มากกว่านั้นอีกขึ้นหนึ่งนั่นคือหลังจากการทำ Belly flop แล้ว เมื่อยานใกล้ถึงพื้นตัวยานจะพลิกท้องยานให้กับมาตั้งซึ่งจะใช้เครื่องยนต์ 2 ตัวในการผลัก (เชื้อเพลิงในถังมีไม่มากและในขณะลงจอดตัวยานก็มีน้ำหนักที่เบากว่าตอนช่วงบินขึ้น) และใช้กฎของ Torque นั้นเข้าช่วยโดยการไม่ส่งแรงผ่านจุดหมุนเพื่อให้ยานพลิกกลับขึ้นมาตั้งได้ โดยเป็นหนึ่งในขึ้นตอนที่น่าหวาดเสียวพอสมควร แต่การทดสอบ SN8 ก็เป็นอย่างที่เห็น ความเร็วในการตกที่มีมากไป ทำให้ยานตกกระแทกกับพื้นแรงไปหน่อย จนเกิดการระเบิดขึ้นไปในที่สุด

ภาพ SN8 ขณะจุดเครื่องยนต์เพื่อปรับแนวตัวเองก่อนทำการลงจอด ที่มา – SpaceX

ปัญหาขณะลงจอดที่ถึงแม้เครื่องยนต์ Raptor จะทำงานอย่างสมบูรณ์แบบก็ตาม

ในเนื้อหาส่วนนี้อ้างอิงจากบทวิเคราะห์ของคุณ Scott Manley จากคลิป SpaceX’s Biggest Starship Flight Is A Spectacular Success Even After Crash Landing

อย่างที่ได้กล่าวไปว่าเครื่องยนต์ช่วง Landing Burn Phase นั้นทำงานอย่างสมบูรณ์แบบตามที่ Elon Musk ได้ทวีตไป

แต่ว่าทำไมเราจึงเห็นเปลวไฟสีเขียวในช่วงไม่กี่วินาทีก่อนแตะพื้น เพราะใช้ TEA-TEB หรือไม่ ก่อนอื่นเลย TEA-TEB นั้นเป็นสารเคมีจำพวก Hypergolic ใช้ในการจุดระเบิดเครื่องยนต์เพื่อเริ่มการทำงานโดยจะใช้กันในอุตสาหกรรมจรวด (เป็น sparker นั่นเอง) ซึ่งสารนี้ก็ถูกใช้ในเครื่องยนต์ Merlin 1D ของจรวด Falcon 9 โดยจะให้เปลวไฟสีเขียวเพียงช่วงเวลาสั้น ๆ แต่สารนี้ไม่ได้ถูกใช้กับเครื่องยนต์ Raptor แต่ทำไมเราถึงเห็นเปลวไฟสีเขียวกันนะ ? คำตอบก็คือไฟสีเขียวที่เราเห็นนั้นเกิดจาก Copper burning ที่เกิดขึ้นบนผนังห้องเผาไหม้อย่าง Combustion Chamber ซึ่งแน่นอนว่าเป็นเรื่องไม่มีใครอยากให้เกิดขึ้น เพราะการเผาไหม้ Combustion chamber นั้นจะเป็นการสร้างความเสียหายต่อเครื่องยนต์ด้วยซึ่งก็ไม่ใช่เรื่องที่ดีเลยสำหรับเครื่องยนต์ที่ต้อง Reusable ได้อย่าง Raptor

ภาพเปลวไฟสีเขียวที่เกิดขึ้นไม่กี่วินาทีก่อน SN8 แตะพื้น ที่มา – SpaceX

การที่เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างเยี่ยมยอดแต่ทำไมการลงจอดถึงไม่สมบูรณ์นั้นเกิดจากอะไร ปัญหานี้ Elon Musk ได้ทวีตว่า Header tank ซึ่งเป็นถังเชื้อเพลิงสำหรับ Landing Burn Phase นั้นมีแรงดันที่ต่ำ โดยต้องขออธิบายก่อนว่าเครื่องยนต์ Raptor เมื่อทำงานแล้วจะส่งแก๊สส่วนหนึ่งกลับเข้าถังเชื้อเพลิงเพื่อควบคุมแรงดันในถังเชื้อเพลิงและผลักเชื้อเพลิงเพื่อป้อนกลับเข้าสู่เครื่องยนต์ ซึ่งไม่ได้ใช้ถัง COPV (Composite overwrapped pressure vessel) ที่ให้แก๊สเพื่อดันเชื้อเพลิงเข้าเครื่องยนต์ตลอดทางเหมือนกับจรวด Falcon 9 เพราะจะเป็นการเพิ่มน้ำหนักที่ไม่จำเป็นให้กับ Starship จึงใช้เพียงแค่ผลักแก๊สจากถัง COPV เข้าเครื่องยนต์เพื่อให้ปั้มทำงานสูบและเชื้อเพลิงเข้าเครื่องยนต์ในระยะแรก แต่หลักจากนั้นจะเป็นการโอนภาระให้เครื่องยนต์ทำงานต่อแทน

แต่สำหรับกรณีการลงจอดที่ไม่สมบูรณ์ของ SN8 นั้นเกิดจากแรงดันที่มีไม่มากพอในการป้อนเชื้อเพลิงเข้าสู่เครื่องยนต์ ประกอบกับการองศาของยานขณะเอาท้องยานหันลงพื้นอาจทำให้มีเชื้อเพลิงป้อนเข้าเครื่องยนต์ที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ภายในเครื่องยนต์ แรงขับดันจึงลดลงและมีมากไม่พอที่จะพยุงยานให้ลงจอดอย่างได้อย่างนุ่มนวล ทำให้ความเร็วในการตกมีมากเกินไปทำให้ตกกระแทกพื้นจนระเบิดและ RUD (Rapid Unscheduled Disassembly) ไปในที่สุด

วีดีโอการทำ Landing Burn หลังจาก Belly flop ของ SN8

SpaceX ได้อะไรจากการทดสอบเที่ยวบิน Starship SN8

การทดสอบในครั้งนี้ไม่ได้แปลว่า SpaceX ไม่ได้ไม่ประสบความสำเร็จในการทดสอบ แต่มันกลับประสบความสำเร็จมาก ๆ เพราะการทำงานของยานขณะการทดสอบทุกขั้นตอนนั้นแทบจะสมบูรณ์แบบอย่าง 100% กันเลยทีเดียว เพียงแต่ว่าไม่ประสบความสำเร็จในการนำยานกลับมาลงจอดแบบเต็มลำเท่านั้น โดยข้อมูลระหว่างการทดสอบนั้นก็ได้มาอย่างสมบูรณ์พร้อมที่จะนำผลการทดสอบกลับไปปรับปรุงและพัฒนาต่อ ซึ่งก็ต้องขอบคุณ SN8 มาก ๆ หากไม่มีการทดสอบนี้ก็จะไม่มีใครรู้เลยว่าควรปรับปรุงและพัฒนาต่อในส่วนไหน

การลงจอดไม่สำเร็จไม่ได้แปลว่า SpaceX ไม่ประสบความสำเร็จในการทดสอบ เพราะอย่าลืมว่าสมัยตอนทดสอบการลงจอดจรวด Flacon 9 ในช่วงแรกนั้นทำให้ SpaceX นั้นสูญเสีย Falcon 9 ไปแล้วนับครั้งไม่ถ้วน แต่ถ้าไม่เรียนรู้กับข้อผิดพลาดและการสูญเสียแล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าเราต้องแก้อะไรตรงไหนและอย่างไร ดังนั้นการที่กล่าวว่า SpaceX ไม่ประสบความสำเร็จในการทดสอบ SN8 นั้นเป็นเพียงแค่การมองจากเปลือกนอกเท่านั้น เราควรมองว่าเราได้อะไรจากการทดสอบครั้งนี้มากกว่าการที่จะจมอยู่กับข้อผิดพลาดที่ได้เกิดขึ้น เพื่อที่จะเรียนรู้และพร้อมแก้ไขไปกับมัน

ภาพซากยาน SN8 ที่จะเห็น Nose cone ได้อย่างเด่นชัด (เราจะเห็น Elon Musk ในภาพมาดูผลงานด้วยนะ (ฮา)) ที่มา – Twitter @SpacePadreIsle

สำหรับผลการทดสอบ SN8 นั้นทางทีมงาน SpaceX จะนำไปปรับปรุงและพัฒนาต่อให้กับยาน SN5 SN6 และ SN9 ที่จอดรออยู่ในโรงเก็บและ SN ลำอื่น ๆ ที่อยู่ระหว่างการประกอบ รวมไปจนถึงการทดสอบยาน Super Heavy BN1 ที่เป็นจรวดท่อนแรกของ Starship ก็อยู่ระหว่างการประกอบซึ่งอาจได้มีการทดสอบ Hop ในเร็ว ๆ นี้ และหากมีการทดสอบที่มากขึ้นและสมบูรณ์ขึ้นเรื่อย ๆ เราก็อาจได้เห็นการทดสอบทั้ง Starship และ Super Heavy พร้อมกันในการทดสอบการขึ้นสู่วงโคจรเช่นกัน

ทั้งหมดนี้เป็นสิงที่เกิดจากความฝันของ Elon ที่จะส่งมนุษย์ไปอยู่อาศัยบนดาวอังคาร และสิ่งที่ Elon และทีมงาน SpaceX ทำไปนั้นก็เป็นการทำเพื่ออนาคตที่สดใสของมวลมนุษยชาติด้วยกันเอง นอกจากนี้ก็เพื่อช่วยขยายขอบเขตองค์ความรู้ในการเดินทางในอวกาศของมนุษย์ให้กว้างมากขึ้นกว่าที่เป็นอยู่อีกด้วย

เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co

อ้างอิง

SpaceX aborts Starship SN8 prototype test launch at last second

THE DEFINITIVE GUIDE TO STARSHIP: STARSHIP VS FALCON 9, WHAT’S NEW AND IMPROVED?

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวเองได้ของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

Privacy Preferences

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

Allow All
Manage Consent Preferences
  • Always Active

Save